深孔松動(dòng)爆破工藝在綜掘過無炭柱的應(yīng)用實(shí)踐

強(qiáng) 磊 張 磊

（西山煤電集團(tuán)公司官地礦，山西 太原 030022）

西山煤電官地礦巷道掘進(jìn)量逐年加大，同時(shí)由于受地質(zhì)構(gòu)造影響，煤礦巷道掘進(jìn)速度慢，造成采掘銜接緊張，制約生產(chǎn)效率[1]。為解決此難題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，提出在煤巷過地質(zhì)構(gòu)造無炭柱時(shí)試驗(yàn)使用深孔爆破技術(shù)[2-3]。一方面將傳統(tǒng)炮掘工藝變?yōu)闄C(jī)掘工藝；另一方面通過增大炮眼深度，提高一次爆破巖石量，節(jié)省了反復(fù)鉆眼、裝巖等工序的輔助時(shí)間及成本，大大提高了過構(gòu)造無炭柱時(shí)的掘進(jìn)速度及效率，有效緩減采掘銜接緊張的局面。

1 概況

官地礦6#煤16509 工作面位于南五采區(qū)，東北側(cè)為16507 工作面采空區(qū)，西南側(cè)為未采區(qū)，東北側(cè)為6#煤小窯破壞區(qū)，上部為13511 工作面采空區(qū)。3#～6#煤層層間距約為43.15 m。煤層直接頂為1.50 m厚的炭質(zhì)泥巖，基本頂為2.62 m 厚的石灰?guī)r，直接底為1.64 m 厚的泥巖，基本底為3.28 m 厚的石灰?guī)r。

16509 工作面副巷斷面為梯形，頂板支護(hù)采用錨桿+錨索+鋼筋鋼帶+架棚支護(hù)。錨桿采用Ф20 mm×2000 mm 的螺紋鋼錨桿，錨索采用Ф17.8 mm×5200 mm 的鋼絞線錨索，鋼筋鋼帶采用長(zhǎng)3000 mm、眼距為900 mm 的三眼鋼筋鋼帶。錨桿間排距為900 mm×1000 mm，每隔5 m 沿巷道中心線加打一根規(guī)格為Ф17.8 mm×5200 mm 錨索，架棚棚距為1 m，巷道上凈寬3.5 m，下凈寬4.5 m，凈高2.7 m。巷道支護(hù)圖如圖1 所示。

16509 工作面副巷掘進(jìn)過程中遇有無炭柱，無炭柱長(zhǎng)度約50 m，位置如圖2 所示。

由于BHZ-132 型掘進(jìn)機(jī)對(duì)無炭柱巖石截割不動(dòng)，只能采用傳統(tǒng)短孔爆破方式掘進(jìn)，即每掘1 m打一排炮孔。平均每天僅掘進(jìn)3 m，嚴(yán)重制約掘進(jìn)效率。經(jīng)研究決定采用深孔爆破松動(dòng)圍巖、機(jī)掘施工技術(shù)。

圖1 16509 工作面副巷支護(hù)示意圖

圖2 16509 工作面副巷無炭柱示意圖

2 深孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 爆破器材及相關(guān)參數(shù)

采用煤礦許用三級(jí)乳化炸藥，藥卷尺寸長(zhǎng)為200 mm，直徑350 mm，配合使用8#電雷管。具體使用材料及相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 爆破火工品材料清單

2.2 炮眼布置

試驗(yàn)段巷道為仰角6o掘進(jìn)，因此打孔為6o仰孔，鉆孔排渣干凈。炮孔布置如圖3 所示。9 個(gè)孔布置，中間3 個(gè)孔在巷道腰線中心處，其余6 個(gè)孔距幫及頂?shù)诪?00 mm 的邊角處，炮孔垂直掘進(jìn)頭施工，各個(gè)炮孔相互平行，孔深都為20 m，預(yù)計(jì)封孔4～5 m。

圖3 深孔預(yù)裂斷面參數(shù)設(shè)計(jì)

炮孔直徑為Ф80 mm，預(yù)計(jì)每個(gè)孔裝藥15 m、封孔5 m。將藥卷裝入Ф63 mm 的被筒內(nèi)，即每個(gè)孔炸藥量2.4×15=36 kg，預(yù)計(jì)需炸藥324 kg。

2.3 施工技術(shù)要求

2.3.1 打眼

使用坑道鉆機(jī)進(jìn)行打眼，炮孔設(shè)計(jì)孔徑為Φ65 mm，孔深為20 m。

2.3.2 裝藥

深孔爆破由于炮孔較深，裝藥難度較大，施工使用阻燃防靜電凹槽被筒配合作業(yè)。作業(yè)時(shí)首先將炸藥裝入被筒內(nèi)，再將被筒送入炮眼內(nèi)，一方面可以保證順利裝藥，另一方面可以保護(hù)雷管腳線不被拉斷，杜絕殘炮現(xiàn)象。

2.3.3 封孔

封孔采用深孔爆破專用炮土，直徑為50 mm，長(zhǎng)度為500 mm，封孔長(zhǎng)度為5 m，封孔時(shí)注意保護(hù)好雷管引線，防止其被拉扯斷，造成拒爆現(xiàn)象。

2.3.4 起爆

雷管聯(lián)線方式為串聯(lián)方式，起爆前必須要進(jìn)行全電阻檢測(cè)，符合要求后方可起爆作業(yè)，一次可同時(shí)起爆5～7 個(gè)炮孔。

3 試驗(yàn)效果分析

從爆破后效果看，炸藥爆破段與孔口封泥段的巖石更為碎裂，起到了預(yù)裂的效果，碎裂的巖壁強(qiáng)度大幅降低，符合掘進(jìn)機(jī)截割作業(yè)條件。圖4 為采用鉆孔窺視儀對(duì)起爆后鉆孔進(jìn)行觀察的圖片，從圖中可以看出，經(jīng)過預(yù)裂起爆，鉆孔坍塌充分，孔壁裂隙形成良好。圖5 為分別掘進(jìn)3 m、5 m 后掌子面斷面圖，此時(shí)已越過了封泥段，進(jìn)入了炸藥預(yù)裂段，巖壁經(jīng)過預(yù)裂爆破作用，整體強(qiáng)度降低明顯，起到了良好的松動(dòng)效果。經(jīng)過核算，采用該工藝后，過無炭柱時(shí)掘進(jìn)進(jìn)尺平均每天可提高3 m。

圖4 爆破后炮孔鉆孔窺視儀觀測(cè)結(jié)果

圖5 爆破后掌子面斷面

4 結(jié)論

通過深孔爆破預(yù)裂，無炭柱內(nèi)部發(fā)生巨大的裂變，使巖石硬度明顯減弱，從而使得掘進(jìn)機(jī)在截割過程中輕松容易，提升了掘進(jìn)機(jī)截割、出渣速度。本試驗(yàn)成功應(yīng)用，為同類型作業(yè)條件提供爆破參數(shù)依據(jù)。