柳巷煤礦頂煤弱化方案研究

胥月劍

（徐州礦務集團有限公司,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。由巖石力學實驗測試結果可知，工作面頂煤較硬，單軸抗壓強度達到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

如果通風問題可以很好解決，可采用走向布置措施巷的方式，根據工作面傾斜長度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。在此措施巷兩幫打孔爆破，措施巷兩幫炮孔靠近順槽側處理長度為22m，兩邊距運輸與回風順槽各留8m的保護距離以防止爆破時破壞巷道，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發生一定程度的下沉，另一方面鉆頭與鉆桿整個鉆具處于兩端受壓狀態將進一步加劇炮孔鉆進過程中的下沉。由于鉆孔在鉆進過程當中發生下沉，炮孔后半段與水平面的夾角為負，造成拋空的排渣困難。

為了減少鉆機在鉆進過程中炮孔的下沉量，應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。內管和外管之間由輻射狀支撐筋連接，確保鉆進過程中的排渣順暢。在鉆頭后面安裝一個定中器，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，鉆機鉆進到指定深度后應繼續空鉆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2m長，炮棍頭直徑φ90mm，炮棍桿體直徑φ75mm，此過程十分關鍵，必須用炮棍一節一節連接好，深入孔內探測炮孔深度，并有專人記錄孔深，預知孔深對裝藥量確定及封泥長度十分關鍵。

（3）裝藥。利用炮棍將裝滿炸藥的炸藥被筒一節一節的送入孔內，推送炸藥被筒時記錄好裝入被筒個數，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，造成封泥的強度較低。因此，炮泥的制作過程中應嚴格控制水的加入量，在炮泥能成形的情況下盡量減少加水量；炮棍：炮棍應加裝一個直徑較大的接頭（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。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；封孔：封孔時每封入一節炮泥（長度約300mm），就要用炮棍將炮泥搗實，確保封孔質量。炮泥長度不宜過長，避免封孔時一次封入的炮泥長度太長且搗實力度不夠，造成封孔質量太差。

（5）炸藥起爆。炮孔起爆采用“局部并聯、整體串聯”的方式進行，即每個炮孔中裝入2個雷管，孔內雷管采用并聯的方式連接，孔與孔之間采用串聯的方式進行。炸藥起爆時每次起爆的炮孔數量不超過4個，起爆從靠近工作面的炮孔開始向遠離工作面側逐漸起爆。

3 安全技術措施

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并搗實。

3.2 防止爆炸火焰外泄措施

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

穿過堵孔炮泥的導爆索在起爆時會產生約Ф15mm孔徑的空洞，但由于炸藥爆炸的瞬間會使封孔炮泥被壓縮密實，裝藥段產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）為防止拒爆的產生，每一個炮孔內放置兩根導爆索，保證炸藥的充分起爆。雷管的聚能穴朝向與導爆索傳爆方向必須一致；

（2）導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，向孔內裝藥時必須擰緊，用炮棒采用人工頂推的方式將炸藥送入孔內，嚴禁錘打沖擊炮棒，嚴禁利用鉆孔設備裝藥；

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

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。為避免出現裝藥過程中由于炸藥卷與孔壁發生摩擦所產生的靜電引爆炸藥，采用抗靜電塑料筒包裝炸藥；

（2）采取濕式鑿巖作業，裝藥前用水沖洗炮孔，以減低靜電的危害。

（3）在向孔內輸送炸藥過程中，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外泄，隨著爆炸裂隙的產生并隨同原生裂隙的擴展，孔內壓力和溫度將緩慢降低。隨著回采工作面的推進，巖體中原巖應力場受采動應力的影響，使得原生及人工裂隙不斷的擴展和分支，孔內氣體將逐漸釋放并吸附于裂隙表面。當炮孔所處的巖體位于老塘內而垮落時，剩余微量的氣體將因工作面的有效通風而稀釋。因此特采取以下措施：放炮后經通風30分鐘之后，安監人員方可進入檢查放炮地點及回采工作面，確認安全后，其他人員才能進入作業地點；上、下順槽及回采工作面的風量必須達到設計要求的風量；工作面及回順巷道內必須安設噴霧灑水設施并切實執行；工作面預爆破處理堅硬頂板的裝藥位置必須位于頂板巖體內，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(修訂本)[M]．徐州: 中國礦業大學出版社，1999．

[2]張永吉．煤層注水技術[M]．北京: 煤炭工業出版社，2001．