劉顯龍

摘要：劉莊煤礦-762m中央回風(fēng)石門首次揭13-1煤，此煤層具有突出危險(xiǎn)性，在揭煤過程中使用了一些做法，如采用注料罐快速封孔技術(shù)及深孔松動(dòng)爆破快速揭煤技術(shù)，應(yīng)用效果較好。注料罐快速封孔技術(shù)在封孔技術(shù)中應(yīng)用較為先進(jìn)，最大的特點(diǎn)是快速和封閉性能好，此技術(shù)在這次揭煤工程中起到關(guān)鍵性作用。

關(guān)鍵詞：封孔測壓深孔松動(dòng)爆破揭煤

1礦井概況

劉莊煤礦13-1煤層瓦斯風(fēng)氧化帶下界面距基巖面平均垂深為133m，-762m瓦斯含量6．0m³/t．r，瓦斯含量梯度為1.m³t.r.100m左右。13-1煤厚2.41-5.73m，平均4.24m。13-1煤走向N105°，傾向SW，傾角15。左右。13-1煤頂板泥巖，易破碎，底板砂質(zhì)泥-巖。礦井采用中央并列式通風(fēng)方式，即主井、副井、矸石井進(jìn)風(fēng)，中央回風(fēng)井回風(fēng)。762m中央回風(fēng)石門方位N355°，巷道斷面直墻半園拱，掘進(jìn)斷面19．4m²，凈斷面17．82m²，支護(hù)形式錨網(wǎng)噴，過煤層段架U29棚，噴厚140mm。

2揭煤工藝

正常施工揭煤過程采取分步實(shí)施，從石門工作面距煤層頂(底)板10m垂距開始至石門工作面進(jìn)入煤層底(頂)板2m止，分別進(jìn)行如下施工步驟：①石門工作面距煤層頂板10m法距之前，施工地質(zhì)探煤鉆孔，并初步預(yù)測突出危險(xiǎn)性：煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)(△P)和煤的堅(jiān)固性系數(shù)(f)。②石門工作面施工至法距5m以前，施工穿透煤層全厚的測壓(預(yù)測)鉆孔，測定煤層瓦斯壓力(P)、煤的瓦斯放散初速度和沒得堅(jiān)固性系數(shù)(f)，預(yù)測煤層突出危險(xiǎn)性，如果有突出危險(xiǎn)性，施工排放鉆孔進(jìn)行瓦斯抽排，一段時(shí)間后，再進(jìn)行效果檢驗(yàn)直至有效。如無突出危險(xiǎn)性，繼續(xù)向前施工。③石門工作面施工至法距3m時(shí)，施工3個(gè)鉆孔，采用鉆孔法測定每個(gè)鉆孔的最大鉆屑量S和最大瓦斯涌出初速度q，預(yù)測13-1煤層的突出危險(xiǎn)性，如果有突出危險(xiǎn)性，施工排放鉆孔進(jìn)行瓦斯抽排，一段時(shí)間后，再進(jìn)行效果檢驗(yàn)直至有效。如無突出危險(xiǎn)性，繼續(xù)向前施工。④石門工作面施工至法距1．5m時(shí)，再采用鉆孔法測定每個(gè)鉆孔的最大鉆屑量S和最大瓦斯涌出初速度q，預(yù)測13-1煤層的突出危險(xiǎn)性，如果有突出危險(xiǎn)-性，施工排放鉆孔進(jìn)行瓦斯抽排，一段時(shí)間后，再進(jìn)行效果檢驗(yàn)直至有效。如無突出危險(xiǎn)性，繼續(xù)向前施工。

3探煤、測壓

根據(jù)煤科院撫順分院的揭煤設(shè)計(jì)，在－762m中央回風(fēng)石門到達(dá)預(yù)定停頭位置后，開始嚴(yán)格按揭煤防突工藝流程進(jìn)行探煤、測壓工作。

第一輪探煤、測壓孔數(shù)據(jù)如下：

先后嘗試采用三種封孔方法：1#、2#孔用馬麗散泵壓注馬麗散(高膨脹性堵水材料)封孔，3#孔用黃泥人力封孔，4#鉆孔采用安徽理工大學(xué)研制的注料罐封孔。三種方法對比，第一種方法速度快，但密封效果不好；第二種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效果也不理想；第三種方法速度快，效果好。操作如下：封泥采用過篩的粒度≤5mm的干土，封孔前稍加水濕潤，拌均，手握能成團(tuán)即可。提前將注料管(1″膠管)伸入鉆孔內(nèi)預(yù)定位置，外口固定好，防止甩出傷人。將拌好的土料裝入注料罐后送壓風(fēng)，罐內(nèi)壓力迅速上升，持續(xù)約5秒，操縱閥門將土料打入孔內(nèi)，每次注入后，將注料管往外拉0．4-0．5m，如此反復(fù)，孔口用水泥砂漿封孔。為補(bǔ)償氣體損失，提高壓力上升速度，上壓力表前，每孔內(nèi)充填1－2瓶高壓氮?dú)狻?/p>

