分層工作面不規則區域頂煤回收技術

摘要：山東省兗州市大統礦業有限公司楊莊煤礦E3403工作面回采過程中順槽長度增加致使工作面形成不規則區域導致煤炭資源回收率低，通過深孔淺孔爆破相結合的方法有效的對該工作面特殊區域煤炭資源進行了回收，在保證安全的前提下提高了煤炭回收率。

關鍵詞 分層工作面面 不規則區域 深孔與淺孔 技術

概述

E3403工作面采用三條巷道（軌道順槽和運輸順槽、切眼）布置，分別為E3403軌道順槽、E3403運輸順槽、E3403切眼，該三條巷道均布置在四分層內沿煤層底板掘進。施工完畢后作為E3403工作面進風、運料等輔助運輸之用。E3403軌道順槽長度359.0m，運輸順槽長440.1m；切眼長度136.9m。

工作面軌道順槽設計長度359.0m，停采線外段在實體煤中掘進，采用錨網支護，矩形斷面，巷道凈寬3600mm，凈高2400mm，凈斷面為8.64m2。頂部為左旋無縱筋全螺紋鋼Ф16mm的錨桿，長度為2000mm；幫部為左旋無縱筋全螺紋鋼Ф16mm的錨桿，長度為1500mm，頂部錨桿的間排距為900×900mm，幫部錨桿間距為900mm，誤差均為±100mm，頂、幫部錨固長度均不少于700mm，錨固力60kN；幫部從頂板向下支護三排錨桿，第一排距頂板400mm，第二排距第一排為900mm，第三排距第二排為900mm，均與幫垂直，誤差均為±100mm。錨桿托盤規格是頂、幫部均為120mm×120mm（誤差不大于10mm），厚度6mm。施工至F84-6斷層后沿底施工，施工到位后拐彎95°53′施工E3403軌道順槽（中段），E3403軌道順槽（中段）施工完畢后拐彎90°施工E3403軌道順槽（里段）。里段沿煤層底板掘進，巷道斷面為梯形斷面，上凈寬為3000mm，下凈寬3846mm，凈高為2400mm，凈斷面為8.22m2；采用架棚支護與幫部打設錨桿作為永久支護，支護材料為礦用11#工字鋼，鋪設金屬網，采用木質背板，棚距800mm，扎角80°；幫部施工錨桿，布置在相鄰兩棚中間，共兩排，錨桿排距：900mm，采用Φ16mm×1.5m左旋無縱肋螺紋錨桿。

工作面運輸順槽設計長度440.1m，在停采線里沿煤層底板掘進，巷道斷面為梯形斷面，上凈寬為3000mm，下凈寬3846mm，凈高為2400mm，凈斷面為8.22m2；采用架棚支護與幫部打設錨桿作為永久支護，支護材料為礦用11#工字鋼，鋪設金屬網，采用木質背板，棚距800mm，扎角80°；回采側幫部施工錨桿，布置在相鄰兩棚中間，共兩排，錨桿排距：900mm，采用Φ16mm×1.5m左旋無縱肋螺紋錨桿。

E3403工作面為底分層工作面，面內開采區域大部分已回采二分層，上部為E3202、E3201、E3206采空區，局部為實體煤區域（E3112面未采區域），受上部采面開采影響，E3403工作面已開采區域剩余平均煤厚4.0m，未開采區域煤厚為8.5m。隨E3403綜放工作面推進，回采至切眼延伸段后，工作面長度增加，隨后工作面長度逐步增加，需在軌道順槽增加液壓支架并延伸前后溜。

采用常規松動爆破頂煤的方法，將從以下幾個方面影響回收率：溜尾安設過渡支架后，工作面長度逐步增加，繼續增加液壓支架困難；溜尾安設過渡支架后，過渡支架進入工作面后與中間支架及后溜不匹配，架后煤難以放出，且過度支架與臨近中間支架不匹配，頂板管理困難。直接安裝中間支架將造成機尾安裝電機、變速箱極其困難，回采期間移架、放煤極其困難。同時存在煤層厚度不一，開采工藝變化大。

E3403軌道順槽緊挨高鐵壓覆實體煤，礦山壓力顯現不明顯，頂煤無法破碎，全煤厚段頂煤回收率極低。采用常規松動爆破頂煤方法，破碎頂煤厚度小，不利于頂煤回收。

深孔與淺孔松動爆破技術

E3112軌道順槽與E3403軌道順槽之間的全煤厚區域，深孔爆破藥卷很難裝入底部，E3403 綜放工作面繼續回采期間，E3112軌道順槽下方至溜尾段為全煤厚，頂煤厚度達6.0m。E3112軌道順槽下方煤層厚度約3.5m，E3112軌道順槽與E3206運輸順槽之間存有寬約3m的煤柱。為最大程度的提高頂煤回收率，采取厚煤層區域（工作面自E3112軌道順槽下方向溜尾方向約1.5m起至溜尾按厚煤層，按頂煤厚度約6.0m打眼）深孔爆破、中厚煤層區域（切眼延伸段其他位置為中厚煤層區域，按頂煤厚度約3.5m打眼）淺孔爆破的方式破碎頂煤。

