深孔預裂爆破技術在堅硬特厚煤層綜放工作面的應用

趙志國

摘 要：介紹風水溝煤礦綜放隊施工6-3B東一片底分層綜放工作面對頂煤進行深孔預裂爆破施工過程，克服了深孔裝藥困難，合理地布置深孔預裂爆破炮眼，不斷優(yōu)化裝藥結構和裝藥量，改進爆破工藝，保證了綜放正?；夭桑蟠蟮靥岣吡司C放工作面的回采率。

關鍵詞：深孔預裂爆破;堅硬特厚煤層;冒放性差

中圖分類號： TD712 ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號： 1673-1069（2017）01-158-2

1 ?綜放工作面及煤體預爆區(qū)概況

本工作面平均走向長310m，傾斜寬174m，斜面積53940m2。本工作面地質儲量51.4萬噸;設計采出量18.5萬噸;設計頂煤回收量31.2萬噸，設計工作面回采率96.7%。本工作面開采煤層為6-3B煤層，煤層最大厚度28.06m，最小厚度為27.81m，平均厚度27.93m，一、二、三、四、五分層平均動用20.5m，本分層剩余煤厚平均為7.5m。煤層層理發(fā)育，傾角為16°-19°，平均18°容重為1.27t/m3。6-3B煤層頂板主要為中砂巖，煤層底板為細砂巖，砂巖膠結性差，松散含水，易冒落，煤層地質構造簡單。風巷斷面為2.6m×2.7m 11號工字鋼支護，運輸巷為4.0m×2.7m 11號工字鋼支護。

由于我礦煤的硬度較大，況且因為開采區(qū)涉及一塊煤柱，煤層厚度很大，為了避免頂煤難以放出及放頂煤的塊度過大影響運輸，本工作面決定采取煤層深孔預裂爆破技術。煤體預爆區(qū)域為：6-3B東一片五分層回風道至本分層回風道之間的一塊煤柱，寬度為40m，本試驗段巷道長度為111.5m。煤層厚度最大為27m，最小厚度為15m，平均厚度21m。本煤柱深孔爆破試驗段地質儲量共計為21.3萬噸。為了回收此煤柱，在該試驗段區(qū)域采用煤體深孔預裂爆破將其回收。

首先進行了六煤東工作面放頂煤體預裂爆破設計，在工作面煤層厚度較大的地段開掘中間巷，在中間巷和回風道施工煤體預爆破孔，進行預裂爆破。

2 ?施工工藝技術要求

超前深孔松動爆破主要作用是：人為控制堅硬頂板冒落跨度和高度，減小頂板冒落面積。具體做法是在工作面巷道或特殊巷道（工藝巷）向頂板打深孔，在工作面前方一定距離進行爆破，預先破壞頂板內部的完整性，采用超前打眼、超前爆破。

2.1 煤體預爆孔布置及孔參數(shù)

①煤體預爆孔在中間巷下幫和回風巷下幫布置預裂炮孔，中間巷和回風巷第一排炮孔距切眼5m處施工，煤體裂炮孔每組4-5個孔，其中回風巷兩孔、中間巷兩孔。水平轉角為0°，呈雙層炮孔。中間巷頭炮孔、回風巷尾炮孔仰角分別為3°、10°、14°、16°、28°、43°49°、74°、80°，孔深分別為8m、10m、15m、18m、20m。

②煤體預爆孔孔口距巷道底板1.5m。

③煤體預爆孔參數(shù)見表一。

2.2 施工鉆具

①煤體預爆破孔施工采用ZQS-65/2.5手持式氣動鉆機，成孔φ76mm。

②采用69高效螺旋桿型號為：ZGL69×1008-18。

③采用高效組合鉆頭型號為：ZTM76/4-18。

2.3 施工鉆孔超前回采工作面煤壁距離

①第一組煤體預爆破后，此后每組煤體預爆破與工作面間隔距離不低于30-40m。

②兩臺鉆機施工距離不得低于8.0m。

③打眼與裝藥不得平行作業(yè)。

2.4 裝藥、封孔

①煤體預爆破孔均采用反向裝藥結構。

②裝藥時，第一卷藥要捆綁導爆組件，并將導爆組件從藥卷非聚能穴插入，所有藥卷聚能穴向外。

③裝藥前，首先必須清除炮眼內煤、巖粉，用木炮棍輕輕推入，不得沖撞或搗實，炮眼內的各藥卷必須彼此密接。

④所有炮孔均采用2號巖石煤礦許用粉狀乳化炸藥，規(guī)格為φ70mm×400mm。重量為2千克╱卷，使用煤礦許用導爆組件和煤礦許用瞬發(fā)電雷管。

⑤封孔必須使用黃土泥封實，封孔分兩次進行，方法是：第一次先封至距孔口0.5m處，第二次封孔時，將雷管與導爆組件捆綁牢固后塞入該空段內再封土，直至全部封滿搗實，將外露雷管腳線扭接短路。

