深孔爆破技術在立井井筒揭煤中的應用

羊群山 何杰兵

1 工程概況

淮南礦業集團潘一礦位于安徽省淮南市潘一區境內,現生產能力為350萬 t/年,技改擴建后生產能力為 600萬t/年。該礦第二副井工程由煤炭工業合肥設計研究院設計,深度為848.5m,設計凈直徑為7.0m,是技改擴建工程中一項重點項目。

第二副井井筒8-2煤層頂板深度為778.74m,厚3.85m,通過前探測壓顯示該煤層瓦斯壓力3.0MPa,并取樣化驗8-2煤瓦斯突出指標:F=0.34,ΔP=10,K=29.41。根據井筒檢查孔地質報告,該區段8煤瓦斯含量為7.24 m3/t。

2 問題分析

設計方案采用抽排法揭煤,施工抽采鉆孔11圈,共計328個,均進入8-2煤層底板0.5m,最外層鉆孔控制到井筒輪廓線外14m,鉆孔與8煤層中厚面交點的距離為0.78 m～2.33m。55 d施工303個抽采鉆孔,全部合茬,利用井下-530m兩臺水平2BE1-253型水環真空泵抽采。自抽采以來,開始3 d～4 d內,抽采瓦斯純量在70m3/d左右,以后的抽采瓦斯純量不足30m3/d,平均抽采濃度0.45%,抽采純流量0.05 m3/min,抽采量極低,抽采45 d,累計抽采瓦斯2119 m3。

分析原因是由于8-2煤層煤質松軟、煤層瓦斯吸附力強和透氣性系數低造成的,嚴重影響了瓦斯抽采效果。

3 深孔爆破增透解決方案

為了提高8-2煤層透氣性,提高瓦斯抽采量,決定利用第10圈部分鉆孔采取深孔爆破技術進行增透爆破。

3.1 爆破孔布置

由于第10圈布置的45個抽采瓦斯孔瓦斯抽采量極低,為了增強整體煤層透氣性,研究決定利用第10圈23個抽采孔經套孔或者進行擴孔作為增透爆破孔。增透爆破孔布置如圖1所示。

3.2 爆破方案

1)套孔或者擴孔。為了將直徑38 mm～43 mm自制專用爆破藥管全部安裝在煤層段,選用直徑70mm鉆頭對抽采孔進行套孔或擴孔,并將孔內煤巖屑排出孔外,以便裝藥,同時做好鉆孔編號、鉆孔直徑、見煤位置、止煤位置等記錄工作。

2)裝藥參數。在23個爆破鉆孔煤層段裝藥,即23個孔都施工完后,進行逐個孔探測,每探測1個孔后,按照鉆孔穿過煤層的長度進行裝藥,裝藥方式見圖2。

由于炮孔內有煤渣,同時又受地應力的影響,為防止塌孔,在鉆探孔管拔出后,需立即將爆破藥管按其自身螺紋逐管對接裝入炮孔中,在最后兩管藥內各安裝2發煤礦許用電雷管,并將其雷管腳線剪斷,留10cm長,剪下的腳線用于母線(又稱膠質導線)與管壁的固定。雷管按如圖3所示的并聯方式連接,其接頭用絕緣膠布裹緊,防止斷路和短路。尤其注意將母線固定于管壁側面,以防管與孔壁的摩擦致使雷管腳線與母線脫落,從而導致雷管斷路或短路。

裝藥前對雷管進行導通檢查,其導通電阻符合要求,方可將雷管裝入藥柱頭內,封孔后對雷管再進行一次導通檢查。

3)封孔。裝藥完畢后,隨即采用壓風噴泥封孔器進行封孔,封孔潮濕黃土粒度選用10mm以下為宜,壓風保證0.4 MPa以上。封孔長度由巖石孔長度決定,封孔時,持封孔器輸送管的操作人員應注意安全,防止孔內煤、泥砂由于壓風作用沖出傷人,可以用麻袋片護住孔口,以免煤、泥砂沖出。封孔器如圖4所示。

若孔內有水,可先向孔內裝入黃砂進行封堵,最后用黃泥封孔,其長度不小于3m,以防止穿孔。

4)啟爆。啟爆前要對并聯的雷管進行最后一次導通檢查,確定電阻值與正常值符合,配備2名放炮員,采用GFB-1200型礦用發爆器,在地面井口附近設置的安全地點一次性啟爆。采用孔內并聯、網內串聯的啟爆方式。

4 實施爆破效果監測

采取深孔增透爆破以來,通過對瓦斯抽采鉆孔的抽采瓦斯量進行監測,同時監測該井筒抽采系統總的瓦斯抽采量,抽采瓦斯純量達68 m3/d,平均抽采濃度 0.57%,抽采純流量0.08 m3/min,抽采量明顯提高,爆破增透效果十分明顯。

12d累計抽采瓦斯量為4070m3,加上風排瓦斯量3594.2 m3,瓦斯抽采率達34%。瓦斯預抽采率大于30%,立即施工5個瓦斯殘余壓力鉆孔進行封孔和瓦斯壓力測量工作,測定結果顯示瓦斯殘余壓力為0.24 MPa,小于臨界值0.74 MPa,且在施工鉆孔的過程中未出現任何動力現象,可以采取遠距離放炮一次性揭穿煤層。

5 結語

通過深孔爆破技術增強煤層透氣性,提高瓦斯抽采率,本方法適用于煤層瓦斯吸附力強和煤質松軟、煤層透氣性差、利用現有抽排設備施工效果不明顯的雙突礦井。在較短的時間內完成了抽采任務,達到防治煤與瓦斯突出的目的,為礦井安全揭煤創造了有利條件,加快了施工速度的同時,也帶來了巨大的經濟效益。

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