煤層深孔聚能爆破致裂增透技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用

李希勝

摘要：吉煤集團(tuán)通礦公司松樹鎮(zhèn)煤礦為低透氣性煤層，瓦斯抽放率低，為了解決煤層低透性、瓦斯抽放率低的難題，利用聚能爆破技術(shù)于煤層增透中，筆者引用了聚能爆破增透工藝，進(jìn)一步分析了煤層深孔聚能爆破在吉煤集團(tuán)通礦公司松樹鎮(zhèn)煤礦煤層中影響半徑，從而對煤層深孔聚能爆破增透瓦斯抽放工藝技術(shù)可行性進(jìn)行了驗證。

關(guān)鍵詞：聚能爆破 增透工藝 瓦斯抽放 影響半徑

瓦斯抽放是瓦斯綜合治理有效的措施，而且是煤層瓦斯開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)，影響煤層瓦斯抽放的主要問題是煤層的低透氣性，該礦煤層為低透性屬于難抽放煤層，為了提高煤層瓦斯抽放率，采用煤層深孔聚能爆破增透技術(shù)來提高煤層瓦斯抽放效果。

1 工程概況

該試驗地點吉煤集團(tuán)通礦公司松樹鎮(zhèn)煤礦位于三水平+206西側(cè)，東起+206西一采區(qū)皮帶集中上山，西至吉煤集團(tuán)通礦公司松樹鎮(zhèn)煤礦礦界，北起F4斷層，南至+296.1～+297.1標(biāo)高采空區(qū)，平均走向長780米，平均傾斜長810米。該采區(qū)地層走向在110°～125°之間，傾角在8°～15°之間，平均傾角在13°。

該區(qū)內(nèi)煤層為一、二號煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡單，呈單一煤層，局部有夾石，夾石厚度一般在0～2.0米，一層煤厚度最大3.84米，最小0.8米，平均厚度在2.74米，二層煤厚度最大3.23米，最小1.98米，平均厚度在3.0米。一層煤頂板為灰白色中細(xì)粒砂巖，致密堅硬，透氣性差，一、二號煤層為低透性煤層。煤層瓦斯壓力為1.24-1.77MPa，煤層瓦斯含量為7.46-8.5m3/t，煤層透氣性系數(shù)0.0021-

0.0448λm2/MPa2.d，屬于難抽放煤層。

2 聚能藥包結(jié)構(gòu)

試驗采用雙面對稱線性聚能裝藥結(jié)構(gòu)，剖面圖如圖1所示。

聚能槽選用楔形，母線長10mm左右，厚度1mm，頂角85°～95°，套管為定制的直徑50mm，厚度2.5mmPVC管。

3 施工方案

3.1 施工工序

選址-成孔-裝藥-封孔-起。

3.2 選址

選址工序主要分兩個步驟：分析礦上相關(guān)圖紙資料，根據(jù)煤層地質(zhì)狀況，確定試驗區(qū)域；下井現(xiàn)場考察，確定具體試驗地點為吉煤集團(tuán)通礦公司松樹鎮(zhèn)煤礦+206西二采區(qū)3212工作面回風(fēng)巷。

3.3 成孔

聚能爆破孔布孔方案：自吉煤集團(tuán)通礦公司松樹鎮(zhèn)煤礦+206西二采區(qū)3212面回風(fēng)巷向3212面布孔，共布置爆破孔6個，分別編號為1#、2#、3#、4#、5#、6#，爆破孔間距分別為22m、20m、18m、16m、14m，長度均為45m；瓦斯抽放孔34個，抽放孔間距均為3m，長度均為50m。為保證鉆孔順利，設(shè)計爆破孔與瓦斯抽放孔開孔方向與3212回風(fēng)巷成60°夾角，沿一號煤層分布，傾角在0°～3°之間。爆破鉆孔布置示意圖如圖2所示。

爆破孔參數(shù)：采用鉆頭直徑75mm液壓鉆機(jī)，用水排渣，爆破孔與相鄰抽放孔間距一般不小于3m，聚能爆破孔施工方向平行于相鄰抽放孔。

抽放孔布孔方案：爆破孔兩邊確保有足夠數(shù)量且封孔質(zhì)量良好的抽放孔，對抽放孔安裝孔板，抽放孔具體布孔方案以實際為準(zhǔn)。

打鉆：在設(shè)計位置處采用直徑75mm鉆頭施工聚能爆破孔，打好后及時將炮眼內(nèi)的煤粉清除干凈。

通孔：在PVC管最前端安裝導(dǎo)向梭，用長42m的8#鐵絲一端連接導(dǎo)向梭另一端沿鉆孔軸向留在PVC管外部，然后用空PVC管依次緊密連接導(dǎo)入爆破孔。在導(dǎo)入深度達(dá)40m或?qū)胧茏钑r停止，拽出鐵絲將全部PVC管拉出，通孔完成。

3.4 裝藥

單孔裝藥量設(shè)計為30kg左右。

爆破孔施工完畢后，要及時進(jìn)行裝藥工作，裝藥前確保孔內(nèi)無煤粉堆積，若有煤粉堆積必須用壓風(fēng)清除。然后將裝好炸藥及雷管的PVC管裝入鉆孔中，慢慢送至孔底，見圖3裝藥及送藥過程。

