一种综掘工作面过硬岩正断层爆破方法

技术特征：
1.一种综掘工作面过硬岩正断层爆破方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、利用数值模拟软件模拟在正断层构造区域使用普通爆破方式爆破，根据数值模拟计算的结果，截取数值模型不同时刻的有效应力云图进行对比分析，找出有效应力集中区域，有效应力集中区域即为普通爆破扰动正断层构造危险区域；s2、利用相似模拟，在实验室内构建煤岩模型开展爆破相似模拟实验，根据应力大小、超声波ct检测结果，反推所属正断层普通爆破会造成的瓦斯突出危险区域；s3、根据正断层落差推算其构造带控制范围l，l＝4*h，h为正断层落差，l为距离断层面的长度，当工作面遇到硬岩时，若硬岩距离断层面的距离小于l，则工作面进入正断层构造控制区域，开始使用聚能爆破技术弱化硬岩；s4、在断层工作面上设置聚能爆破孔和控制孔，控制孔尺寸和爆破孔尺寸完全相同；s5、以数值模拟软件和相似模拟实验推出的普通爆破造成的瓦斯突出危险区域作为指导，来布置聚能爆破的聚能方向，聚能方向应该避开瓦斯突出危险区域，达到减少扰动瓦斯突出危险区域的目的；s6、将聚能药卷填充至爆破孔中实现定向爆破，聚能药卷由pvc管制成，紫铜药型罩按照预设聚能方向固定在pvc管内部，使用二级煤矿许用水胶炸药填充，制成聚能药卷；s7、采用正向起爆方式起爆，每个爆破孔安装并联的同段毫秒延期电雷管以保证起爆可靠，爆破孔之间采用串联网络起爆，雷管引出爆破孔后使用水泥砂浆封孔，控制孔不装药为空孔，但为防止泄压，保证爆生气体作用效果，需要对控制孔孔口进行封堵；s8、爆破弱化硬岩结束，使用综掘机掘进，掘进完后循环往复，直至工作面离开正断层构造控制区域，即工作面距断层面距离大于l。2.根据权利要求1所述的一种综掘工作面过硬岩正断层爆破方法，其特征在于，s1具体包括如下步骤：s1.1、利用三维数值模拟软件创建几何模型，将几何模型导入数值模拟软件，依据工程现场煤岩材料的力学参数，定义模拟中的煤岩材料的各项力学参数指标，并定义炸药材料参数，模拟普通爆破扰动正断层模型情况，以期初步探究普通爆破作用下含正断层模型的有效应力分布状态；s1.2、数值模拟计算结束后，截取数值模型不同时刻的爆炸应力云图进行对比分析。3.根据权利要求1所述的一种综掘工作面过硬岩正断层爆破方法，其特征在于，s2具体包括如下步骤：s2.1、搭建模拟地应力和瓦斯赋存环境的试验平台，并模拟现场环境；s2.2、实时采集爆破过程中模型应力测点位置不同方向的应变值，对于平面应力模型，根据应变值按照如下公式计算相应测点应力值，上式中：σ
t
为测点应力值，ε1为水平方向应变，ε2为45
°
方向应变，ε3为垂直方向应变，e为弹性模量；s2.3、对爆破前后的模型进行检测，获取超声波波速在模型中的首波走时数据，通过对比超声波波速的变化情况定量分析模型的破坏程度；s2.4、制作普通爆破药卷；
s2.5、制作正断层模型，并设置爆破孔和应力测点，将模型装入爆破模拟试验装置，并在爆破孔内装入爆破药卷进行普通爆破；s2.6、对爆破裂纹扩展情况分析；s2.7、超声波检测煤岩破坏程度。4.根据权利要求1所述的一种综掘工作面过硬岩正断层爆破方法，其特征在于，s4具体包括如下步骤：s4.1、根据正断层的构造特征定义煤岩体材料，并根据现场探测的煤岩原始力学参数设置数值模拟中煤岩材料力学参数；s4.2、根据数值模拟计算，对聚能方向上距爆破孔不同距离的有效应力进行监测，找出有效应力数值等于岩石抗拉强度的点，并确定其距离炮孔的距离l2，l2即为聚能方向裂隙扩展最大长度，非聚能方向上裂纹长度l3＝l2/1.25；s4.3、爆破孔布置位置根据巷道宽度为k，k/2l2＝n
……
n，若n>0则水平方向炮孔数量为n 1个，若n＝0则炮孔数量为n个，为确保围岩不受爆破裂隙影响，炮孔布置原则为先保证炮孔距离巷道围岩的距离等于l2，再等距离布置其余爆破孔；s4.4、炮孔排间距l4＝2l3，控制孔位置在两排爆破孔正中间，控制孔数量比爆破孔数量少一个。

技术总结
本发明公开一种综掘工作面过硬岩正断层爆破方法，包括：S1、根据数值模拟计算的结果，截取数值模型不同时刻的有效应力云图进行对比分析；S2、构建煤岩模型开展爆破相似模拟实验；S3、根据正断层落差推算其构造带控制范围；S4、根据爆破规范在断层工作面上设置聚能爆破孔和控制孔；S5、布置聚能爆破的聚能方向；S6、将聚能药卷填充至爆破孔中实现定向爆破；S7、装药方式采用正向装药；S8、爆破弱化硬岩结束综掘机掘进。本发明能够安全快速爆破过硬岩正断层，在正断层构造区域优选聚能爆破方式破裂硬岩，岩体弱化及巷道支护效果良好，有效解决了普通爆破扰动诱发围岩失稳等动力灾害发生的问题，使巷道掘进得以安全高效的进行。使巷道掘进得以安全高效的进行。使巷道掘进得以安全高效的进行。


技术研发人员：乔国栋 刘泽功 高魁 张健玉 傅师贵
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/6/4