1）炮眼布置位置：切眼延伸段內炮眼在每兩架支架架間布置，間距為1.25m，排距1.26m，炮眼布置誤差±0.1m，打眼位置在前部刮板輸送機電纜槽前方對應處兩支架之間位置（距離煤壁0.8-1.2m位置）。工作面自E3112軌道順槽下方向溜尾方向約1.5m起至溜尾段，按厚煤層進行深孔爆破破碎頂煤。眼孔起始位置距離煤壁0.8-1.2m位置。結合工作面切眼長度及安裝支架數量，每班松動爆破范圍需根據推進速度確定。如兩支架間頂部煤體破碎、支架間隙較小或其它因素影響打設炮眼時，炮眼距煤壁距離、角度及深度等參數進行適當調整。若現場爆破效果較差，頂煤破碎不完全，需調整炮眼與煤壁的距離及爆破排距，每推進約1.0m松動爆破一次。

2）爆破參數：深孔每孔裝藥量：每孔裝9-10卷煤礦許用二級水膠炸藥（含3個雷管）；淺孔每孔裝藥量：每孔裝3-4卷煤礦許用二級水膠炸藥（含1個雷管）。工作面薄煤層（頂煤厚度約1.5m）松動爆破頂板時，可使用二級水膠炸藥。炸藥直徑φ27mm/卷，長度約400mm/卷，藥卷重量300g/卷。采用正向裝藥將腳線用軟管引至孔外進行串聯（孔內串聯）；6根雷管腳線在PVC管（或聚乙烯管）內串聯后，自軟管內穿過至炮眼外；腳線串聯時需使用絕緣膠布纏緊。淺孔裝藥結構及聯線方式：采用正向裝藥；為避免裝藥期間腳線受損，可將雷管腳線自軟管內穿過至炮眼外進行串聯。使用內徑30mm、壁厚為1mm的PVC管（或聚乙烯管）包裹水膠炸藥，PVC管（或聚乙烯管）未裝藥段全用炮泥封堵。炮眼要用黃土炮泥或水泥藥卷（使用前需用水浸泡40s-2min）封滿封實，防止發生抽炮。深孔雷管及起爆方式使用煤礦許用毫秒延期同段電雷管3發/孔，每3卷炸藥包含一個電雷管（最后3-4卷包含一個電雷管）。淺孔雷管及起爆方式使用煤礦許用毫秒延期同段電雷管3發/孔，每3-4卷炸藥包含一個電雷管。在E3403軌道順槽超前外50m范圍內將炸藥裝入PVC管（或聚乙烯管）內。使用專用礦用發爆器起爆。工作面爆破時，一次起爆不超過80發雷管。厚煤層（頂煤厚度約6.0m）、中厚煤層（頂煤厚度約3.5m）不可與薄煤層區域（頂煤厚度約1.5m）一起連線爆破。因雷管腳線長度不足，需人工延伸雷管腳線。為避免腳線受損，需利用16#扎絲或磁鐵配合金屬，將施工線穿過軟管，再利用施工線牽引將腳線自軟管內穿過，并將其與雷管腳線連接。

炮眼角度垂直頂板向老塘方向傾斜約20°打設。裝藥期間，除調架等與裝藥密切相關的工作外，20m范圍內嚴禁從事其它工作。在裝藥區域兩側距裝藥地點不小于3m處拉線警戒。為最大程度的提高回收率，回采前在切眼延伸段支架立柱前方位置先淺孔大角度爆破創造自由面；再在距煤壁0.8-1.6m位置打眼進行深孔爆破，將切眼延伸段煤層與后方煤層斷開。淺孔大角度爆破時，炮眼深度2.0-3.0m，角度55°-70°。深孔爆破時炮眼深度5.0-5.5m，角度70°-85°。為避免爆破影響切眼延伸段平移支架，可提前將炮眼打好，待切眼延伸段安裝支架后再進行爆破。淺孔使用PVC管（或聚乙烯管）時，因長度不同需使用鋼鋸等鋸開管路。藥卷裝入PVC管（或聚乙烯管）完成后，在專職爆破工指揮下由不少于兩人抬運。

效果分析

1） 采取深孔淺孔爆破的方法有效的對該工作面特殊區域煤炭資源進行了有效回收，保證了安全的前提下提高了煤炭資源回收率。

2） 采用以上多種方式后，使得特殊區域全煤厚段（頂煤大于4.0m區域）約2萬噸煤體全部回收，經濟效益明顯。