地表深孔爆破卸壓技術(shù)在資源整合礦井堅(jiān)硬頂板綜放工作面的應(yīng)用

陳計(jì)珍

(山西省朔州市山陰縣華夏煤業(yè)有限公司，山西 山陰 036900)

地表深孔爆破卸壓技術(shù)在資源整合礦井堅(jiān)硬頂板綜放工作面的應(yīng)用

陳計(jì)珍

(山西省朔州市山陰縣華夏煤業(yè)有限公司，山西 山陰 036900)

華夏煤業(yè)井田有4層可采煤層，3號(hào)、4號(hào)、6號(hào)、9號(hào)、11號(hào)中的3號(hào)煤層不可采。4號(hào)煤層在資源整合前已基本采完，且大多采用落后的“以掘代采”回采工藝，4號(hào)煤層頂板基本沒(méi)有正常垮落。資源整合后，首采工作面設(shè)計(jì)6號(hào)層1161工作面，為確保淺埋煤層綜放工作面安全生產(chǎn)，避免4號(hào)層采空區(qū)老頂來(lái)壓形成二次沖擊危及6號(hào)層1161工作面人身安全及損壞設(shè)施、設(shè)備，造成全礦井風(fēng)流逆轉(zhuǎn)事故。現(xiàn)以華夏煤業(yè)6號(hào)煤層1161綜放工作面為例，實(shí)施地表深孔預(yù)裂爆破卸壓技術(shù)，達(dá)到破壞頂板的完整性，使其周期性階梯垮落，減少老頂懸空面積實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

深孔爆破；堅(jiān)硬頂板；綜放工作面

華夏煤業(yè)6號(hào)煤層1161工作面位于井田西部，是本礦第一個(gè)綜采放頂煤工作面，其地面標(biāo)高l 622～1 550 m，煤層底板標(biāo)高1 480～1460 m，上覆巖層厚度142～90 m，松散層厚度15～35 m，黃土覆蓋處多為耕地。4號(hào)煤層頂板，多為中硬巖石和堅(jiān)硬巖石。6號(hào)煤層底板為泥巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖。煤層柱狀圖，見(jiàn)圖1。

1161工作面傾斜長(zhǎng)度180 m，走向長(zhǎng)度570 m，煤層平均厚度8 m，儲(chǔ)量114.9萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量92萬(wàn)t。本文對(duì)堅(jiān)硬頂板的預(yù)裂設(shè)計(jì)方案進(jìn)行簡(jiǎn)要概述,包括頂板預(yù)裂的方案分析和頂板的相關(guān)預(yù)裂爆破的方案分析。

1 堅(jiān)硬頂板的預(yù)裂設(shè)計(jì)方案

由于4號(hào)煤層為堅(jiān)硬頂板，強(qiáng)度很高，而且節(jié)理和裂隙不發(fā)育，具有自穩(wěn)性強(qiáng)與整體性好等特點(diǎn)。但在開(kāi)采過(guò)程這些特點(diǎn)卻易造成大面積的懸頂。為了減少該類隱患，必須對(duì)頂板做些處理改變其物理力學(xué)性質(zhì)，減小頂板的懸露面積,保證施工安全。通常用的辦法就是爆破弱化，人為地利用爆破方法將頂板切斷,使具有一定厚度的頂板冒落轉(zhuǎn)換為矸石墊層。可減小頂板垮落的面積，緩解頂板垮落時(shí)的巨大沖擊波。此矸石墊層還可減少頂板冒落時(shí)的沖擊波與風(fēng)暴。現(xiàn)在爆破弱化的常用方法有：井下有步距深孔爆破、淺孔放頂、地面深孔放頂、超前深孔預(yù)裂爆破等。

結(jié)合1161工作面在開(kāi)始推進(jìn)130 m時(shí)4號(hào)煤層堅(jiān)硬老頂二次來(lái)壓形成颶風(fēng)損壞安全設(shè)施、造成支架大量塤壞、工作面進(jìn)風(fēng)巷風(fēng)流瞬間逆轉(zhuǎn)事件的教訓(xùn),現(xiàn)對(duì)6號(hào)煤層1161首采工作面的4號(hào)煤層堅(jiān)硬老頂采用超前地表深孔預(yù)裂爆破方式，對(duì)頂板的完整性進(jìn)行預(yù)先破壞，縮小頂板初次來(lái)壓的步距與周期來(lái)壓的步距，減小來(lái)壓強(qiáng)度。該方案實(shí)施前，已對(duì)1161工作面上覆4號(hào)煤層老空區(qū)進(jìn)行詳細(xì)探查，無(wú)瓦斯、一氧化碳等有毒有害氣體。

2 爆破的具體工藝

1）鉆孔方式、鉆孔布置、技術(shù)要求：使用重慶產(chǎn)XY—4型鉆機(jī)，配合50 mm鉆桿、75 mm鉆頭、垂直鉆孔。打鉆工藝為:鉆機(jī)的搬遷與安裝→作業(yè)的準(zhǔn)備→具體定位→啟動(dòng)鉆孔→加鉆桿→鉆進(jìn)→退出鉆桿→記錄鉆探數(shù)據(jù)。打鉆過(guò)程中一定要嚴(yán)格執(zhí)行打鉆的操作規(guī)程,還要制定好相應(yīng)的安全技術(shù)措施,保證施工安全。圖2為鉆孔剖面示意圖。

2）鉆孔間距20 m、排距20 m，按五花眼布置，鉆孔終孔位置在4號(hào)煤頂板向上5 m左右。

3）鉆孔施工完成時(shí)必須對(duì)所有鉆孔編號(hào)，孔口位置做好醒目標(biāo)記（白漆或黃漆）對(duì)鉆孔質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，并一一對(duì)應(yīng)登記。

