新型材料替代炮泥封孔技術(shù)研究

王 風(fēng) 琨

（霍州煤電集團億隆煤業(yè)，山西 霍州031400）

頂板預(yù)裂爆破是處理堅硬、難垮落頂板的有效方式之一，在全國范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。為保證爆破效果，爆破孔封孔長度一般超過10m，通常采用黃土制作的炮泥，人工用炮棍將炮泥逐節(jié)送入。此種方式效率極低、人工勞動強度大、填塞質(zhì)量差，急需從材料、工藝上改進[1～2]。本文以趙莊煤業(yè)1309 工作面頂板預(yù)裂爆破孔封孔為例，介紹新型材料替代炮泥技術(shù)。

1 工程概況

趙莊煤業(yè)屬于高瓦斯礦井，1309 大采高工作面開采3#煤層，埋深超過750m，工作面采高4.75m，礦壓顯現(xiàn)劇烈。布置3 條順槽，13093 巷、13091 巷、13092 巷，其中13093 巷為上一工作面復(fù)用巷道。1309 工作面南側(cè)為1308 工作面采空區(qū)，北側(cè)為1310工作面，尚未回采；西側(cè)為煤柱，東側(cè)為盤區(qū)大巷。為了避免工作面在回采過程中13093 巷變形量過大，且出現(xiàn)瓦斯動力現(xiàn)象，計劃在13093 巷進行超前深孔預(yù)裂爆破。如圖1 所示。

爆破孔布置在13093 巷兩側(cè)，鉆孔間距8m，孔深30m，孔徑75mm，仰角55°，如圖2 所示。爆破使用煤礦許用三級乳化炸藥，直徑45mm，長度500mm，共計裝入18 卷，總長9m，采用PE 管裝藥，送入孔底，封孔長度12m。初始計劃采用炮泥機制作炮泥卷人工填塞封孔。

圖1 13093 巷與工作面位置關(guān)系圖

圖2 爆破鉆孔位置示意圖

2 封孔存在問題及解決思路

使用炮泥封孔時，為了避免炮泥在爆破孔內(nèi)堵塞，必須使用炮棍將炮泥一節(jié)一節(jié)緩慢推入爆破孔內(nèi)，輕輕搗實，炮棍采用2m/節(jié)的PVC 管制作，每送入一節(jié)炮泥，需要重復(fù)的拆裝，工序十分復(fù)雜，效率極低，填塞質(zhì)量無法保證，期間還需要防止雷管絞線損傷。每個爆破孔填塞炮泥時間4 個小時以上，每天僅有檢修班可以進行爆破，嚴(yán)重影響爆破進度和工作面回采。

炮泥封孔缺陷在于材料，炮泥為固體狀，無流動性，必須依靠人工填送，孔內(nèi)情況復(fù)雜，封孔質(zhì)量過于依賴工人技術(shù)和責(zé)任心。計劃研發(fā)一種新型封孔材料，初期具備一定的流動性，能夠通過泵壓注入封孔段，注入后能夠快速凝固，并具備類似炮泥的性能，簡化封孔工藝。其性能要求如下：

1）材料初期具備1～2min 流動性，能夠提供注入所需時間；

2）2min 后迅速失去流動性，不發(fā)生漏漿；

3）2h 以內(nèi)具備0.2～0.4MPa 強度，滿足當(dāng)班爆破需求；

4）強度不可過高，起到壓縮緩沖作用，防止強度過高爆破沖擊波將封孔段整體爆出。

3 新型封孔材料性能及現(xiàn)場試驗

3.1 新型封孔材料性能

新型封孔材料為兩種無機材料，分為A 型和B型，使用時分別加水?dāng)嚢瑁冶?：1，兩種漿液混合前，4h 內(nèi)不發(fā)生沉淀、凝結(jié)，混合后約1～2min 失去流動性，10min 具備一定的強度，30min 即可達到0.2MPa，2h 強度0.4MPa。

3.2 現(xiàn)場試驗

1）封孔方式。將炸藥送至指定位置后，導(dǎo)爆索連接雷管，將雷管絞線引出孔外，在孔內(nèi)插入兩根1214型鋁塑管，兩根長度均為12.5m，一根為注漿管，一根為返漿管，孔口外漏0.5m，注漿管尾端安裝連接頭可與高壓膠管連接，返漿管安裝閥門，在孔口1m 長度填塞棉紗或者炮泥封口。如圖3 所示。

圖3 封孔結(jié)構(gòu)示意圖

2）注漿設(shè)備、材料。注漿設(shè)備采用2ZBQ40/19 型氣動雙液注漿泵，QB200 型氣動攪拌桶2 個，相應(yīng)風(fēng)水管路、連接頭及配件，封孔材料使用新型封孔材料。

3）注漿方式。將返漿管閥門打開，打開注漿泵混合管連接注漿管開始注漿，當(dāng)返漿管開始返漿時，先關(guān)閉返漿管閥門，再停止注漿，將注漿管管口堵塞。采用集中封孔方式，最后一個爆破孔封孔結(jié)束等待2h后，即可進行集中爆破作業(yè)。

4）效果考察。采用新型封孔材料灌注封孔技術(shù)后，每個孔平均封孔時間僅為20min，大大提高了作業(yè)效率，減輕了人工勞動強度；爆破結(jié)果表明，該封孔材料完全能夠起到與炮泥類似的作用，爆破效果良好。

4 結(jié) 論

1）深孔爆破封孔中，炮泥封孔方式填塞質(zhì)量差、作業(yè)效率低，人工勞動強度大；

2）采用一種新型封孔材料，具備一定的流動性，通過灌注方式進行封孔，灌注后能夠1～2min 失去流動性，2h 具備0.4MPa 左右強度；

3）進行了現(xiàn)場試驗，結(jié)果表明，采用新型材料封孔后，單個鉆孔封孔時間由4h 減少到20min，大大提高了作業(yè)效率，減輕了工人勞動強度，提高了填塞質(zhì)量，能夠起到和炮泥類似的作用，替代效果良好。