司馬煤業(yè)1208綜放工作面頂板深孔預(yù)裂設(shè)計(jì)

殷 宏，司路軍

(山西潞安溫莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046399)

1 項(xiàng)目背景

司馬煤業(yè)1208工作面開采煤層屬下二疊統(tǒng)山西組下部的3號(hào)煤層，該煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，變異較小，平均厚度6.39 m。該工作面東為1207工作面采空區(qū)，南、西為實(shí)體煤，北為二采區(qū)3條采區(qū)大巷。直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度達(dá)10.1 m；老頂為中粒砂巖、粉砂巖及砂質(zhì)泥巖，厚度達(dá)7.94 m。直接頂和老頂致密堅(jiān)硬，老頂初次垮落步距為45 m，回采過程中頂板不易垮落，形成大面積懸頂，給安全生產(chǎn)埋下巨大隱患[1]。

鑒于此，為從根本上消除安全隱患，杜絕安全事故，司馬煤業(yè)1208工作面擬在初采前采用頂板預(yù)裂工藝進(jìn)行強(qiáng)制放頂，而做好頂板預(yù)裂孔的布置及爆破工作是強(qiáng)制放頂?shù)年P(guān)鍵。

2 頂板預(yù)裂深孔布置方案

2.1 1208工作面基本參數(shù)

1208工作面采用“單U+高抽巷”的巷道布置方式，設(shè)計(jì)可推進(jìn)長(zhǎng)度1 246 m，運(yùn)輸巷(斷面5.2 m×3.2 m)長(zhǎng)度1 311 m，回風(fēng)巷(斷面5.2 m×3.2 m)長(zhǎng)度1 531 m，高抽巷(斷面3.2 m×2.2 m)長(zhǎng)度1 400 m，切眼(斷面7.8 m×3.2 m)長(zhǎng)度200 m；運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷、切眼均沿煤層底板布置，高抽巷下距煤層頂板30 m，4條巷道均為全錨網(wǎng)支護(hù)。

2.2 工作面切眼爆破炮孔布置

工作面切眼共布置29個(gè)爆破炮孔，分別用A1至A9、A備1、A10至A18、A備2、A19至A27表示。炮孔距切眼內(nèi)幫1.0 m，炮孔軸線水平投影方向與切眼軸線方向平行。

切眼施工炮眼總長(zhǎng)527 m，裝藥總長(zhǎng)293 m，封泥總長(zhǎng)197 m；其中A備1、A備2炮孔為備用孔，僅在其它炮孔出現(xiàn)問題時(shí)才啟用，故不裝藥。

2.3 回風(fēng)巷爆破炮孔布置

在回風(fēng)巷施工爆破炮孔7個(gè)(F1至F6、F備)，炮孔總長(zhǎng)132 m，裝藥總長(zhǎng)62 m，封泥長(zhǎng)度51 m。

F1(F6)、F2(F5)孔口距巷幫1.0 m，距切眼內(nèi)幫法線距離分別為16.0 m、15.0 m，炮孔軸線水平投影方向與回風(fēng)巷軸線方向平行，炮孔仰角分別為45°、35°(炮孔仰角指炮孔與頂板之間的夾角)；F3、F4孔口距巷幫1.0 m，距切眼內(nèi)幫法線距離5.0 m,炮孔軸線水平投影方向與風(fēng)巷軸線方向平行，炮孔仰角為35°。

F備炮孔為備用孔，只在其它炮孔出現(xiàn)問題時(shí)才啟用，故不裝藥；F備孔口距回風(fēng)巷里幫2.5 m，距切眼內(nèi)幫法線距離16.0 m,炮孔軸線水平投影方向與風(fēng)巷軸線方向平行，炮孔仰角45°。

2.4 運(yùn)輸巷爆破炮孔布置

運(yùn)輸巷施工炮孔5個(gè)(Y1至Y4、Y備)，炮孔總長(zhǎng)85 m，裝藥總長(zhǎng)34 m，封泥總長(zhǎng)33 m。

Y1、Y2孔口距運(yùn)輸巷巷幫1.0 m，距切眼內(nèi)幫法線距離分別16.0 m、15.0 m，炮孔軸線水平投影方向與運(yùn)輸巷軸線方向平行，仰角分別為45°、35°。

