柳巷煤礦頂煤弱化方案研究

胥月劍

（徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司,江蘇 徐州 221000）

0 引言

柳巷煤礦30101工作面采用一次采全厚綜采放頂煤采煤法，采高3.8m，放煤高度6.7m。由巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果可知，工作面頂煤較硬，單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)到25.71MPa。為了保證工作面回采過程中頂煤順利垮落，提高頂煤回收率，需對頂煤采取深孔爆破弱化處理。

1 措施巷炮孔布置

如果通風(fēng)問題可以很好解決，可采用走向布置措施巷的方式，根據(jù)工作面傾斜長度150m需布置兩條措施巷，兩條措施巷間距77m，措施巷底板距工作面支架頂梁為3.3m，措施巷為矩形巷道，寬4m，高2.6m，則巷道上方還有頂煤0.8m，錨桿支護(hù)。在此措施巷兩幫打孔爆破，措施巷兩幫炮孔靠近順槽側(cè)處理長度為22m，兩邊距運(yùn)輸與回風(fēng)順槽各留8m的保護(hù)距離以防止爆破時(shí)破壞巷道，兩措施巷間的炮孔長度為36m，工作面中部留5m未處理以免炮孔貫穿。炮孔采用三花眼布置，其中底孔的俯角為1°，仰孔的仰角為2°。深孔爆破施工過程當(dāng)中所用炸藥被筒直徑為75mm，炮孔直徑為94mm。

2 深孔爆破施工工藝

（1）鉆孔。頂煤爆破施工中，炮孔多為近水平（1～2°）施工，鉆頭及靠近鉆頭附近的鉆桿在自重作用下會(huì)發(fā)生一定程度的下沉，另一方面鉆頭與鉆桿整個(gè)鉆具處于兩端受壓狀態(tài)將進(jìn)一步加劇炮孔鉆進(jìn)過程中的下沉。由于鉆孔在鉆進(jìn)過程當(dāng)中發(fā)生下沉，炮孔后半段與水平面的夾角為負(fù)，造成拋空的排渣困難。

為了減少鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中炮孔的下沉量，應(yīng)在鉆桿上加裝定中器，定中器外管接觸孔壁起支撐鉆桿的作用，確保鉆桿居中。內(nèi)管和外管之間由輻射狀支撐筋連接，確保鉆進(jìn)過程中的排渣順暢。在鉆頭后面安裝一個(gè)定中器，以確保鉆頭減少徑向切削，后面距鉆頭3～6m處加一個(gè)定中器，防止鉆桿彎曲接觸孔壁。此外，為了將炮孔中的煤渣排凈，減小裝藥阻力，鉆機(jī)鉆進(jìn)到指定深度后應(yīng)繼續(xù)空鉆5min，利用高壓水將炮孔中的煤渣排出。

（2）裝藥前探孔。裝藥前需先用炮棍探孔，炮棍采用雙抗（抗靜電、抗燃燒）PVC管體材料制成，每節(jié)2m長，炮棍頭直徑φ90mm，炮棍桿體直徑φ75mm，此過程十分關(guān)鍵，必須用炮棍一節(jié)一節(jié)連接好，深入孔內(nèi)探測炮孔深度，并有專人記錄孔深，預(yù)知孔深對裝藥量確定及封泥長度十分關(guān)鍵。

（3）裝藥。利用炮棍將裝滿炸藥的炸藥被筒一節(jié)一節(jié)的送入孔內(nèi)，推送炸藥被筒時(shí)記錄好裝入被筒個(gè)數(shù)，確保留夠6m的封孔長度。

（4）封孔。炮泥的制作：在炮泥制作過程中，避免 加入過多的水，造成封泥的強(qiáng)度較低。因此，炮泥的制作過程中應(yīng)嚴(yán)格控制水的加入量，在炮泥能成形的情況下盡量減少加水量；炮棍：炮棍應(yīng)加裝一個(gè)直徑較大的接頭（75～80mm為宜），以便在封孔的過程中能夠方便快速的將炮泥搗實(shí)。若炮棍的頭較小，則在搗炮泥的過程中，炮棍容易插入炮泥中，無法將炮泥搗實(shí)；封孔：封孔時(shí)每封入一節(jié)炮泥（長度約300mm），就要用炮棍將炮泥搗實(shí)，確保封孔質(zhì)量。炮泥長度不宜過長，避免封孔時(shí)一次封入的炮泥長度太長且搗實(shí)力度不夠，造成封孔質(zhì)量太差。

