松動(dòng)爆破卸壓技術(shù)在煤炭開采中的應(yīng)用

汪國(guó)華，王高飛，高建成，田慧玲，胡海峰

（1.中平能化集團(tuán)平頂山平煤設(shè)計(jì)院有限公司， 河南平頂山市 467000；2.中平能化集團(tuán)瓦斯研究所，河南平頂山市 467000；3.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 河南平頂山市 467000）

松動(dòng)爆破卸壓技術(shù)在煤炭開采中的應(yīng)用

汪國(guó)華1，王高飛1，高建成2，田慧玲3，胡海峰1

（1.中平能化集團(tuán)平頂山平煤設(shè)計(jì)院有限公司， 河南平頂山市 467000；2.中平能化集團(tuán)瓦斯研究所，河南平頂山市 467000；3.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 河南平頂山市 467000）

某礦己15－13330機(jī)巷抽排巷采用松動(dòng)爆破卸壓技術(shù)，以消除在突出煤層中掘進(jìn)時(shí)的突出危險(xiǎn)，介紹了其松動(dòng)爆破鉆孔的裝藥結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方案，并實(shí)測(cè)機(jī)巷過(guò)未松動(dòng)爆破區(qū)段瓦斯參數(shù)，初步分析認(rèn)為松動(dòng)爆破抽放工作取得了較好的效果。

松動(dòng)爆破；煤層卸壓；穿層鉆孔；瓦斯抽放

0 前 言

松動(dòng)爆破是煤礦在突出煤層中掘進(jìn)時(shí)消除發(fā)生突出危險(xiǎn)的一種新方法。在煤層抽排巷中向突出煤層打穿層鉆孔，對(duì)煤層進(jìn)行松動(dòng)爆破，使設(shè)定做煤巷的煤層中的條帶突出煤層處一定范圍內(nèi)的煤體得到松動(dòng)，使該處煤層上的礦壓向外轉(zhuǎn)移，同時(shí)，成倍地提高煤層的透氣性，對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行排、抽放，并達(dá)到一定的抽放率，則煤層的堅(jiān)固性得到提高，以消除在突出煤層中掘進(jìn)時(shí)的突出危險(xiǎn)性，不發(fā)生誘導(dǎo)突出和延期突出，確保安全生產(chǎn)，提升礦井安全水平。該技術(shù)可加快掘進(jìn)速度、確保采掘正常接替、充分發(fā)揮礦井的生產(chǎn)能力，并取得良好的安全和經(jīng)濟(jì)效益。因此，穿層鉆孔松動(dòng)爆破措施適合在某礦己15－13330機(jī)巷抽排巷實(shí)施。

1 礦井概況

1.1 工作面概況

該采面位于己三擴(kuò)大采區(qū)東翼下部，西起采區(qū)上山，東至9勘探線東200m處，南鄰正在回采的己15－13310采面，北部尚未開發(fā)。采面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)1300m，南北傾斜寬186.5m，采高3.1m，可采儲(chǔ)量93.6萬(wàn)t。該采面標(biāo)高－460～－570m，地面標(biāo)高＋74～＋76m，埋深534～645m。己15—13330工作面瓦斯壓力為1.5～2.0MPa，瓦斯含量20～22m3／t。己三擴(kuò)大采區(qū)突出危險(xiǎn)區(qū)在－450～－550m，根據(jù)突出危險(xiǎn)等級(jí)劃分，該工作面按突出危險(xiǎn)管理。

1.2 煤層賦存情況

開采煤層屬半光亮型焦煤。根據(jù)己三擴(kuò)大軌道上山和己15—13310采面機(jī)巷揭露的資料看，煤層厚度較穩(wěn)定，為2.2～3.5m，平均3.1m。煤層傾角為10°～18°，平均11°，東緩西陡。采面走向上呈里高外低，屬俯采，俯角2°左右。

2 松動(dòng)爆破鉆孔設(shè)計(jì)

2.1 松動(dòng)爆破孔裝藥結(jié)構(gòu)

松動(dòng)爆破使用炸藥和雷管的數(shù)量依據(jù)每個(gè)爆破孔的深度和穿煤長(zhǎng)度而定。采用多炮頭引爆的方法，即每4卷藥中至少有1個(gè)炮頭，每個(gè)炮頭使用2發(fā)電雷管并聯(lián)，每個(gè)炮頭之間采用串聯(lián)的方法連接。

松動(dòng)爆破孔送藥具體方法是：使用Φ40mm PVC管作套管，將所有炸藥及炮頭裝入PVC管內(nèi)，再一根接一根穿入放炮線向孔內(nèi)送。設(shè)計(jì)爆破位置為己15煤層中。裝到設(shè)計(jì)位置后，使用炮泥對(duì)孔口進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度不得低于2m。鉆孔裝藥結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 松動(dòng)爆破鉆孔設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)采用從己15－13330機(jī)巷抽排巷向己15－13330機(jī)巷掘進(jìn)前方施工松動(dòng)爆破及卸壓抽放鉆孔，鉆孔布置如圖2所示，其中3＃、5＃為松動(dòng)爆破鉆孔，孔徑為75mm，垂直巷道上幫布置，終孔位置控制到己15－13330機(jī)巷上、下幫巷道輪廓線以外15m內(nèi)。鉆孔參數(shù)見表1，孔深以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際深度為準(zhǔn)。

