乳化液鉆機打眼并進行中深孔預裂技術在綜采工作面過構造中的應用研究

摘 要：官地礦地質構造復雜，斷層、陷落柱等特別發育，綜采工作面過地質構造形成了常態化，能否安全快速高效通過構造段，對礦井生產效益能否最大化起到了決定性的作用。為提高過陷落柱期間的回采效率，提高產量，先后在28416、33417、22610綜采工作面采用中深孔預裂爆破陷落柱技術，但在應用此項技術應用過程中發現使用祥德原液壓坑道鉆機，爆破孔最小抵抗線過大，爆破效果差;鉆機角度調整范圍小，無法對底部構造進行打眼爆破;打眼過程中，由于鉆桿是光面，無法帶出渣子，裝藥無法充滿炮孔，影響爆破效果。為既能保證安全，又能降低勞動強度、提高工效，研究決定在在22610綜采工作面過陷落柱期間對中深孔爆破預裂技術應用研究，并對液壓坑道鉆機進行優化改進。

關鍵詞：乳化液鉆機;中深孔爆破;過陷落柱

官地礦隸屬于山西焦煤西山煤電集團有限責任公司，礦井始建于1960年，建礦初期，設計能力為90萬t/a，后經過數次環節能力改造，2016年核定礦井生產能力為390萬t/a，核定通風能力為500萬t，是一座綜合生產能力和抗災能力都較強的大型現代化礦井。

因礦井地質構造復雜，近年以來官地礦采煤工作面揭露斷層陷落柱頻繁，原始的過斷層陷落柱的方法都是打短眼放炮，每次打眼只能推進0.6-0.8m，而且工序多，從打眼到放炮，工序多而且準備時間長，人員在機道的時間及次數也相應增加，火工品使用數量及使用次數相應增加，開機效率很低，嚴重影響了礦井原煤產量任務的完成，安全系數也相應的降低。為了實現礦井安全高產高效回采，在對北四采區33417工作面、中六采區22610工作面采用中深孔預裂過陷落柱的技術進行了應用研究。

1 22610及33423工作面概況

1.1 工作面井下位置及四鄰采掘情況

22610工作面地面位于黃冶溝及其兩側山梁上，蓋山厚度：300-652m，平均約476m;33423工作面地面位于位于石盒子溝及神底溝之間，北石崖進風井南部;蓋山厚度200-430m，平均厚度325m。

1.2 頂底板情況

1.3 地質構造情況

1.3.1 褶曲

22610工作面整體呈向斜構造，軸向70°，兩翼傾角3°-11°。33423工作面范圍內整體為單斜構造，工作面內煤層傾角2°-11°。工作面東北部有一背斜構造，兩翼傾角2°-5°。

1.3.2 斷層

22610工作面副巷掘進過程中，在1#點前64m處、9#點前63m處、11#點前22m處、12#點前22m處、14#點前29m處、18#點前65m將分別揭露落差1.2m、2.0m、6.0-9.5m、1.8m、1.3m、1.0m的正斷層。33423工作面在正巷掘進過程中揭露落差0.6m的逆斷層1條，副巷掘進過程中揭露落差0.8m正斷層1條、1.5m逆斷層1條，33423工作面內預計將揭露落差2.8m、0.5m、0.6m、0.8m正斷層4條，落差0.5m、4.5m逆斷層2條。

1.3.3 陷落柱

22610工作面掘進過程中，工作面正巷在46#點處揭露Z6-48陷落柱，22#點前33m揭露Z6-47陷落柱。工作面副巷在7#點前38m處揭露Z6-45陷落柱，20#點前14m揭露Z6-51陷落柱。33423副巷掘進過程中揭露N3-25陷落柱，正巷掘進過程中揭露Z4-35陷落柱，工作面內預計將揭露N4-46、N4-15、Z4-105、Z4-104、Z4-101陷落柱，煤柱內存在N4-14陷落柱。

2 詳細技術方案和路線

2.1 在22610工作面過陷落柱60×30m全巖范圍內施工爆破孔

工作面長60m（80#-122#架）時采用了中深孔爆破預裂技術，開始試驗7個炮孔，布置“三花”孔，底孔距底板1.2m，頂孔距底板1.8m，布孔方案見下圖1。

采用65的大孔徑--孔間距2m即可，由于陷落柱主要是預裂底板附近巖石，因此底層孔向下偏斜10度，側向偏斜30-45度。孔內有殘渣碎屑，采用掏孔鉆機進行清理。

2.2 大孔徑打鉆

以往采用42mm左右的小孔徑，裝藥時經常發生炸藥填裝卡堵現象，造成封泥長度過短、沖孔。本次采用大孔徑，利用65mm鉆頭施工，大孔徑能夠顯著提高裂隙圈半徑，且不耦合系數稍大，有利于裂隙擴展。

2.3 采用2m長凹槽筒填裝炸藥

以往由于填裝小卷炸藥時需多次向孔內推送，容易碰落孔壁碎屑。建議采用2m長的凹槽筒（外徑50mm）提前裝藥炸藥，一次送入。將大量節省時間，而且不會碰落孔壁碎石。

2.4 采用65*500mm的炮泥袋孔口封泥

目前用的封土袋太小，填裝耗時且容易卡堵、封孔效果差。本次采用與凹槽筒配套的50mm直徑、長500mm的炮土袋進行封孔。

3 主要創新點

①鉆機改進后，炮孔角度范圍擴大為30-60度，爆破時最小抵抗線縮小，改進后對陷落柱爆破預裂效果好，無需再補打炮孔，極大提升了通過陷落柱效率;②采用螺旋大孔徑鉆桿打鉆，有利于出渣，解決了裝藥時經常發生炸藥填裝卡堵現象，造成封泥長度過短、沖孔的情況;③孔口封泥采用65*500mm的炮泥袋，大量節省封泥時間，在封孔和預裂效果上能明顯改善。

4 結論

每個循環只能推進0.6-0.8m，而且工序多，從打眼到放炮，工序多而且準備時間長，人員在機道的時間及次數也相應增加，火工品使用數量及使用次數相應增加，開機效率很低，嚴經過在33417、22610綜采工作面采用中深孔預裂斷層陷落柱技術應用研究，每次打眼可回采3-4個循環，從打眼到放炮，工序減少而且準備時間縮短，人員在機道的時間及次數也相應減少，火工品使用數量及使用次數同時相應減少，人工勞動強度減輕，有效提高了回采效率，提高了回采產量，應用此項技術可提高效率150%左右，為礦井的生產銜接節省了寶貴時間，降低了煤炭開采成本，創造了良好的經濟效益。

5 存在的問題

官地礦地質構造復雜，不同采（盤）區、不同工作面的斷層陷落柱也不同，中深孔預裂炮眼的布置方式、裝藥量、封孔炮泥長度等都均不同，需要不斷總結經驗，不斷改進施工方案。

參考文獻：

[1]張建麗.孤島工作面過堅硬陷落柱技術研究[J].煤礦現代化，2019（4）：30-33.

[2]耿貴剛，劉鳳錢.中深孔爆破大塊產生的原因分析及降低大塊率的技術措施[J].礦業研究與開發，2011（4）：104-108.

作者簡介：

趙樹豐（1969- ），男，山西汾陽人，2017年1月畢業于重慶大學采礦工程，采煤工程師，主要從事采煤技術管理工作。