裝藥方法：采用PVC管裝藥，藥卷之間必須彼此接觸，保證PVC管連接牢固，連線后依次送入炮孔。首根PVC管頂端安裝導(dǎo)向梭，最后一根PVC管尾端安裝尾塞。

聯(lián)線方法：每根PVC管內(nèi)的藥卷采用2個雷管并聯(lián)連接，相鄰PVC管內(nèi)的電雷管串聯(lián)連接。聯(lián)線工作由專人負(fù)責(zé)，聯(lián)線前手要保持清潔，線頭用砂布打磨，接頭的接線方法為“8”字形扭結(jié)，每個接頭必須用絕緣膠布包扎，避開淋水和其他導(dǎo)電體。

裝藥聯(lián)線方式如圖3所示。

3.5 封孔

設(shè)計封孔12m，鉆孔里段4m采用黃砂封孔，中段5m采用砂管（裝滿黃砂的PVC管）封孔，外段3m采用黃泥封孔。

吹砂封孔方法：距炮眼口8～12m段，用壓風(fēng)向孔內(nèi)充填黃砂。

砂管封孔方法：距炮眼口3～8m段，利用裝滿黃砂的PVC管進(jìn)行填塞，在砂管外側(cè)指定位置處用膠帶纏一定數(shù)量聚氨脂。

黃泥封孔方法：距炮眼口0～3m段，用特制炮棍往爆破孔內(nèi)送黃泥卷并搗實。

黃泥封孔時要求黃泥卷直徑為50mm，長為300～400mm，黃泥要有一定粘合力，防止散開堵塞炮眼。

封孔方式如圖4所示。

3.6 起爆

現(xiàn)場引爆器材選擇：選用MFD-200型發(fā)爆器（或

MFB-150型）引爆能力200發(fā)，脈沖電壓峰值2800伏，允許最大負(fù)載電阻1220歐。起爆器測量爆破網(wǎng)路電阻值，發(fā)爆器準(zhǔn)爆能力應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于爆破網(wǎng)路電阻。

引爆方法：引爆方式為孔口正向引爆，電雷管連接方式為串并聯(lián)，相鄰PVC管內(nèi)的電雷管連接方式為串聯(lián)，每個PVC管中的電雷管連接方式為并聯(lián)。

4 增透效果考察分析

4.1 聚能爆破試驗參數(shù)

第一次深孔聚能爆破試驗爆破孔編號為7#，第二次爆破孔編號為14#，爆破孔周邊布置有抽放孔作為考察孔。設(shè)計抽放孔長度為50m，孔徑為94mm，爆破孔長度45m，孔徑為75mm，相鄰抽放孔間距、爆破孔與鄰近抽放孔間距均為3m，爆破孔與瓦斯抽放孔開孔方向與3212回風(fēng)巷成60°夾角，沿一號煤層分布，傾角在0°～3°之間。

聚能爆破鉆孔布置如圖5，爆破孔參數(shù)如表1。

4.2 聚能爆破試驗階段效果分析

這里筆者主要對第一次聚能爆破效果進(jìn)行分析。

4.2.1 瓦斯抽放參數(shù)?？疾旆秶鷥?nèi)抽放孔瓦斯參數(shù)如表2所示。

4.2.2 爆破孔有效影響半徑考察。由圖6可知，爆破后4#和12#抽放孔瓦斯?jié)舛榷加忻黠@升高，可據(jù)此判定4#和12#抽放孔皆處于聚能爆破試驗有效影響半徑內(nèi)，由于4#抽放孔距離7#爆破孔9m，12#抽放孔距離7#爆破孔15m，則第一次聚能爆破試驗的有效影響半徑為9～15m。

4.2.3 爆破影響區(qū)增透效果分析。由圖7可知，爆破影響區(qū)域內(nèi)（2#～12#抽放孔范圍內(nèi)）抽放孔瓦斯?jié)舛染涤休^大提高，爆破前瓦斯?jié)舛染禐?%，爆破后為6.63%～18.33%，峰值是爆破前的3.7倍，平均為爆破前的2.1倍。

5 結(jié)論

①首次聚能爆破試驗有效影響半徑為9～15m。②處于爆破有效影響區(qū)域內(nèi)的抽放孔瓦斯?jié)舛染涤休^大提高，峰值為爆破前的3.7倍，平均為爆破前的2.1倍。③試驗發(fā)現(xiàn)，聚能爆破封孔時間較長，需要對封孔工藝進(jìn)一步改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭德勇，呂鵬飛，王義貴，楊睿.深孔聚能爆破煤層增透爆破參數(shù)研究[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，2013（12）.

[2]郭德勇，呂鵬飛，單智勇，謝安.瓦斯抽放煤層增透深孔聚能爆破鉆孔參數(shù)[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，2013（01）.

[3]郭德勇，宋文健，李中州，秦法秋，劉祥兵.煤層深孔聚能爆破致裂增透工藝研究[J].煤炭學(xué)報，2009（08）.