深孔爆破技術(shù)革新

[摘 要]為了使綜采工作面堅(jiān)硬頂板及時(shí)充分冒落，減小工作面頂板來(lái)壓強(qiáng)度和來(lái)壓步距，降低工作面大面積來(lái)壓而造成支架被壓的風(fēng)險(xiǎn)，防止大量積聚在大面積懸頂?shù)牟煽諈^(qū)內(nèi)的瓦斯突然涌進(jìn)工作面而造成工作面瓦斯超限事故的發(fā)生。對(duì)于堅(jiān)硬頂板工作面往往采取的方法是對(duì)頂板進(jìn)行深孔預(yù)裂爆破，對(duì)頂板進(jìn)行弱化處理。然而，一般情況下深孔爆破孔深只有50m左右，但是在生產(chǎn)實(shí)踐中，孔深50m不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，有時(shí)需要設(shè)計(jì)80m至120m深的爆破孔對(duì)工作面中間部位進(jìn)行超長(zhǎng)深孔頂板預(yù)裂爆破作業(yè)。但是，超長(zhǎng)孔深爆破施工過(guò)程中又產(chǎn)生一些問(wèn)題，比如：1、探孔和裝藥時(shí)間太長(zhǎng)，因?yàn)樾枰l繁拆卸炮棍，操作過(guò)程中費(fèi)時(shí)費(fèi)力；2、封孔長(zhǎng)度變長(zhǎng)封孔時(shí)間和效率低，有可能達(dá)不到設(shè)計(jì)封孔要求?；诖耍覀儾捎昧吮煌彩秸ㄋ幍目胀补嘌b上炮泥進(jìn)行封孔和不拆卸炮棍將炮棍90°彎曲全長(zhǎng)使用，這樣可大大的減少裝藥和封孔時(shí)間，提高工作效率，與傳統(tǒng)的裝藥封泥方式相比，每孔可減少2個(gè)小時(shí)左右的操作時(shí)間，勞動(dòng)效率大大提高。

[關(guān)鍵詞]深孔爆破 堅(jiān)硬頂板 封孔工藝 封孔器 炮棍

中圖分類(lèi)號(hào)：F406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2018）19-0397-02

1.引言

深孔爆破施工作業(yè)在煤礦應(yīng)用極為廣泛，在煤層增透、井巷開(kāi)挖等應(yīng)用普遍，特別是在綜采工作面堅(jiān)硬頂板來(lái)壓治理應(yīng)用更為普遍。深孔預(yù)裂爆破在煤礦綜采工作面堅(jiān)硬頂板的應(yīng)用主要是對(duì)頂板進(jìn)行預(yù)裂弱化處理，工作面回采后頂板能及時(shí)充分冒落，減小堅(jiān)硬頂板來(lái)壓強(qiáng)度和來(lái)壓步距，防止工作面支架被壓，減少采空區(qū)內(nèi)大面積懸頂大量積聚的瓦斯突然涌進(jìn)工作面，防止瓦斯超限事故發(fā)生。目前深孔預(yù)裂爆破技術(shù)在煤礦應(yīng)用廣泛，孔徑為75mm，孔深在50m左右的深孔預(yù)裂爆破技術(shù)應(yīng)用較成熟。但是在生產(chǎn)實(shí)踐中80m至120m超長(zhǎng)孔深的預(yù)裂爆破應(yīng)用較少，而且在應(yīng)用中帶來(lái)的封孔問(wèn)題、探孔問(wèn)題、裝藥問(wèn)題等都會(huì)影響著生產(chǎn)。因此，本文通過(guò)在實(shí)踐中總結(jié)出了一套行之有效的方法將以上問(wèn)題給與解決，在生產(chǎn)中普遍應(yīng)用且取得良好效果。在探孔和裝藥時(shí)由于需要頻繁的拆卸炮棍，操作中費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，采取的方法是不拆卸炮棍，將每節(jié)炮棍連接好形成一根與炮孔深度一致的超長(zhǎng)炮棍后，在巷道內(nèi)彎曲90°使用，這樣可以將探孔和裝藥時(shí)間大大的降低，操作施工過(guò)程中提高了勞動(dòng)效率。關(guān)于封泥問(wèn)題，傳統(tǒng)的方法是采用封孔器進(jìn)行封孔，封孔器動(dòng)力采用0.4MPa的壓風(fēng)，其最大有效封孔長(zhǎng)度為15m，當(dāng)封孔長(zhǎng)度超過(guò)15m后其封泥效果達(dá)不到要求，甚至?xí)诒七^(guò)程中發(fā)生炮孔穿孔現(xiàn)象，采取的方法是用被筒式炸藥的空筒人工裝上滿(mǎn)炮泥后再用炮棍送入炮孔內(nèi)直至封孔長(zhǎng)度小于15m時(shí)，再采用封孔器進(jìn)行封孔，這樣不僅能提高勞動(dòng)效率，大大的降低封孔時(shí)間而且能夠保證封孔質(zhì)量，在應(yīng)用中沒(méi)有發(fā)生一起由于封孔原因而出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。

