劉 冬
(山西潞安郭莊煤業(yè),山西 長(zhǎng)治 046000)
潞安郭莊煤業(yè)3317 工作面位于三采區(qū)南部,東側(cè)為3316 采空區(qū),南、西側(cè)均為實(shí)體煤,北為三采區(qū)采區(qū)巷道。工作面初采期間,根據(jù)煤層頂?shù)装鍘r層情況以及開采條件,對(duì)頂板巖層實(shí)施頂板預(yù)裂技術(shù),同時(shí)監(jiān)測(cè)擴(kuò)展裂縫以及工作面初采時(shí)頂板的垮落情況[1],驗(yàn)證頂板預(yù)裂技術(shù)在3317 工作面初采頂板管理中的效果。
3317 工作面走向長(zhǎng)度為363 m,可開采長(zhǎng)度為303 m,切眼水平長(zhǎng)度為220 m,煤層均厚6.02 m,采高為3.1 m,放頂煤厚度為2.92 m[2]。工作面頂?shù)装宓膸r性見表1。
表1 3317 工作面頂?shù)装鍘r性
在3317 工作面初采推進(jìn)三刀后,進(jìn)行頂板預(yù)裂施工,工作面共布置26 個(gè)爆破孔,其中切眼20 個(gè),軌順3 個(gè),皮順3 個(gè)。
切眼內(nèi)共布置20 個(gè)預(yù)裂孔,預(yù)裂孔距切眼老空幫1.5 m 處平行切眼布置,預(yù)裂孔從皮順往軌順依次編號(hào)布置共分為3 組。第一組第一個(gè)預(yù)裂爆破孔布置在距皮順回采幫20 m 處,爆破孔編號(hào)1#~5#,爆破孔仰角均為58°,爆破孔間距為8 m;第二組預(yù)裂爆破孔距第一組預(yù)裂爆破孔為24 m,爆破孔編號(hào)6#~11#,爆破孔仰角均為49°,爆破孔間距為8 m;第三組預(yù)裂爆破孔距第二組預(yù)裂爆破孔為24 m,爆破孔編號(hào)12#~20#,爆破孔仰角均為49°,爆破孔間距為8 m。
軌順爆破中施工軌1、軌2、軌3 爆破孔3 個(gè),其中,軌1、軌2、軌3 孔口距軌順外幫2.5 m,與切眼回采幫分別相距6.5 m、11.5 m、16.5 m,爆破孔軸線方向平行于軌順軸線方向,呈60°仰角。皮順爆破中施工皮1、皮2、皮3 爆破孔3 個(gè),其中,皮1、皮2、皮3 孔口距皮順外幫2 m,與切眼回采幫分別相距6.5 m、11.5 m、16.5 m,爆破孔的軸線方向平行于皮順軸線方向,呈60°仰角。
炮眼裝藥采用非耦合方式,引爆使用雙電雷管和雙導(dǎo)爆索,導(dǎo)爆索采用電雷管起爆,整體采用分組裝藥,分次爆破[3]。
圖1 起爆藥卷示意圖
圖2 炮棍示意圖
裝藥施工采用一次裝藥、分次爆破方式,炮眼進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)掛牌,裝藥爆破從軌順→切眼→皮順按順序進(jìn)行,炮聯(lián)線采用“總體串聯(lián),局部并聯(lián)”的方式進(jìn)行,具體分次如下:
第 一 次:軌1#、軌2#、軌3#、切20#、19#、18#、17#、16#、15#;第 二 次:切14#、13#、12#、11#、10#、9#、8#、7#、6#;第三次:切5#、4#、3#、2#、1#、皮3#、皮2#、皮1#。
(1)搭設(shè)工作平臺(tái)。用兩個(gè)高1.4 m 的四腿鐵凳和兩塊木板,木板用雙股鉛絲綁住,確保搭設(shè)的工作臺(tái)穩(wěn)固牢靠,示意圖如圖3。
圖3 工作臺(tái)搭設(shè)圖
(2)施工人員將預(yù)裂孔內(nèi)的封孔裝置拆除。