4）使用炸藥、雷管、導(dǎo)爆索型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量：采用煤礦許用炸藥（三號(hào)乳化粉狀炸藥），規(guī)格50 mm×500 mm，重量1 kg/卷，按每孔裝藥25 m計(jì)算，每孔重量50 kg使用煤礦許用瞬發(fā)電雷管和導(dǎo)爆索。為確保爆破效果采用2發(fā)雷管2根導(dǎo)爆索串并聯(lián)，按每孔2發(fā)。裝藥量按照孔深的1/3長(zhǎng)度裝藥。孔底距采空區(qū)留的巖石厚度要大于5～6 m，如小于5～6 m時(shí)，適當(dāng)減少裝藥量，防止與采空區(qū)導(dǎo)通。必須采用雙導(dǎo)爆索，雙雷管（瞬發(fā)雷管即可），以保證放炮效果。孔口要留500 mm長(zhǎng)的空間，每根導(dǎo)爆索綁扎一個(gè)雷管，2個(gè)雷管并聯(lián)接到母線上，然后將綁扎雷管的導(dǎo)爆索塞到孔內(nèi)，再用炮泥把孔封實(shí)。

5）炮眼封泥要求：炮泥采用粘土摻20%的水量,均勻搓成長(zhǎng)500 mm直徑50 mm的長(zhǎng)條，不可太干，否則影響爆破效果。封孔必須密實(shí)，孔內(nèi)除裝藥段外，剩余部分全部用炮泥封孔，封孔要密實(shí)。放炮采取分組連線，分組啟爆。要求警戒距離和放炮距離不小于500 m。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求裝藥放炮，雷管、炸藥和導(dǎo)爆索的裝、運(yùn)必須執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》(2006版)中的規(guī)定。

3 預(yù)裂爆破效果和結(jié)論

1）預(yù)裂爆破效果：1161綜采工作面累計(jì)推進(jìn)160 m時(shí)實(shí)施地表深孔爆破（其中機(jī)頭進(jìn)163 m，機(jī)尾進(jìn)157 m），工作面27～68架頂板切頂；19～68架煤壁片幫；45～55架頂板破碎掉矸，工作面?zhèn)€別支架壓力顯示42 MPa，其余支架壓力顯示均在30 MPa左右；采空區(qū)頂板垮落充分，充填高度超過(guò)采高的1.5倍以上(大部分超過(guò)6 m)。

2）準(zhǔn)備充分，有的放矢：為了吸取1161綜采工作面推進(jìn)130 m前初次來(lái)壓產(chǎn)生颶風(fēng)的教訓(xùn)，礦方委托專業(yè)鉆探隊(duì)伍進(jìn)行地表深孔預(yù)裂爆破前期準(zhǔn)備工作，共打孔17排170個(gè)，工作面地表為丘陵地段的孔深77～130 m，超前距離不小于工作面10 m開(kāi)始進(jìn)行深孔預(yù)裂爆破工作。爆破聲音不大，未產(chǎn)生較大的沖擊波，對(duì)支架未造成任何損害。經(jīng)礦有關(guān)部門驗(yàn)收，爆破后頂板垮落長(zhǎng)度、高度、寬度均符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期目的。

3）梯次垮落，空間減小：經(jīng)過(guò)深孔預(yù)裂爆破，工作面采空區(qū)頂板的完整性得到很大破壞，直接頂隨采隨落，充填高度都超過(guò)支架高度。采空區(qū)深處老頂開(kāi)始垮落共10次，垮落強(qiáng)度較小，煤塵量減小，工作面中部有輕微片幫產(chǎn)生，工作面支架壓力顯現(xiàn)正常，未見(jiàn)明顯增大現(xiàn)象，采空區(qū)及頂板無(wú)涌水淋水現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上可知，淺埋煤層綜采放頂煤工作面，上層煤因落后采煤工藝，沒(méi)有正常垮落的頂板，采用地面深孔爆破技術(shù)對(duì)上層煤老頂進(jìn)行爆破，基本上可實(shí)現(xiàn)頂板預(yù)裂目的,防止了下層煤工作面由于頂板瞬間的大面積來(lái)壓形成的二次沖擊、所引發(fā)的一些破壞,可以保證工作面作業(yè)人員與綜采設(shè)備的安全,可為工作面的正常作業(yè)提供安全、高效的生產(chǎn)環(huán)境。

Application of Unloading Technology of Surface Deep-hole Blasting on Hard Roof Fully-mechanized Mining Face after Resource Integration

CHEN Jizhen
（Huaxia Coal Co.,Ltd.,Shuozhou 038400,China）

In the coal field of Huaxia Coal Co.,Ltd.,4 coal seams could be mined(No.4,No.6,No.9 and No.11),and No.3 seam could not.No.4 have been almost mined out before resource integration. Besides,on No.4 seam,out-of-date caving method was used in the most parts and its roof did not collapse normally.After the integration,the first mining face would be No.1161 working face of No.6 coal seam in order to ensure safe production of the fully-mechanized mining on shallow-buried coal seam and to avoid the second impact caused by the main roof pressure from the mined-out area in No.4 coal seam,which could threaten the personnel and facilities and could cause flow reversal accidents.In this study,taking No. 1161 working face as an example,surface deep hole blasting to relieve pressure is implemented to achieve the completeness of the broken roof and their periodic and gradual collapse,which could reduce the area of suspended roof and realize the safe production.

deep hole blasting;hard roof;fully-mechanized working face

TD712

A

1672-5050（2015）01-0064-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.01.021

編輯：劉新光

2014-08-11

陳計(jì)珍（1976-），男，山西嵐縣人，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦一通三防與地質(zhì)防治水工作。