2.爆破應(yīng)用技術(shù)

2.1 工作面概況

17181（1）工作面走向長(zhǎng)度1270m，傾斜長(zhǎng)200m，該面位于東四采區(qū)，東起潘三-潘一井田邊界煤柱，西至東四采區(qū)上山，北起17171（1）運(yùn)輸順槽及17101（3）底板抽排巷以南82m，南至17181（1）瓦斯綜合治理巷以北35m。北部的17171（1）工作面于2011年9月23日收作。

2.1.1 煤層情況

17181（1）工作面所采煤層為11-2煤，該工作面的11-2煤煤層賦存穩(wěn)定，總體呈單斜狀，北高南低，煤層產(chǎn)狀180～272°∠2～12°，平均傾角7°，11-2煤厚1.1～2.5m，均厚1.66m，黑色，水平層理，以塊狀暗煤為主，夾亮鏡煤條帶，屬半亮型煤，構(gòu)造附近為鱗片或粉末狀?？刹芍笖?shù)為1，煤層變異系數(shù)為16.3%，工業(yè)牌號(hào)1/3JM、Qm。煤層實(shí)測(cè)瓦斯含量6.7m3/t，具有自然發(fā)火性，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，為高地溫、高地壓的綜采工作面。

2.1.2 17181（1）工作面的頂?shù)装迩闆r

該工作面直接頂為粉細(xì)砂巖向砂質(zhì)泥巖逐步相變的，粉細(xì)砂巖較堅(jiān)硬，不易垮落，砂質(zhì)泥巖則相對(duì)較軟，易冒落。老頂為均厚7.5m的粉細(xì)砂巖，極不易跨落。這就容易造成工作面局部懸頂，給工作面的安全回采帶來(lái)非常大的威脅。具體情況如表1所示。

根據(jù)工作面頂?shù)装迩闆r可以知道，工作面老頂屬于堅(jiān)硬頂板，不易自然垮落，并隨著工作面的回采，易出現(xiàn)大面積懸頂，且更會(huì)在懸頂一段距離后突然垮落，再加上老塘懸頂一定距離后，積聚有大量瓦斯，極易造成瓦斯超限。介于這種情況，為了使老頂自然快速的垮落，我們?cè)诠ぷ髅鎯上锊捎昧松羁最A(yù)裂爆破技術(shù)，并取得了良好的效果。

2.2 技術(shù)應(yīng)用革新

2.2.1 鉆孔設(shè)計(jì)革新

最初進(jìn)行深孔預(yù)裂爆破作業(yè)的時(shí)候，設(shè)計(jì)沿工作面推進(jìn)方向在兩巷布置爆破孔，一組三個(gè)孔，組與組間距為15m，如圖1所示。爆破孔的終孔位置為11-2煤層頂板法距15m，如圖2所示，使得頂板實(shí)現(xiàn)自然垮落。具體參數(shù)如表2所示。

實(shí)踐證明，雖然爆破孔的孔底深入頂板垂直高度15m的位置，但是從實(shí)際效果檢驗(yàn)來(lái)看，臨近兩巷的40架架后垮落情況良好，中間50架的頂板垮落情況并不理想，問(wèn)題解決的還是不夠徹底。

基于這種情況，探討采用超長(zhǎng)深爆破孔，降低爆破孔的角度，增加裝藥量和封孔量，以此來(lái)增強(qiáng)預(yù)裂爆破的效果。優(yōu)化后爆破孔的參數(shù)如表3所示。實(shí)踐證明，這種方法大大改善了放炮的效果，使得煤層頂板能自然緊跟支架后方垮落。