Y3、Y4孔口距運(yùn)輸巷巷幫1.0 m，距切眼內(nèi)幫法線距離分別為16.0 m、15.0 m，炮孔軸線水平投影方向與運(yùn)輸巷軸線方向平行，仰角分別為45°、35°。

Y備為備用炮孔，僅在其它炮孔出現(xiàn)問題時(shí)才啟用，不裝藥。Y備孔口距回風(fēng)巷里幫2.6 m，距切眼內(nèi)幫法線距離16.0 m,炮孔軸線水平投影方向與回風(fēng)巷軸線方向平行，炮孔仰角45°。

3 炮孔爆破

根據(jù)炮孔設(shè)計(jì)方案進(jìn)行打孔、裝藥、聯(lián)線和爆破。

3.1 起爆順序

使用BF-200型起爆器，分組裝藥、分次爆破。

一茬炮聯(lián)線采用“局部并聯(lián)，總體串聯(lián)”的方式進(jìn)行，每次起爆最多不能超過3個(gè)炮孔。起爆順序從切眼的回風(fēng)巷向運(yùn)輸巷方向進(jìn)行：A1、A2、A3—A4、A5、A6—A7、A8、A9—A10、A11、A12—A13、A14、A15—A16、A17、A18—A19、A20、A21—A22、A23、A24—A25、A26、A27。兩巷道的起爆順序?yàn)椋合绕鸨\(yùn)輸巷Y1、Y2—Y3、Y4，再起爆回風(fēng)巷F3、F4—F1、F2—F5、F6。

備用炮孔不裝藥，僅在其它炮孔出現(xiàn)問題時(shí)才啟用。

3.2 裝藥結(jié)構(gòu)及工藝

炸藥裝藥結(jié)構(gòu)采用不耦合裝藥。雷管聯(lián)線方式為局部并聯(lián)總體串聯(lián)，每孔用4個(gè)雷管，起爆采用串聯(lián)方式聯(lián)線[2]。在端頭、端尾爆破前要加強(qiáng)端頭、端尾處的支護(hù)，以免頂板發(fā)生垮落。

3.3 爆破物品說明

炮孔爆破所用炸藥為三級(jí)煤礦許用乳化炸藥，藥卷規(guī)格為D60 mm×500 mm，1.5±0.1 kg/卷；所用雷管為煤礦許用8號(hào)普通瞬發(fā)電雷管；導(dǎo)爆索采用煤礦許用導(dǎo)爆索，導(dǎo)爆索是以太安、黑索金炸藥為藥芯，用棉線和塑料編織絲等作包纏物，并以塑料為防潮層，規(guī)格為D6.5±0.3 mm(或D5.2～5.5 mm)，爆速≥6 000 m/s[3]。

3.4 實(shí)施爆破安全流程管控

1) 炮孔施工工藝。將風(fēng)、水管路理順，拖至工作面，抬進(jìn)鉆機(jī)、鉆桿等，將風(fēng)、水管路分別用安全夾、U型銷與鉆機(jī)聯(lián)接牢固，打開風(fēng)、水閥門，進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

操作者分腿站立，雙手緊握操作手把，身體保持平衡。扶鉆人一手握住鉆機(jī)扶手，一手將一短鉆桿插入鉆機(jī)連接套內(nèi)向操作者發(fā)出開鉆信號(hào)。

操作者緩送氣腿閥門、使氣腿慢慢升起，對(duì)準(zhǔn)眼位頂緊。點(diǎn)動(dòng)鉆機(jī)，待眼位固定鉆進(jìn)一定深度時(shí)，開水，扶鉆人退到操作者身后側(cè)監(jiān)護(hù)。當(dāng)鉆進(jìn)約50 mm深度時(shí)，全速鉆進(jìn)。

