大眾煤礦11011上順槽石門揭煤研究及應(yīng)用

摘要：根據(jù)11011上順槽揭煤巷前探鉆孔成果圖來設(shè)計(jì)合理的揭煤導(dǎo)硐面積的大小，決定爆破工作面炮眼設(shè)計(jì)和裝藥量及雷管的連結(jié)，計(jì)算出合理的電阻，而來成功的實(shí)施遠(yuǎn)距離爆破揭煤。

關(guān)鍵詞：前探鉆孔揭煤遠(yuǎn)距離爆破

1.礦井基本情況

安陽大眾煤業(yè)有限責(zé)任公司煤礦區(qū)位于安陽市北西30km，行政隸屬安陽縣銅冶鎮(zhèn)管轄，大眾礦主采煤層為二1煤層，以往曾多次發(fā)生過煤與瓦斯突出，據(jù)鉆孔煤芯和生產(chǎn)礦井資料，該區(qū)二1煤層為呈粉狀、鱗片狀、粒狀產(chǎn)出，塊煤較少，為松軟煤層，放散速度快，取樣瓦斯含量高。二1煤層為高瓦斯煤層，屬煤與瓦斯突出礦井。煤體堅(jiān)固性較差，孔隙率高，從鉆孔煤層瓦斯解吸情況看，其解析度快，煤塵爆炸指數(shù)9.21%至13.43%不具爆炸性，煤層無自燃現(xiàn)象。大眾煤礦瓦斯成分高，含量大，屬高沼氣帶范圍，從瓦斯成分和瓦斯含量的分布判斷，該煤層具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)。

2.揭煤地點(diǎn)介紹

11011上順槽揭煤巷布置在煤層底板中，掘進(jìn)巖層為泥巖和砂質(zhì)泥巖，巖層層理清晰，經(jīng)打鉆探明前方無大的地質(zhì)構(gòu)造和積水。11011上順槽揭煤巷開口于11011上底板抽放巷SD3測點(diǎn)向前8m處，方位按11011上底板抽放巷180°原方位掘進(jìn)，坡度為17°，錨網(wǎng)噴支護(hù)本次施工段煤層頂板自上而下依次為：砂巖、砂質(zhì)泥巖，砂巖以石英長石為主，厚約43.7m；砂質(zhì)泥巖由灰色到淺灰色，層面含大量植物徑部化石，層面含白云母碎片、厚約7.66m；煤層直接底是泥巖，黑色，裂隙充填黃鐵礦薄膜，富含炭質(zhì)，遇水易膨脹。11011上底板抽放巷在掘進(jìn)期間，由河南理工大學(xué)對該處煤層進(jìn)行瓦斯參數(shù)測定結(jié)果表明：二1煤層原始瓦斯含量在0.29-12.9m3/t。

3.揭煤方案設(shè)計(jì)

根據(jù)11011上順槽揭煤巷前探鉆孔成果圖及預(yù)想巷道布置圖可知：前方穿層巷道無構(gòu)造，煤層穩(wěn)定，厚度4m。揭煤巷開口處距二1煤層法向距離22.8m，掘進(jìn)方位180°，掘進(jìn)坡度17°，掘進(jìn)79.7m后變平，平巷掘進(jìn)18m后在坡頭平巷距變坡點(diǎn)10m處以方位124°掘進(jìn)平巷24.2m進(jìn)入11011工作面上順槽設(shè)計(jì)位置。11011上順槽揭煤巷自開口位置已掘進(jìn)至45m，根據(jù)23.6m處前探鉆孔打鉆成果圖可知，巷道在該處距煤層法向距離12.1m。本次揭煤采用導(dǎo)硐法，當(dāng)11011上順槽揭煤巷掘進(jìn)至距煤層法向距離1.5m處，沿煤層傾斜向下以13°的坡度掘1個寬3m，深9m（最小8.7m），高3m的導(dǎo)硐，用來布置炮眼，防止崩落頂部三角煤，揭露煤層面積為S=3×3=9m2

