亭南煤礦303工作面預裂爆破技術研究與應用

鄒德龍+王巖+崔宏磊

摘要：亭南煤礦303工作面為特厚煤層工作面，煤層平均厚度為13.8m。煤層硬度大、頂煤放困難，瓦斯抽采效果不理想，為此在亭南煤礦303工作面運輸順槽和回風順槽通過實施深孔預裂爆破的方案，考察了深孔預裂爆破的影響范圍，并通過在整個303工作面實施預裂爆破，增加了頂煤的回收率的同時為瓦斯防治起到了良好的效果。深孔預裂爆破后303工作面瓦斯抽采率達到85%，較未實施深孔預裂爆破的工作面提高了11%。303工作面頂煤回收率達到81%，較未實施深孔控制預裂爆破的工作面提高了8%，不僅在安全上保證了303工作面的順利安全生產，而且取得了較為顯著的經濟效益。

關鍵詞：亭南煤礦；頂煤回收；預裂爆破；瓦斯防治；特厚煤層

中圖分類號：TD713文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0047-02

1概況

陜西長武亭南煤業有限責任公司（簡稱亭南煤礦）位于陜西省咸陽市長武縣亭口鎮，礦井設計生產能力為年產300萬噸。目前正回采303特厚煤層綜放工作面。303工作面推進長度為1168m，工作面長度為180m，煤層平均厚度為13.8m，頂煤厚度平均9.8m。煤的容重1.36t/m3。頂煤回收率平均為75%，工作面瓦斯涌出量為34m3/min，工作面瓦斯抽采率為67%，為加強頂煤的回收率同時提高瓦斯抽采效果有必要對工作面進行深孔預裂爆破技術進行研究與應用。

2深孔控制預裂爆破工藝研究

2.1炸藥品種的選擇

亭南煤礦303工作面4號煤層硬度較大，堅固性系數f達到2.1，煤層特厚且為高瓦斯礦井，所以從炸藥能力和安全性出發對炸藥種類進行合理的選取。炸藥的選擇與裝藥工藝密不可分，本次303工作面的裝藥工藝是通過壓風裝藥器進行裝藥，而且裝藥深度大且具有連續性，因此對炸藥品種提出了更高的要求。據了解煤礦許用型銨銻炸藥在中國的安全等級已經達到了二級。而被廣泛采用的含水炸藥等級普遍達到了三級。為了達到深孔預裂爆破取得良好效果，同時保證預裂爆破的安全連續，本次303工作面深孔預裂爆破選用含水系列炸藥，為提高炸藥安全等級，在本項目試驗中應該選用“三級煤礦許用型乳化炸藥”。

2.2裝藥工藝的研究及裝藥結構設計

本次303深孔預裂爆破研究主要是研究在炸藥廠直接將炸藥灌裝到樹脂被筒里，平時將密封蓋擰固，需要裝藥時再將密封蓋打開。通過樹脂被筒的螺紋結構將其相互連接起來，然后通過塑料管牽引將其向鉆孔內輸送，直至裝完所有樹脂被筒完畢。通過前期在303工作的試驗顯示，這種裝藥方法效率高，裝藥程序合理安全，對炸藥的安全傳爆非常有利。而且礦方能夠根據鉆孔的不同孔徑改變調整連接被筒的直徑，將鉆孔直徑與樹脂被筒直徑的比值關系控制在最佳的范圍里，以此來保證深孔預裂爆破的效果。綜上所述，本次研究的裝藥工藝使用能夠連接式樹脂被筒。

裝藥結構的設置對爆破效果和爆破安全也起到很重要的作用，本次針對303工作面實際特點，設計了裝藥結構。通過在爆破孔內敷設導爆索，設置雙炮頭的正向起爆方法。這種設置有利于保證爆破傳導的安全性，而且通過這種結構設置成功避免了引爆困難、啞炮等

現象。

2.3封孔儀器和封孔工藝

303工作面煤層涌出量較大，對封孔造成一定影響，而且本次設計深孔爆破封孔長度達到20m，對封孔工藝的要求更高。傳統的炮棍推送黃泥封孔顯然不能達到要求。本次研究專門采用了煤科集團沈陽研究院有限公司生產的壓風封孔器進行封孔，封孔速度快，封孔強度大，保證了封孔質量。通過專用的壓風封孔器將黃泥噴入孔內進行封孔。為保證爆破效果和爆破安全，裝藥方法采用壓風裝藥器，裝藥器有不同的閥門控制壓風狀態，同時出料時另設閥門控制。通過采用壓風噴孔封孔工藝不僅提高了封孔效率，同時加強了封孔質量和爆破安全。

3深孔控制預裂爆破方案實施

深孔控制預裂爆破提高放頂煤工作面頂煤可放性研究內容主要在303工作面回風順槽以及運輸順槽交替布置預裂爆破鉆孔和控制鉆孔，爆破孔徑與控制孔徑均為Φ93mm，裝藥采用Φ65mm被筒炸藥。

首先應確定工作面含夾矸區域爆破鉆孔參數。303工作面屬于綜采放頂煤工作面，工作面長約180m，工作面頂煤內含有一定量的夾矸，工作面開采強度大加上頂煤厚度大，而且卸壓時間相對較短，致使煤層放落具有一定難度。此次項目主要是采用深孔控制預裂爆破使頂煤順利落下同時松動煤體提高瓦斯抽采效果。

（1）爆破范圍。自距303工作面開切眼400m開始至距聯絡巷30m段實施預裂爆破。

（2）鉆孔布置。爆破鉆孔布置：303工作面回風順槽距開切眼400m到距303聯絡巷30m之間利用原有的抽放孔爆破孔和控制孔，孔徑93mm，爆破孔深70m；其中依次施工爆破孔82個，控制孔164個。開孔位置巷道底板以上1.5m，鉆孔與巷道垂直，傾角1°；在運順順槽與回風巷對應位置依次施工82個爆破孔和164個控制孔，孔深70m，孔間距3m，開孔位置巷道底板以上1.5m，鉆孔與巷道垂直，傾角1°。

4深孔控制預裂爆破效果考察

深孔控制預裂爆破實施后，項目組對303工作面爆破后的放煤和抽采效果進行了為期一個月的考察，對比分析了爆破前后瓦斯抽采效果和頂煤回收情況。以往在未實施深孔預裂爆破的工作面，工作面瓦斯抽采率為73%，工作面瓦斯抽采量為24.82m3/min，頂煤回收率為74%。303工作面通過實施了深孔預裂爆破后，工作面的瓦斯抽采量達到28.9m3/min，工作面瓦斯抽采率85%。頂煤回收率達到81%。

5結論

通過在亭南煤礦303工作面實施深孔控制預裂爆破，并對其進行詳細的效果考察，可知深孔控制預裂爆破對工作面瓦斯抽采和頂煤回收都有很好的效果。深孔預裂爆破后工作面瓦斯抽采率達到85%，較未實施深孔預裂爆破的工作面提高了11%，頂煤回收率達到81%，較未實施深孔控制預裂爆破的工作面提高了8%。為亭南煤礦取得了良好的經濟社會效益。

參考文獻

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作者簡介：鄒德龍（1987-），男，遼寧喀左人，供職于煤科集團沈陽研究院有限公司安全工程研究分院，研究方向：瓦斯防治。

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