深孔預(yù)裂爆破在綜采工作面過無炭柱期間的應(yīng)用研究

秦小峰

（汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽煤礦，山西 孝義 032300）

1 工作面概況

31109工作面開采太原組9-10-11號(hào)煤層，煤層最小厚6m，最大厚8.4m，平均7.76m。煤層結(jié)構(gòu)為3.1（0.2）1.45（0.1）2.08（0.1）0.73（三層煤厚，括號(hào)內(nèi)為夾矸厚度），煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傾角平均6°。煤種為瘦煤，穩(wěn)定可采。煤層基本頂為6.02m的灰?guī)r，直接頂為1.93m的灰?guī)r，直接底為0.72m的粘土泥巖，基本底為5.96m的中砂巖。工作面回采過程中將揭露2條斷層和4處陷落柱，見表1、圖1。

2 深孔預(yù)裂爆破方案

2.1 爆破預(yù)裂原理

針對(duì)31109工作面材料巷揭露的Z2無炭柱，采取在順槽內(nèi)垂直于煤幫且平行于工作面向無炭柱內(nèi)打眼，然后裝藥封泥后再進(jìn)行爆破，爆破后炮孔1m半徑范圍內(nèi)的巖石松動(dòng)裂開，采煤機(jī)截割過程中，可以直接將無炭柱內(nèi)的巖石割碎運(yùn)走，進(jìn)而提高過無炭柱期間的回采效率。

表1 工作面地質(zhì)構(gòu)造情況

圖1 31109工作面平面示意圖

2.2 爆破炮眼設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場考察情況，陷落柱Z2比較適合在順槽鉆孔爆破的辦法來處理。由于工作面采高最小為2.6～2.7m，在采用超深孔爆破后，必須保證支架能順利通過，因此，本設(shè)計(jì)取超深孔之間的距離為2m，并采用“之字形”布孔。為了保證頂板的完整性，布孔時(shí)，上部眼離中線200mm，下部眼離中線300mm即可，見圖2。

陷落柱在勘探時(shí)均存在一定誤差，很難預(yù)計(jì)其邊界范圍，因此，為了保證在采用超深孔爆破后能一次處理到位不留巖梗，根據(jù)勘探情況，超深孔的孔深均采用見煤收鉆的辦法來決定。

圖2 31109工作面Z2無炭柱深孔預(yù)裂爆破炮眼布置圖

2.3 爆破參數(shù)

根據(jù)預(yù)裂爆破的裝藥特點(diǎn)，即炮孔內(nèi)采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥量可以根據(jù)炮孔長度計(jì)算出裝藥的藥包個(gè)數(shù)，再乘以每個(gè)藥包的藥量即可。

根據(jù)現(xiàn)有裝藥殼體的設(shè)計(jì)，每個(gè)殼體裝藥3.0kg左右。為了保證安全，一次爆破總藥量不宜大于200kg。根據(jù)以上孔網(wǎng)參數(shù)，針對(duì)Z2無炭柱總共起爆25次，最小單次藥量99kg，最大單次藥量198kg。

裝藥采用正向裝藥方式，眼底為帶引繩的底藥，中間為裝滿炸藥的被筒，眼口為裝兩發(fā)同段并聯(lián)雷管的起爆藥管。引線藥管乳化炸藥裝填完畢后將2支同段雷管并聯(lián)后裝入藥管，雷管腳線與母線連接，連接處使用防水膠布纏繞，將一段母線至少繞三圈并裝入藥管內(nèi)，后將藥管蓋裝上，并用透明膠布粘緊，防止裝藥時(shí)脫落。

2.4 鉆孔設(shè)備

采用ZRZ31.5-210/300架坐式液壓鉆機(jī)兩臺(tái)，鉆探深度150m，配套使用Φ80mm硬質(zhì)合金削型鉆頭，Φ80mm的鉆桿，全部使用風(fēng)力（水力）排粉，鉆孔均采用無芯鉆進(jìn)。

2.5 爆破工藝流程及注意事項(xiàng)

（1）工藝流程

打孔—清孔—探孔—裝藥—填塞—防護(hù)—爆破—收尾。

（2）注意事項(xiàng)

① 裝藥前需進(jìn)行炮眼清渣處理。使用專用鋁合金管配合壓風(fēng)和水清理炮眼內(nèi)的巖渣，根據(jù)炮眼打孔長度確定鋁合金管使用長度，逐根連接反復(fù)清理，保證整個(gè)炮眼內(nèi)部的渣全部清理干凈。最后使用壓風(fēng)將炮眼內(nèi)的水全部吹出炮眼。

② 清孔完畢后，用探頭進(jìn)行探孔，并記錄孔的深度，然后計(jì)算每個(gè)孔的裝藥長度。

③ 炸藥使用礦用二級(jí)乳化炸藥，裝藥的被筒采用PVC材質(zhì)制作而成，長度為1m，壁厚1.5mm，外直徑為63mm，其一端為外螺紋扣塑料蓋，一端為內(nèi)螺紋扣塑料蓋。

往被筒內(nèi)裝藥，要求裝藥緊密夯實(shí)，孔口位置不能留空隙，把藥填滿后蓋上后蓋，把后蓋擠壓出來的炸藥清理干凈。裝藥過程中，由于炸藥是膠體狀態(tài)，需用力（不能過大）高頻振動(dòng)被筒，將被筒內(nèi)殘留的氣體排出，保證被筒內(nèi)炸藥的穩(wěn)定傳爆。

④ 炮眼深度小于6m不裝藥爆破，炮眼深度7m裝藥4m封泥3m，炮眼深度8m裝藥4m封泥4m，炮眼深度9m裝藥4m封泥5m，炮眼深度10m裝藥5m封泥5m，裝藥11m及以上使用6m封泥。填塞炮泥要填至孔口位置，距離孔口20～30cm，孔口不能留太長，以免影響炮泥堵塞效果。

⑤ 放炮之前，要在炮眼前掛兩道皮帶進(jìn)行防護(hù)，以免發(fā)生沖孔造成設(shè)備損壞，尤其是在有管線、設(shè)備處要加強(qiáng)防護(hù)。

⑥ 裝藥前、裝藥后用雷管檢測儀測試?yán)坠?，為了保證安全，一次爆破總藥量不大于200kg，根據(jù)每孔裝藥量決定每組起爆孔數(shù)。

⑦ 裝藥過程中使用膠帶將引繩纏在第一支藥管上，保證栓緊不會(huì)脫落。在裝藥管過程中，將引繩拉緊順著藥管進(jìn)入炮眼，保證引繩不能打結(jié)。引繩長度要提前計(jì)算，大于炮眼深度1m。

⑧ 開炮必須嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢制”和“三人聯(lián)鎖放炮制”，設(shè)好雙向警戒，直線距離不少于200m，拐彎距離不少于150m。

3 應(yīng)用效果

31109工作面過無炭柱期間采取爆破預(yù)裂配合采煤機(jī)平推通過的方式，大部分的巖體已達(dá)到了預(yù)期效果。煤機(jī)截割過程中，可以直接將無炭柱內(nèi)的巖石割碎運(yùn)走，只需對(duì)大塊巖石進(jìn)行補(bǔ)炮處理，平均每班打眼20個(gè)，日循環(huán)刀數(shù)由2刀增加至4刀煤，生產(chǎn)效率提高了一倍，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了時(shí)間，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，為今后工作面過無炭柱提供指導(dǎo)方向。