（5）炸藥起爆。炮孔起爆采用“局部并聯(lián)、整體串聯(lián)”的方式進(jìn)行，即每個(gè)炮孔中裝入2個(gè)雷管，孔內(nèi)雷管采用并聯(lián)的方式連接，孔與孔之間采用串聯(lián)的方式進(jìn)行。炸藥起爆時(shí)每次起爆的炮孔數(shù)量不超過4個(gè)，起爆從靠近工作面的炮孔開始向遠(yuǎn)離工作面?zhèn)戎饾u起爆。

3 安全技術(shù)措施

3.1 防止爆炸沖孔措施

靠近炸藥串的堵孔炮泥長度均不得小于5m；炮泥使用專用堵孔工具由人工頂推至孔內(nèi)并搗實(shí)。

3.2 防止爆炸火焰外泄措施

每一個(gè)炮孔在充填堵孔的主要工作結(jié)束后，孔口處應(yīng)預(yù)留不小于0.2m的空段，用于放置連接好的導(dǎo)爆索及毫秒延期電雷管，最后用炮泥將孔口預(yù)留段封堵密實(shí)，防止毫秒延期電雷管及出露在堵孔炮泥外的少量導(dǎo)爆索起爆時(shí)產(chǎn)生的火焰。

穿過堵孔炮泥的導(dǎo)爆索在起爆時(shí)會(huì)產(chǎn)生約Ф15mm孔徑的空洞，但由于炸藥爆炸的瞬間會(huì)使封孔炮泥被壓縮密實(shí)，裝藥段產(chǎn)生的爆炸氣體通道被切斷，因而消除了空洞的影響。

3.3 防止拒爆、早爆、遲爆等措施

（1）為防止拒爆的產(chǎn)生，每一個(gè)炮孔內(nèi)放置兩根導(dǎo)爆索，保證炸藥的充分起爆。雷管的聚能穴朝向與導(dǎo)爆索傳爆方向必須一致；

（2）導(dǎo)爆索與炸藥串每間隔1m用電工膠布捆綁固定，以防止傳爆不良而造成炸藥卷拒爆；

（3）炸藥卷采用絲扣連接方式，向孔內(nèi)裝藥時(shí)必須擰緊，用炮棒采用人工頂推的方式將炸藥送入孔內(nèi)，嚴(yán)禁錘打沖擊炮棒，嚴(yán)禁利用鉆孔設(shè)備裝藥；

（4）導(dǎo)爆索應(yīng)按需要長度在裝藥前用電工刀加工切好，嚴(yán)禁在裝入炸藥串后再切斷導(dǎo)爆索，嚴(yán)禁用剪刀或鋼鋸條去剪斷或鋸斷導(dǎo)爆索；

3.4 防止摩擦靜電引爆炸藥的措施

（1）為便于裝藥，炸藥采用圓筒包裝，炸藥筒之間采用絲扣連接方式。為避免出現(xiàn)裝藥過程中由于炸藥卷與孔壁發(fā)生摩擦所產(chǎn)生的靜電引爆炸藥，采用抗靜電塑料筒包裝炸藥；

（2）采取濕式鑿巖作業(yè)，裝藥前用水沖洗炮孔，以減低靜電的危害。

（3）在向孔內(nèi)輸送炸藥過程中，其推送速度不得大于0.5m/s。

3.5 防止有毒有害氣體的措施

由于采取有效的封孔措施后，爆炸生成的氣體不會(huì)外泄，隨著爆炸裂隙的產(chǎn)生并隨同原生裂隙的擴(kuò)展，孔內(nèi)壓力和溫度將緩慢降低。隨著回采工作面的推進(jìn)，巖體中原巖應(yīng)力場受采動(dòng)應(yīng)力的影響，使得原生及人工裂隙不斷的擴(kuò)展和分支，孔內(nèi)氣體將逐漸釋放并吸附于裂隙表面。當(dāng)炮孔所處的巖體位于老塘內(nèi)而垮落時(shí)，剩余微量的氣體將因工作面的有效通風(fēng)而稀釋。因此特采取以下措施：放炮后經(jīng)通風(fēng)30分鐘之后，安監(jiān)人員方可進(jìn)入檢查放炮地點(diǎn)及回采工作面，確認(rèn)安全后，其他人員才能進(jìn)入作業(yè)地點(diǎn)；上、下順槽及回采工作面的風(fēng)量必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求的風(fēng)量；工作面及回順巷道內(nèi)必須安設(shè)噴霧灑水設(shè)施并切實(shí)執(zhí)行；工作面預(yù)爆破處理堅(jiān)硬頂板的裝藥位置必須位于頂板巖體內(nèi)，裝藥末端距支架的垂直距離不得小于5m。

[1]徐永圻．煤礦開采學(xué)(修訂本)[M]．徐州: 中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999．

[2]張永吉．煤層注水技術(shù)[M]．北京: 煤炭工業(yè)出版社，2001．