本次共設(shè)計(jì)炮眼70個，其中巖眼28個，煤眼42個，孔深1.3m～2.5m，裝藥量378卷，共75.8kg。按照炮眼布置圖布孔，打眼用風(fēng)鉆打眼，孔徑為42mm，打眼時煤巖眼交錯相間，巖眼應(yīng)距煤層0.1m至0.2m，不得透煤，如已見煤，應(yīng)在炮眼底填滿0.2m的炮泥。煤眼穿煤1m。全斷面一次起爆；揭煤時只準(zhǔn)一次裝藥，一次放炮，打眼與裝藥嚴(yán)禁平行進(jìn)行，放炮前必須用炮泥將所有炮眼填實(shí)封滿。炮眼深為1.3m-2.5m，需準(zhǔn)備4m長炮棍三根，用安全等級不低于三級的煤礦許用乳化炸藥，毫秒延期電雷管（延期時間不超過130ms），裝藥前要將炮眼內(nèi)煤、巖粉清理干凈。裝藥嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)裝藥量和雷管數(shù)量進(jìn)行，裝藥為連續(xù)型裝藥，然后全部用炮泥將余眼填滿，在裝藥過程中，前頭只準(zhǔn)五個人操作。分兩組進(jìn)行裝藥，其余人員撤至安全地點(diǎn)，聯(lián)線工作由放炮員一人操作，連好線后，經(jīng)現(xiàn)場跟班礦領(lǐng)導(dǎo)檢查無誤，方可撤離工作地點(diǎn)。雷管腳線不夠長時，應(yīng)加長腳線，加長時，必須用砂紙將線頭去油、去銹，連好后，再用絕緣膠布包好，所有炮眼裝滿后雷管腳線必須短接。揭煤時采用遠(yuǎn)距離爆破，一次揭開煤層（11011上順槽）。

揭煤時所用的放炮電纜必須經(jīng)過驗(yàn)算，通電檢查，確保網(wǎng)路暢通。對放炮炸藥和雷管事先要嚴(yán)格檢查，并在地面模擬爆破雷管。

（1）電纜鋪設(shè)路線及長度

13采區(qū)永久避難硐室→13采區(qū)南翼運(yùn)輸大巷→11011運(yùn)料行人斜巷→11011上底板抽放巷→11011上順槽揭煤巷。

（2）連線方式：

共裝雷管140發(fā)，按深眼和淺眼分為2組，孔內(nèi)2個雷管并聯(lián)，組內(nèi)串聯(lián)。

（3）根據(jù)爆破圖表，共裝雷管140發(fā)，分為2組，雷管電阻為8.5Ω（其中包括加長腳線電阻，按每個雷管2m加長線計(jì)算，截面積為0.1mm2（1×10-7m2），則加長腳線電阻為：R=ρ1/s=1×10-7×2/10-7=2Ω。雷管電阻為6.5Ω）。

由串并聯(lián)電路的規(guī)律可得雷管總電阻為：R雷=（8.5/2）×70=297.5Ω。

1.5m2電纜電阻為15.68Ω/Km，從13采區(qū)永久避難硐室至11011上順槽揭煤巷距離按900m計(jì)算，所以R母=15.68/1000×900=14.1Ω。

則爆破網(wǎng)絡(luò)電阻：

R總=R雷（含腳線電阻）+R母=297.5+14.1=311.6Ω

操作放炮地點(diǎn)為13采區(qū)永久避難硐室，起爆瞬間電壓為（3000-4000）V，則電纜瞬間最小電流為：

Imin=E/R=3000/311.6=9.63A

根據(jù)電流串并聯(lián)關(guān)系可知：串聯(lián)I=I1=I2 ，并聯(lián)I=I1+I2，并聯(lián)電流與電阻成反比：I1/I2=R2/R1；本次揭煤分2組起爆，由以上公式計(jì)算Ⅰ組（孔與孔）雷管的電流值為9.62A，Ⅱ組雷管（孔內(nèi)）的電流值為4.81A。每個雷管的準(zhǔn)爆電流值為2A（小于設(shè)計(jì)計(jì)算電流），所以可以起爆，經(jīng)過計(jì)算預(yù)選放炮母線電纜能夠滿足要求。

4.揭煤結(jié)果

采取遠(yuǎn)距離爆破揭開或穿過煤層時應(yīng)遵循如下原則：應(yīng)盡量一次全斷面揭開或穿過煤層。當(dāng)不能一次全斷面或穿過煤層時，在揭開或穿過其余部分時，應(yīng)嚴(yán)格按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中的局部綜合防突措施的要求進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。

在掘進(jìn)前后還必須嚴(yán)格執(zhí)行如下安全技術(shù)措施：

（1）在煤巖層交接段30m范圍內(nèi)必須加強(qiáng)巷道支護(hù)，打好迎面支架，背好工作面，防止頂板掉渣、片幫傷人，防止煤體垮落引起煤與瓦斯突出事故。

（2）及時續(xù)接風(fēng)筒，保證風(fēng)筒出風(fēng)口距迎頭不大于5m。

（3）在掘進(jìn)前必須進(jìn)行工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測，若預(yù)測為突出危險(xiǎn)工作面，必須采取小直徑超前排放鉆孔措施，經(jīng)效果檢驗(yàn)為無突出危險(xiǎn)時，在采取安全防護(hù)措施的條件下進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。

（4）在掘進(jìn)過程中，若發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即撤人、停電、并關(guān)好正反向風(fēng)門，并向礦調(diào)度室及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，聽候指示。

（5）當(dāng)工作面全部進(jìn)入煤層并見頂板2m以后，經(jīng)總工程師組織有關(guān)單位進(jìn)行現(xiàn)場會審，方可認(rèn)為揭煤工作結(jié)束。