2.5 爆破

① 煤體孔預爆破必須一次爆破一組炮孔。

②爆破工作按順序進行（由靠工作面里向中間巷外方向）。

③煤孔預爆破超前工作面煤壁距離不得小于30m-40m。

④爆破說明書見表二。

⑤煤體預爆破均采用串聯(lián)方式聯(lián)線。每孔使用1個瞬發(fā)電雷管。

表二

[藥卷規(guī)格

（mm）＼&炸藥種類＼&雷管類別＼&導爆管＼&聯(lián)線

方式＼&爆破順序＼&70×400＼&煤礦許用粉狀乳化炸藥＼&煤礦許用瞬發(fā)電雷管＼&煤礦許用導爆組件＼&串

聯(lián)＼&中間巷由

里向外＼&]

2.6 火工品管理

①火藥及雷管必須分裝分運嚴禁混裝混運，炸藥必須用專門的火藥車運送。

②火藥箱、炸藥箱必須放在符合安全規(guī)程的專用地點。

③當班未使用的雷管必須及時交到火藥庫，嚴禁私自存放。

④當班放炮員必須給區(qū)隊匯報炸藥使用情況，有明確的使用及打眼記錄。

⑤起爆藥卷與爆破藥卷要分裝分運，嚴禁混裝混運。

3 ?施工組織情況

因為此爆破技術在我礦乃至公司屬于首次采用，所以，我們事先對中間巷的設計、爆破材料的選擇、爆破方法、爆破時間的確定、爆破與開采的距離、人員安排和組織、施工安全措施等進行了周密的研究和探討，在施工中嚴格管理，保證質量，以實現(xiàn)預期效果。

成立了初次煤體預爆破必須由初次煤體預爆孔領導小組，做到現(xiàn)場指揮，施工隊組負責設崗警戒，撤離工作面人員，得到初次煤體預爆破領導小組同意后，煤體預爆破工作方可進行，并嚴格按爆破操作程序執(zhí)行。

由保安隊負責在中間巷配備一名瓦檢員，負責日常瓦斯檢查工作并負責定期測定中間巷和回風巷風量、保證有足夠的風量。

正常爆破由工作面的跟班干部和班組長共同負責完成爆破前人員撤離工作。

當班工長必須攜帶便攜式瓦斯報警儀。

每班安排專職放煤工進行放煤作業(yè)，并執(zhí)行間隔多輪循環(huán)放煤制度，班長、質檢員進行現(xiàn)場監(jiān)督，并做好記錄。

施工前，事先確定施工人員數(shù)量，深孔爆破人員必須指定專人和專職班組長進行施工，中間巷和回風巷煤體預爆破孔的爆破時間安排在檢修班（二班）與一班的交接時間進行。

4 ?取得的效益和收到的效果

通過本工藝的施工，破壞了頂板內部的完整性，使巖體內應力重新分布，增加和擴展了頂板原始裂隙，避免了開采過程中形成大面積懸頂現(xiàn)象，防止和減弱這種大面積頂板來壓現(xiàn)象。

①由于該項施工破壞了頂板內部的完整性，增加和擴展了頂板原始裂隙，極大地增大了放煤效果，為順利生產創(chuàng)造了有利條件。

②在深孔預裂爆破地段，較好地放出了頂部的煤炭，提高了回采率，在斜長177米、平均煤厚9.35米、平均走向長105米的范圍內共采出煤炭產量29.4843萬噸，采放比達到了1：4以上，比一分層多回采出煤炭10萬多噸，取得的直接經濟效益約1400萬元。

③減少了所放煤的塊度，大大減少了支架尾梁卡塊蹩貨現(xiàn)象發(fā)生，降低了因此而導致的事故。

④大幅延長了放煤時間，嚴格按照多輪間隔的放煤方法，保證頂板均勻下沉，延緩砂巖混入的時間，從而提高放煤效果，保證煤質。并減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率。

⑤通過在六煤東成功實驗深孔預裂爆破工藝，為今后的實體煤開采積累了深孔預裂爆破技術參數(shù)和經驗。⑥通過合理安排、精心組織，實現(xiàn)了施工的安全。

5 ?結束語

堅硬特厚煤層綜采放頂煤開采，應用深孔預裂爆破進行頂煤弱化技術在風水溝煤礦從未進行過探索和研究，通過此次實驗與現(xiàn)場應用，取得了較好的效果。大幅提高了資源回收水平，減少了頂煤損失，為公司及礦今后此技術的應用和推廣積累了寶貴的經驗。為今后工作面設計提供了依據(jù)。同時，在應用深孔預裂爆破技術的同時，也要進一步加強放煤作業(yè)的施工組織，規(guī)范員工的操作行為，提高資源回收水平，將深孔爆破技術應用在現(xiàn)場實際操作上取得較好的效果。

參 考 文 獻

[1] 王海東.深部開采低滲透煤層預裂控制爆破增透機理研究[D].中國地震局工程力學研究所，2012.