3 松動(dòng)爆破效果分析

（1）對(duì)松動(dòng)爆破的增透范圍進(jìn)行了測(cè)定。松動(dòng)爆破增透半徑為4m。對(duì)松動(dòng)爆破鉆孔前后8m范圍的鉆孔在松動(dòng)爆破前測(cè)定瓦斯?jié)舛?，松?dòng)爆破后再次測(cè)定該鉆孔的瓦斯?jié)舛?，然后進(jìn)行對(duì)比分析，如圖3所示，得出松動(dòng)爆破鉆孔的增透范圍。

圖1 松動(dòng)爆破鉆孔裝藥結(jié)構(gòu)

圖2 己15－13330機(jī)巷抽放巷水力割縫穿層鉆孔布置

（2）對(duì)松動(dòng)爆破鉆孔卸壓范圍進(jìn)行了測(cè)定，松動(dòng)爆破卸壓半徑為25m。觀察機(jī)巷未松動(dòng)爆破區(qū)段（50m距離）的工作面煤體賦存情況及煤的軟硬程度，發(fā)現(xiàn)已掘進(jìn)的未松動(dòng)爆破的30m的煤體較硬，煤的堅(jiān)固性系數(shù)增大，松動(dòng)爆破卸壓范圍影響到了該區(qū)域，且2個(gè)松動(dòng)爆破鉆孔中間相錯(cuò)50m，而這50m距離的煤體都發(fā)生了變化，說(shuō)明松動(dòng)爆破卸壓范圍至少為25m。

表1 穿層鉆孔參數(shù)

（3）機(jī)巷抽排巷適合抽放負(fù)壓為160mmHg。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間摸索發(fā)現(xiàn)：該地點(diǎn)抽放負(fù)壓小時(shí)，鉆孔中的水抽不出來(lái)，抽放濃度低；抽放負(fù)壓過(guò)大時(shí)，抽放濃度也低，都影響抽放效果。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，160mmHg負(fù)壓既能保證抽放濃度，又能保證鉆孔不被抽漏氣，滿足了抽放效果的要求。

圖3 機(jī)巷松爆前后瓦斯壓力曲線

（4）機(jī)巷過(guò)未松動(dòng)爆破區(qū)段過(guò)程中，頻繁出現(xiàn)瓦斯涌出量大和測(cè)試超標(biāo)情況。測(cè)試其松爆后的鉆孔瓦斯涌出初速度（q值）與鉆屑量指標(biāo)（s值），與之對(duì)比，如圖4、圖5所示。從圖中均可明顯看出松動(dòng)爆破抽放工作取得了較好的效果。

4 應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）在未松動(dòng)爆破區(qū)段（50m距離）內(nèi)瓦斯涌出量大。在今后的工作中，需進(jìn)一步研究的是：該現(xiàn)象是松動(dòng)爆破時(shí)把瓦斯從這個(gè)區(qū)域驅(qū)趕到了另一個(gè)區(qū)域造成的，還是因?yàn)槌榉判Ч钤斐傻?。初步判斷是后者，但在今后的工作中需要給予驗(yàn)證。

（2）之后應(yīng)及時(shí)收集數(shù)據(jù)，并在圖紙上準(zhǔn)確標(biāo)注，及時(shí)下發(fā)地質(zhì)預(yù)報(bào)，為機(jī)巷的安全掘進(jìn)做好指導(dǎo)工作。對(duì)出現(xiàn)異常情況的鉆孔，要及時(shí)采取相應(yīng)措施，防止事故的發(fā)生。

圖4 松爆前后機(jī)巷q值對(duì)比曲線示意

圖5 松爆前后機(jī)巷s值對(duì)比曲線示意

（3）該巷道高度及寬度不能滿足打鉆的要求，給打鉆工作帶來(lái)一定難度，并且造成了安全隱患。巷道高度低，大角度的鉆孔無(wú)法執(zhí)行，最大只能達(dá)到60°；巷道寬度不夠，造成4型鉆機(jī)一部分在皮帶底部，大角度鉆孔調(diào)不起來(lái)，且在施工單位開皮帶時(shí)，皮帶容易將鉆機(jī)拖動(dòng)，傷到打鉆人員。

（4）抽放負(fù)壓低，造成抽放效果差。己三抽放泵站里的泵因減速機(jī)油封損壞，漏油嚴(yán)重，無(wú)法正常運(yùn)行；將抽放系統(tǒng)調(diào)到了中間泵上，而中間泵也是帶故障運(yùn)行，負(fù)壓只能調(diào)到90mmHg；且外泵更換地基還沒(méi)有安裝好，種種原因?qū)е聼o(wú)法調(diào)至合適負(fù)壓，因此造成抽放效果較差。

（5）今后應(yīng)進(jìn)一步推行新型封孔技術(shù)，解決封孔漏氣難題。

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2012－01－18）

汪國(guó)華（1983－），男，安徽安慶人，碩士，從事采礦設(shè)計(jì)方面的工作，Email：wgh5240＠163.com。