綜采工作面深孔爆破過陷落柱工藝優(yōu)化及研究應(yīng)用

張 晉

（山西焦煤集團(tuán)公司 西山煤電官地煤礦，山西 太原030000）

山西焦煤集團(tuán)官地煤礦（以下簡稱官地礦）已有60余年的開采歷史，屬于中老型礦井，官地礦29406綜放工作面是厚煤層綜放工作面，機(jī)采高度3.2 m，放煤高度4.5 m。工作面回采過程中于預(yù)計(jì)揭露陷落柱Z4-17（55 m×46 m）和Z4-18（45 m×30 m），若采煤機(jī)強(qiáng)行通過地質(zhì)構(gòu)造會導(dǎo)致刀具磨損嚴(yán)重，因此采用松動(dòng)爆破先行破碎巖石達(dá)到采機(jī)順利通過的目的。工作面前期采取風(fēng)鉆打淺孔鉆爆方案，但工作效率較低，而且放炮崩出的石渣容易損壞工作面支架[1]。且因綜采工作面沿線機(jī)械和電氣設(shè)備較多，均距煤壁較近，爆破時(shí)如不能確保沿線機(jī)械和電氣設(shè)備安全，造成設(shè)備崩壞會帶來直接的經(jīng)濟(jì)損失，更為甚者會導(dǎo)致工作面停產(chǎn)。為提高工作面推進(jìn)效率，分別采用打2 m、3 m深眼，分段裝藥兩級毫秒延時(shí)爆破方法進(jìn)行作業(yè)。官地礦井田范圍內(nèi)陷落柱發(fā)育較多，為減少過陷落柱過程中設(shè)備事故，確保頂板安全，達(dá)到安全高效生產(chǎn)，特對綜放工作面應(yīng)用中深孔松動(dòng)爆破法快速過陷落柱的工藝進(jìn)行優(yōu)化及研究應(yīng)用。

1 中深孔分段裝藥兩級毫秒延時(shí)爆破的方案設(shè)計(jì)

1.1 工程預(yù)期

通過提高鉆孔的精度、確保鉆孔深度，使爆破后的巖石剝落深度能達(dá)到采機(jī)滾筒截割深度的2～3倍，可使采機(jī)順利通過兩個(gè)循環(huán)。同時(shí)有效降低爆破時(shí)的巖石拋出距離，保障沿線機(jī)械和電氣設(shè)備的安全。

1.2 爆破方案及參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)提高工作面工作效率的要求，最大限度地減少陷落柱段爆破的次數(shù)、保障沿線設(shè)備安全及工作面推進(jìn)速度，提出此爆破方案。

1）鉆孔深度。根據(jù)采機(jī)截深以及礦現(xiàn)有的風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)鉆孔能力，確定炮眼深度為2 m或3 m。

2）鉆孔直徑。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備，鉆孔直徑選為Φ40 mm。

3）鉆孔布置。工作面陷落柱巖石硬度系數(shù)較大處炮眼呈“五花眼”布置，間距為1.0 m，頂眼距頂0.8 m，與煤壁夾角向上呈20°布置，底眼距底0.6 m，與煤壁夾角向下呈20°布置，中間眼距頂眼0.8 m，垂直于煤壁布置（見圖1）。

圖1 “五花眼”炮眼布置示意圖（mm）

陷落柱的煤巖硬度系數(shù)較小處，炮眼呈“三花眼”布置，炮眼間距為1.2 m，頂眼距頂0.8 m，與煤壁夾角向上呈20°布置，底眼距底0.8 m，與煤壁夾角向下呈20°布置（見圖2）。

圖2 “三花眼”炮眼布置示意圖（mm）

4）單孔裝藥量。根據(jù)類似工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定為2 m深炮眼單孔裝藥量最多1 kg，3 m深炮眼單孔裝藥量最多1.5 kg，具體裝藥量根據(jù)現(xiàn)場巖石實(shí)際軟硬程度來調(diào)整確定。

5）炮孔裝藥結(jié)構(gòu)。采用正向裝藥，炮孔裝藥結(jié)構(gòu)見圖3和圖4。

圖3 2 m深炮孔裝藥結(jié)構(gòu)圖

圖4 3 m深炮孔裝藥結(jié)構(gòu)圖

6）起爆網(wǎng)絡(luò)。采用煤礦許用的毫秒電雷管引爆，聯(lián)接方式為串聯(lián)，見圖5。

圖5 起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

7）分段起爆。為防止爆破后煤矸壓住運(yùn)輸機(jī)，導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)因負(fù)荷太大無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要求每次最多可起爆7個(gè)架范圍內(nèi)的炮眼。

2 松動(dòng)爆破具體實(shí)施方案

2.1 鉆眼施工要求和注意事項(xiàng)

1）準(zhǔn)備工作。鉆眼前先檢查并加強(qiáng)作業(yè)地點(diǎn)工作面頂板支護(hù)，同時(shí)要檢修鉆機(jī)，備齊鉆桿和鉆頭，并檢查壓風(fēng)管是否有漏損現(xiàn)象、風(fēng)壓是否滿足要求。