(3)在第一卷引藥被裝入前,先在藥卷內(nèi)塞入導(dǎo)爆索,并用膠帶包裹好。伸入藥卷的導(dǎo)爆索長(zhǎng)度要在200 mm 以上,然后用Φ30 mm×1000 mm套接的炮棍把藥卷送入爆破孔最里端。按要求依次將剩余的藥卷都裝入,再把準(zhǔn)備好的炮泥用炮棍裝入爆破孔。炮泥裝滿爆破孔但不壓實(shí),一次推小于5 節(jié)的炮泥,用黃泥充填密實(shí)。在封堵炮泥時(shí)注意不要損傷導(dǎo)爆索。
(4)根據(jù)爆破孔的裝藥量,將所需的炸藥用炮棍直接裝入孔內(nèi)。根據(jù)爆破孔的長(zhǎng)度和封泥的長(zhǎng)度來確定導(dǎo)爆索的長(zhǎng)度,禁止沖擊擠壓導(dǎo)爆索,只能用快刀進(jìn)行切割。
(5)封孔分兩次進(jìn)行,第一次在距離孔口1 m時(shí)進(jìn)行封孔,第二次將電雷管和導(dǎo)爆索綁緊塞入孔中后進(jìn)行封孔。先用水炮泥封孔0.2 m,再用黃泥封孔,直到完全密封并搗實(shí)為止,最后將外露的電雷管腳線短路。禁止電雷管與導(dǎo)爆索露出地面。
(6)炮眼裝藥采用非耦合方式,引爆使用雙電雷管和雙導(dǎo)爆索,電雷管采用正向裝藥,在孔外采用串聯(lián),孔內(nèi)并聯(lián)連接的方式。
在進(jìn)行爆破施工前,要先清洗整個(gè)工作面以及系統(tǒng)內(nèi)的浮煤。裝藥前對(duì)爆破地的瓦斯及粉塵濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè),達(dá)到要求后方可進(jìn)行爆破[4]。由于炮眼內(nèi)的藥量比較大,因此在距離爆破點(diǎn)300 m 外進(jìn)行爆破。每次爆破分兩組進(jìn)行,炮眼采用延時(shí)起爆,設(shè)置兩個(gè)爆破段,每個(gè)爆破段延時(shí)25 ms,率先起爆兩端的炮眼,最后起爆中間的炮眼。
在3317 工作面初采期間實(shí)施頂板預(yù)裂技術(shù),采用巖石窺視儀,對(duì)預(yù)裂前后巖石的破壞情況進(jìn)行探測(cè),結(jié)果如圖4。
圖4 頂板預(yù)裂前后鉆孔巖層破壞情況
從圖4 可以看出,在實(shí)施頂板預(yù)裂技術(shù)前,頂板巖層的結(jié)構(gòu)比較完整;在實(shí)施頂板預(yù)裂技術(shù)后,巖層的孔壁出現(xiàn)多條裂縫,并向四周擴(kuò)散,巖層的完整性受到破壞。在工作面開采動(dòng)壓的影響下,頂板會(huì)提前垮落,縮短初次來壓步距。對(duì)3317 工作面回采期間頂板自然垮落和頂板預(yù)裂的礦壓進(jìn)行監(jiān)測(cè),工作面初次來壓對(duì)比情況見表2。
表2 工作面初次來壓情況對(duì)比
從表2 可以看出,使用頂板預(yù)裂技術(shù)后,工作面初次來壓步距從35.1 m 降低到22.5 m,來壓強(qiáng)度明顯降低,工作阻力從3069 kN 降低到2871 kN,可見頂板預(yù)裂的效果明顯,可以使頂板提前垮落,減少初采期間的頂板懸頂面積,減少來壓對(duì)工作面的影響。
針對(duì)郭莊煤礦3317 工作面來壓步距大、頂板懸空面積大等問題,采用頂板預(yù)裂技術(shù)進(jìn)行初采頂板管理,設(shè)計(jì)頂板預(yù)裂方案,結(jié)果如下:
(1)對(duì)預(yù)裂鉆孔、裝藥和爆破工藝進(jìn)行分析,在工作面上共布置26 個(gè)爆破孔,炮眼裝藥采用非耦合方式,引爆使用雙電雷管和雙導(dǎo)爆索,在距離爆破點(diǎn)300 m 外分兩組進(jìn)行爆破。
(2)采用頂板預(yù)裂技術(shù)后,工作面初次來壓步距從35.1 m 降低到22.5 m,工作阻力從3069 kN降低到2871 kN,可見頂板預(yù)裂的效果明顯,可以使頂板提前垮落,減少初采期間的頂板懸頂面積,減少來壓對(duì)工作面的影響。