2.2.2 裝藥工藝革新

采用加長(zhǎng)炮孔深度之后雖然效果好，但是帶來(lái)了另外一些問(wèn)題，就是藥裝的多，用的時(shí)間就多，安全系數(shù)就會(huì)降低，那么怎么安全高效的裝藥成為了提高爆破效率的關(guān)鍵。

通過(guò)不斷的摸索和實(shí)踐，我們?cè)谝酝鶄鹘y(tǒng)的裝藥工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新。傳統(tǒng)的裝藥工藝就是在探完孔深之后，逐組去除炮棍，兩節(jié)炮棍一組，一組4m。去除炮棍后裝一定量的炸藥，然后再逐組連接炮棍，搗實(shí)后再逐組去除炮棍，如此循環(huán)往復(fù)。這勢(shì)必會(huì)造成用時(shí)較長(zhǎng)，效率較低。

裝藥工藝的創(chuàng)新就是利用炮棍有一定的韌性的原理，通過(guò)逐組連接炮棍探孔后，不逐組去除炮棍，而是直接把炮棍連接的整體慢慢抽出，在巷道內(nèi)進(jìn)行一個(gè)90°的轉(zhuǎn)彎，這樣在抽出所有的炮棍后就可裝一定量的炸藥，然后用炮棍整體進(jìn)行推送，推送到位后再往復(fù)的操作。這樣就較好的減少了逐組去除炮棍的時(shí)間，提高了裝藥的速度。

2.2.3 封孔工藝革新

炮孔加深了，不僅裝藥量大了，封孔的長(zhǎng)度也加深了，但是傳統(tǒng)封孔器的有效封孔長(zhǎng)度在15m以?xún)?nèi)，光靠傳統(tǒng)的封孔器封孔已經(jīng)不能滿(mǎn)足封孔20m以上的要求。如果單純的增加封孔器封泥軟管的長(zhǎng)度，風(fēng)壓是一定的，不能保證封孔效果，而且封泥軟管越長(zhǎng)，往炮孔內(nèi)推送越困難。

為此，我們創(chuàng)新的采用了空被筒裝封孔泥+封孔器封孔的封孔工藝。也就是在裝藥之后，緊接著推送裝有封孔泥的被筒，等剩余封孔長(zhǎng)度在15m以下時(shí)開(kāi)始用封孔器封孔。從根本上解決了長(zhǎng)孔封孔的難題，并且經(jīng)實(shí)踐證明保證了封孔的質(zhì)量。

3.綜合效益

3.1 解決了封孔長(zhǎng)度大于20m保證封孔質(zhì)量的難題。創(chuàng)新的應(yīng)用空被筒裝封孔泥+封孔器封孔的工藝使得要求封孔長(zhǎng)度長(zhǎng)的爆破孔的封孔質(zhì)量得到保證，為深孔爆破的應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了新的發(fā)展途徑，為以后長(zhǎng)封孔深孔爆破提供了有力的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

3.2 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。去除與連接炮棍是一項(xiàng)繁瑣而且需要大量耗費(fèi)時(shí)間的工作。通過(guò)裝藥工藝的革新，使得這一勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，只需直接推送就可以達(dá)到預(yù)期的效果，間接的創(chuàng)造了價(jià)值。

3.3 增強(qiáng)了放炮效果。通過(guò)鉆孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加了炮孔的深度以及裝藥量，使得放炮后能較好的達(dá)到預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)老頂?shù)募皶r(shí)跨落，消除了懸頂以及大面積冒頂帶來(lái)的危害，為綜采工作面的回采安全提供有力的保障。

3.4 提高了單人作業(yè)工效。通過(guò)對(duì)裝藥工藝的創(chuàng)新，減少了無(wú)用功的付出，簡(jiǎn)化了裝藥工序的步奏，裝藥時(shí)間由原來(lái)的6-8個(gè)小時(shí)縮短為2-3個(gè)小時(shí)，大大縮短了裝藥的時(shí)間，間接提高了單人作業(yè)的工效。

作者簡(jiǎn)介

吳燦平（198110-），貴州黎平縣人，采礦工程師，2005年畢業(yè)于河南理工大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè)，主要從事煤礦綜采技術(shù)和管理工作。