超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝在堿溝煤礦的應(yīng)用

摘要：堿溝煤礦自1997年采用綜采放頂煤采煤工藝后，礦井生產(chǎn)能力得到了巨大提升。但是在礦井生產(chǎn)過程中，工作面無法正常推進(jìn)，必須待鉆孔施工完畢后，才能夠繼續(xù)正規(guī)循環(huán)作業(yè)。綜采工作面生產(chǎn)工藝能否真正實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，決定著礦井的生產(chǎn)能力能否進(jìn)一步提升。2007年，自礦井實驗采用超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝后，逐步解決了礦井連續(xù)生產(chǎn)問題，提升了礦井生產(chǎn)能力。

關(guān)鍵詞：綜采放頂煤；超前預(yù)裂爆破；頂煤弱化；爆破采煤工藝

中圖分類號：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）29-0107-02

堿溝煤礦自1997年開始進(jìn)行綜采放頂煤工業(yè)試驗，學(xué)習(xí)參照烏魯木齊礦務(wù)局六道灣煤礦的綜采放頂煤采煤工藝，工作面上方頂煤均采用在工作面液壓支架架間用巖石電鉆或液壓鉆機(jī)施工鉆孔，裝乳化炸藥進(jìn)行架間頂板爆破處理方式處理。在放頂孔施工期間，工作面無法正常推進(jìn)，必須待鉆孔施工完畢后，才能夠繼續(xù)正規(guī)循環(huán)作業(yè)，而且鉆孔爆破頂煤成為整個急傾斜綜采放頂煤工藝中不可平行作業(yè)的一道重要工序。在綜采工作面液壓支架下狹小的空間內(nèi)施工鉆孔和人工裝藥是非常困難的，封堵不好或者在裝藥過程中的稍許失誤，都會導(dǎo)致工作面設(shè)備損壞，工作面大面積懸頂以及作業(yè)人員傷害、氣體中毒等惡性事故。根據(jù)新頒布實行的《煤礦安全規(guī)程》第68條的相關(guān)規(guī)定，禁止在工作面放炮的規(guī)定亟待對該項爆破采煤工藝進(jìn)行改進(jìn)。

自2007年在堿溝煤礦試用急傾斜綜采放頂煤超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝以來，進(jìn)行了大量的現(xiàn)場試驗和技術(shù)研究，經(jīng)過不斷優(yōu)化超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝步驟和參數(shù)，工藝日趨成熟，提高了礦井機(jī)械化水平，實現(xiàn)了礦井連續(xù)安全高效開采。

急傾斜特厚煤層綜放超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝是依據(jù)炸藥的內(nèi)部動力作用原理，利用炸藥在煤體內(nèi)爆炸時所產(chǎn)生的爆轟氣體作用，使煤體破裂與松動，將煤體致裂并提高瓦斯氣體的滲透性，延長氣體析出時間，避免了架后氣體超限事故發(fā)生。通過對爆破參數(shù)的調(diào)整，使頂煤充分破碎，降低大塊率，達(dá)到工作面回采要求，提高了工作面回采率，保證礦井安全高效開采。

1 概況

堿溝煤礦礦區(qū)位于八道灣向斜南翼，為一單斜構(gòu)造，煤層走向自西向東53°～55°呈一略向北突出的弧形，煤層傾向西北，煤層傾角86°～88°。經(jīng)瓦斯等級鑒定與二氧化碳測定工作測定礦井為瓦斯礦井，煤層易自燃，煤塵具爆炸危險性，頂板為炭質(zhì)頁巖和粉砂巖，較硬、層狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理發(fā)育。

堿溝煤礦東三+541B3+6綜采工作面兩巷沿煤層走向平行布置，采用綜采放頂煤采煤工藝，段高25.2m，煤層總厚53.1m，平均傾角86.5°，瓦斯含量低，易自燃，煤塵具爆炸危險性。煤層穩(wěn)定，采區(qū)范圍內(nèi)煤層裂隙比較發(fā)育，煤層富含裂隙水。基本頂為炭質(zhì)頁巖和粉砂巖，厚度1.9m，較硬黑灰色層狀結(jié)構(gòu)；直接頂為粉砂巖，厚度78m，灰色，深灰色，含薄層細(xì)砂巖，層理節(jié)理發(fā)育，泥鈣質(zhì)膠結(jié)；偽頂為炭質(zhì)頁巖，厚度0.4～1.1m，灰黑色、薄層狀，夾有泥巖及煤線，易破碎；直接底為炭質(zhì)頁巖，厚度79.5m，灰黑，層狀節(jié)理明顯、易脫落質(zhì)脆。