2）鉆眼注意事項(xiàng)。鉆眼時(shí)要掌握好眼位、眼深、角度，鉆眼精度不準(zhǔn)確可能影響巖石拋擲方向，造成設(shè)備的損壞[2]。

2.2 裝藥工作

由持證的專職爆破員進(jìn)行裝藥，裝藥時(shí)要嚴(yán)格按照爆破說明書標(biāo)明的數(shù)量裝填藥卷，每孔完成裝藥后要及時(shí)封堵。同時(shí)要保證雷管腳線和鉆孔引出線的連接質(zhì)量，核對鉆孔編號及起爆順序后再接入雷管，防止出現(xiàn)雷管段位誤接。

2.3 堵塞工作

為防止爆破瞬間產(chǎn)生的高溫、高壓氣體沿炮孔逸出，導(dǎo)致爆破能量未被充分利用，裝藥后要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行炮孔堵塞。具體操作為先用防爆電表導(dǎo)通起爆雷管，確認(rèn)無誤后再用炮泥封孔，確保長度達(dá)標(biāo)、封堵密實(shí)，嚴(yán)禁用煤矸石或煤泥代替炮泥進(jìn)行封堵，以保護(hù)炮孔內(nèi)的導(dǎo)爆索完好。

2.4 聯(lián)線工作

聯(lián)線時(shí)必須把雷管腳線的接頭刮凈并扭結(jié)牢固；和放炮母線聯(lián)接前，要先檢查母線是否有電，排除雜散電流后再與雷管腳線聯(lián)接；連接電雷管網(wǎng)絡(luò)前，須撤出現(xiàn)場閑雜人員并設(shè)置警戒后，再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)總引出線的連接；網(wǎng)絡(luò)連通后，由爆破員對整條線路進(jìn)行仔細(xì)檢查；采用低電阻絕緣電纜型的爆破母線，其端頭采取開路絕緣，且嚴(yán)禁與起爆器提前連接。網(wǎng)絡(luò)檢驗(yàn)無誤后，再將爆破母線與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接；各炮孔堵塞完畢后，須分別導(dǎo)通孔內(nèi)的起爆雷管，并按爆破設(shè)計(jì)方案要求連接網(wǎng)路，檢測網(wǎng)路總電阻與計(jì)算電阻是否有誤差，二者一致時(shí)才可起爆。起爆網(wǎng)絡(luò)按照爆破設(shè)計(jì)方案，采用大串聯(lián)循環(huán)爆破，為防止剝落的巖石太多壓死工作面的刮板運(yùn)輸機(jī)，可根據(jù)運(yùn)輸機(jī)的拉運(yùn)能力及爆破震動(dòng)要求分次起爆[3]。

2.5 放炮工作

放炮前，須在可能進(jìn)入放炮地點(diǎn)的通道上設(shè)置警戒；爆破前，必須由班長指定專人負(fù)責(zé)在距放炮地點(diǎn)100 m的上下出口設(shè)置警戒并清點(diǎn)人數(shù)，尤其是支架內(nèi)人員要全部撤出，待所有人員都撤離至警戒線以外的安全地點(diǎn)后，方可下達(dá)起爆命令。爆破員最后一個(gè)離開現(xiàn)場，爆破員接到起爆命令后，至少等待5 s，大喊三聲“放炮啦”，方可起爆。

2.6 爆后安全檢查

如現(xiàn)場出現(xiàn)瞎炮或盲炮，待處理完畢后才可撤銷警戒。放炮后，爆破員在離開掩護(hù)地點(diǎn)前，須先把放炮母線與電源分離，并將兩股線芯扭結(jié)在一起。如通電后未發(fā)生爆破，若使用延時(shí)雷管要等待15 min后方可沿線路巡查，查找原因并進(jìn)行處理。

2.7 啞炮處理

爆破結(jié)束后，有毒氣體經(jīng)檢測達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行啞炮處理。首先查明出現(xiàn)啞炮的范圍，觀察炮孔孔口堵塞情況，檢測裝藥雷管電阻，如果雷管拒爆，電阻符合要求，需重新聯(lián)線起爆。如有多個(gè)鉆孔拒爆，應(yīng)全部檢測處理后，集中聯(lián)線統(tǒng)一處理。某一區(qū)段爆破出現(xiàn)啞炮，視具體情況縮小警戒范圍，做處理后方可撤離警戒，進(jìn)行下一步工作。

3 結(jié)論

應(yīng)用中深孔鉆眼、分段裝藥兩級毫秒延時(shí)爆破的方法爆破一輪后，一次爆破深度能滿足割煤機(jī)通過兩個(gè)循環(huán)，極大的提高了工作效率、設(shè)備開機(jī)率、日循環(huán)率和生產(chǎn)效率；減少打眼頻次，優(yōu)化工藝，簡化工序；采用“五花眼”、“三花眼”炮眼布置方式聯(lián)炮，任何一段都可形成充分的爆破自由面，提高爆破質(zhì)量并有效減少大塊矸石產(chǎn)生和崩出；本爆破方式可有效減小煤矸拋擲距離，防止爆破后架間矸石過多，從而降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，保護(hù)綜采設(shè)備。

優(yōu)化工藝后工作面每月平均可多推進(jìn)15 m，可較原計(jì)劃提前20 d通過該陷落柱，加快了工作面過陷落柱的推進(jìn)速度，提高了回采效率（40%～50%）；保證了工作面人員、設(shè)備以及頂板的安全系數(shù)。該技術(shù)方案適用于所有陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的綜采工作面，具有廣泛的應(yīng)用范圍和價(jià)值。