扶鉆人待鉆機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，下落鉆機(jī)，撥出短鉆桿，換上長(zhǎng)鉆桿。打至設(shè)計(jì)深度。

2) 炮眼管理。炮眼施工完畢要逐孔檢驗(yàn)編號(hào)記錄炮眼深度，掛牌管理。裝藥前必須使用炮棍對(duì)炮眼進(jìn)行檢查，當(dāng)出現(xiàn)塌孔、堵塞等情況時(shí)，必須先疏通再裝藥。

為避免因試采破壞炮孔，預(yù)裂爆破要在工作面安裝完畢后進(jìn)行；安裝支架前，要對(duì)預(yù)裂炮孔進(jìn)行驗(yàn)孔，對(duì)不合適的炮孔要及時(shí)處理；在工作面安裝退錨期間，要加強(qiáng)對(duì)預(yù)裂炮孔的保護(hù)，避免因退錨損壞炮孔。

3) 裝藥。裝藥時(shí)直接用炮棍將炸藥裝入到炮孔內(nèi)，裝第一卷引藥前，先把兩根導(dǎo)爆索提前塞入藥卷內(nèi)，導(dǎo)爆索伸入藥卷的長(zhǎng)度不得低于200 mm，并用膠帶纏好制成起爆藥卷，再用炮棍把此藥卷送入炮孔最里端。而后逐次裝入剩余藥卷，導(dǎo)爆索緊附藥卷，不得出現(xiàn)打結(jié)、纏繞藥卷現(xiàn)象[4]。

4) 封孔。封孔分兩次進(jìn)行，固定好藥卷后再用炮棍把準(zhǔn)備好的炮泥裝入炮孔，一次推進(jìn)炮泥不能大于5節(jié)，須裝實(shí)但不得過緊。第一次先封至距孔口1 m處，第二次封孔前，將雷管、導(dǎo)爆索捆綁牢固后塞入孔內(nèi)，空段再用炮泥封孔，此時(shí)不得硬搗，要防止損傷導(dǎo)爆索和電雷管。導(dǎo)爆索的長(zhǎng)度根據(jù)炮孔長(zhǎng)度和封泥長(zhǎng)度確定，導(dǎo)爆索只能用快刀切割，嚴(yán)禁沖擊擠壓。

5) 爆破?，F(xiàn)場(chǎng)放炮使用BF-200型起爆器，分組裝藥、分次爆破。炮眼采用不耦合方式裝藥，采用雙雷管、雙導(dǎo)爆索引爆，每一根導(dǎo)爆索均采用煤礦許用雷管起爆，2個(gè)雷管在孔外采用并聯(lián)連接，每一組炮孔采用串聯(lián)連接，放炮母線要絕緣良好并懸空吊掛，嚴(yán)禁將雷管與導(dǎo)爆索露出在外。

4 結(jié) 語

為從根本上解決司馬煤業(yè)1208工作面初采期間由于堅(jiān)硬頂板引起的懸頂過大的問題，要對(duì)頂板進(jìn)行爆破預(yù)裂，設(shè)計(jì)結(jié)論如下：

1) 工作面切眼共布置29個(gè)炮孔，炮眼總長(zhǎng)527 m，裝藥總長(zhǎng)293 m，封泥總長(zhǎng)197 m；

2) 工作面風(fēng)巷共布置7個(gè)炮孔，炮孔總長(zhǎng)132 m，裝藥總長(zhǎng)62 m，封泥長(zhǎng)度51 m；

3) 工作面運(yùn)巷共布置5個(gè)炮孔，炮孔總長(zhǎng)85 m，裝藥總長(zhǎng)34 m，封泥總長(zhǎng)33 m；

4) 炸藥裝藥結(jié)構(gòu)采用不耦合裝藥，所用炸藥為三級(jí)煤礦許用乳化炸藥；

5) 對(duì)實(shí)施爆破的安全管控流程，包括炮眼管理、裝藥、封孔、爆破等進(jìn)行了明確。