2 急傾斜特厚煤層綜放超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝

2.1 工藝流程

地質(zhì)測量→超前預(yù)爆方案設(shè)計→施工裝藥→封孔施工→炮孔起爆→效果分析評價。

東三+541B3+6綜采工作面在B6巷中每組施工12個超前炮眼，每組炮眼分為兩排施工，先施工1、3、5、7、9、11號炮眼，再施工2、4、6、8、10、12號炮眼，每排炮眼排距為3m（實驗優(yōu)化后的排距）。每個炮眼采用全長封孔的方式封堵；封堵過程中，先封堵2m黃土，之后緊跟2袋馬麗散封孔袋，再封堵黃土至孔口3m時，緊跟2袋馬麗散封孔袋，然后將炮眼封滿。炮眼爆破位置控制在距工作面煤壁10～15m范圍內(nèi)進(jìn)行起爆。為了保護(hù)巷道增加爆破后的安全系數(shù)，工作面B6巷留設(shè)了4m的護(hù)巷煤柱，B3巷留設(shè)了6.6m的護(hù)巷煤柱，護(hù)頂高度為3m，如圖1所示：

圖1 東三+541B3+6綜采工作面超前支護(hù)段松動爆破示意圖

起爆方式采用正向起爆，B6巷每組12炮眼分兩次起爆，起爆前將超前支護(hù)段進(jìn)行檢查，所有人員撤至北巷自爆破點200m以外頂板支護(hù)完好處起爆，放炮警戒距離要求直線距離不少于200m，拐彎達(dá)到150m。每組超前預(yù)裂爆破孔放炮結(jié)束后，對該組炮孔爆破效果進(jìn)行評價分析，并及時對工藝調(diào)整、修正參數(shù)。

該工藝通過現(xiàn)場實際表明，頂煤弱化達(dá)到了預(yù)期的效果，大塊率低，有利于架后放煤；超前工作面在順槽施工鉆孔爆破實現(xiàn)了綜采工序平行作業(yè)，保證了工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)和連續(xù)生產(chǎn)，機(jī)械化程度得到了提高，減輕了工人勞動強(qiáng)度；噸煤成本也大幅降低，提高了礦井生產(chǎn)效益。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

急傾斜綜放工作面采用超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝，炸藥消耗量見表1：

表1 工作面炮孔及裝藥量參數(shù)表

從表1可以看出，超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝噸煤炸藥消耗量為0.5kg/t。經(jīng)過多次參數(shù)調(diào)整，噸煤炸藥消耗量大大減少，工藝?yán)^續(xù)優(yōu)化后，工作面可以連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)量得到了提高，大大增加了礦井效益。

2.3 安全性

超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝是在皮帶運輸巷中施工，不僅可以保證工作面連續(xù)生產(chǎn)，工藝優(yōu)化后，機(jī)械化程度得到了提高，減輕了工人勞動強(qiáng)度，提高了作業(yè)安全性。礦井以前采用的頂煤弱化工藝需要綜采工作面停止生產(chǎn)才能進(jìn)行施工，影響了工作面的正常生產(chǎn)，且工藝施工過程中，由于是在工作面進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)危險性比較高，大大增加了生產(chǎn)隱患。

2.4 改進(jìn)措施

2.4.1 超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝在施工鉆孔過程中，由于受鉆機(jī)和鉆桿自身重力影響，鉆桿存在跑偏現(xiàn)象，造成爆破效果不能夠滿足生產(chǎn)要求。目前，現(xiàn)場實際采用測控儀對鉆孔進(jìn)行施工驗收，以此來提高施工鉆孔精度，以期望能完全杜絕鉆孔跑偏現(xiàn)象。

2.4.2 目前超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝爆破效果的好壞和鉆孔的封孔技術(shù)有著至關(guān)重要的關(guān)聯(lián)，普通的封孔材料黃土炮泥無法完全滿足技術(shù)要求，現(xiàn)場實際大量采用了馬麗散封孔袋（由巴斯夫浩珂礦業(yè)化學(xué)（中國）有限公司生產(chǎn)的馬麗散封孔袋，每袋410g）進(jìn)行封孔，極大地提高了炮孔利用率和爆破效果。

3 結(jié)語

自從堿溝煤礦采用超前預(yù)裂爆破頂煤弱化工藝并改變了炮孔封孔工藝（使用馬麗散封孔袋封孔）后，噸煤成本減少，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，增加了礦井生產(chǎn)效益。該工藝機(jī)械化程度高，減輕了工人勞動強(qiáng)度，提高了作業(yè)安全性，使得工作面可以連續(xù)生產(chǎn)，有效保證了礦井安全高效生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 教育部西部礦井開采及災(zāi)害防治重點實驗室.堿溝煤礦急傾斜煤層綜放開采頂煤超前預(yù)爆弱化技術(shù)[S].2010.

作者簡介：胡明軍（1973-），男，新疆烏魯木齊人，神華新疆能源有限責(zé)任公司堿溝煤礦副礦長，工程師，研究方向：煤礦急傾斜綜放開采技術(shù)。