此輪探煤、測壓得出迎頭距13-1煤法距14.9m，13-2與13-1煤垂距5.5m，煤層傾角120，最大瓦斯壓力6．3MPa(4#孔)。壓力上升曲線見，圖一。

圖一－762中央回風(fēng)石門第一輪測壓4#孔瓦斯壓力上升曲線

由于瓦斯壓力高，疑是水壓影響，公司分管領(lǐng)導(dǎo)、安徽理工大學(xué)及撫順煤科分院專家到現(xiàn)場會(huì)診。將4#孔壓力表卸后，僅放水50L，基本排除了靜壓水、承壓水壓力的影Ⅱ自。之后又補(bǔ)打5#孔測水壓，但壓力表顯示為零。為慎重起見，決定繼續(xù)進(jìn)尺，在距13-1煤法距6m時(shí)停頭，再次布孔測壓，數(shù)據(jù)見表二。

此輪封孔均采用注料罐壓注土料，外口2m用水泥封孔。最終壓力：3#孔1．70MPa，5#孔1．75MPa。瓦斯壓力上升曲線見圖二。

4揭煤

考慮到第一輪打鉆時(shí)1#、4#孔過13-2煤時(shí)均噴孔嚴(yán)重，最大噴出煤量1．5t，噴出距離達(dá)4～5m，加之揭煤點(diǎn)在斷層帶附近，故13-2煤層雖然較薄(真厚0．5m，其中夾泥巖厚0．1m)，仍采取震動(dòng)放炮措施揭煤。在距13-2煤法距1．5m時(shí)停頭，按震動(dòng)放炮要求一次揭開13-2煤。揭開13—2煤層后，在巷道施工至13-2煤層距巷道底板1．1m左右時(shí)，沿煤層施工超前排放鉆孔5個(gè)，其有效范圍控制在巷道斷面輪廓線外4m。

在中央回風(fēng)石門距13-1煤法距3m時(shí)，施工深孔松動(dòng)爆破孔12個(gè)。為保證一次揭開煤層，提前將迎頭刷成5"6m的斜面(與煤層傾角相同120)，在斜面上布孔三排。1#、5#孔前方遇斷層按設(shè)計(jì)孔深未見13-1煤停鉆，2樣孔、3#孔均穿過13-1煤底板，4#孔因塌孔嚴(yán)重停鉆。決定將2#、3#孔作為松動(dòng)爆破后的瓦斯釋放通道，剩余的7個(gè)孔，即6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#孔作為深孔松動(dòng)爆破孔，裝藥爆破。

7個(gè)松動(dòng)爆破孔，逐個(gè)施工，逐個(gè)裝藥。裝藥全過程均由放炮隊(duì)長負(fù)責(zé)，通風(fēng)管理、技術(shù)人員跟班。爆破藥卷采用直徑42mm，長1000mm的深孔松動(dòng)爆破控制專用藥管，每個(gè)鉆孔在煤層段裝藥，即裝藥長度等于煤層段長度，為保證爆破效果，每個(gè)炮眼用兩發(fā)一段毫秒電雷管和放炮用的膠質(zhì)線做兩個(gè)炮頭，并用絕緣膠帶纏緊，防止短路和斷路。裝藥采用正向裝藥方式。起爆方式孔外兩發(fā)雷管的膠質(zhì)線并聯(lián)，7個(gè)孔間串聯(lián)網(wǎng)路起爆。由于炮孔內(nèi)有煤渣，在裝藥前要進(jìn)行探孔，探孔用專用探孔管進(jìn)行，在探孔管剛撥出時(shí)，立即將專用藥管按其自身螺紋一管一管對接地裝入炮孔中，注意母線附于管壁側(cè)面，并用膠帶固定，以防藥管與孔壁的摩擦使雷管腳線脫落。若無法裝入，則必須用鉆桿透孔，或用壓風(fēng)掃孔。裝藥完畢后，采用注料罐將略潮的土料壓入孔內(nèi)。封孔長度為巖石段長度，即藥管以外部分全部封實(shí)。

放炮時(shí)井下全部斷電撤人，采用地面一臺(tái)2*30KW局扇向中央回風(fēng)石門供風(fēng)。放炮地點(diǎn)在風(fēng)井上口無壓風(fēng)門以外30m的地面進(jìn)行。采用4mm2專用放炮電纜，電纜長度達(dá)1300m，MFB-200發(fā)爆器起爆，爆破前對電爆網(wǎng)路電阻進(jìn)行了測試。放炮時(shí)通風(fēng)技術(shù)人員在監(jiān)控中心站密切觀察瓦斯變化情況，并與礦調(diào)度保持聯(lián)系。放炮一小時(shí)后，一個(gè)救護(hù)小隊(duì)由矸石井(進(jìn)風(fēng)井)下并偵察，現(xiàn)場查看效果理想，斜面巖體被掀開，巖石破碎程度高，順利揭開13-1煤層。

5結(jié)論

劉莊煤礦首次揭煤順利成功取決于計(jì)劃周密，組織得當(dāng)，措施到位。從揭煤設(shè)計(jì)到安全防護(hù)措施，從采用新工藝封孔到深孔松動(dòng)爆破快速揭開煤層，均嚴(yán)格按防突細(xì)則要求實(shí)施。先后設(shè)置了壓風(fēng)自救裝置、隔爆水袋、避難峒室、反向風(fēng)門等一整套安全防護(hù)措施，并對在風(fēng)井區(qū)域作業(yè)的所有人員進(jìn)行了防突培訓(xùn)及考核。機(jī)電部門加強(qiáng)了該區(qū)域電氣設(shè)備的防爆檢查。通風(fēng)部門在打鉆、測壓、揭煤的全過程安排人員跟班，在揭煤前完成了KJ90煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的安裝調(diào)試，加強(qiáng)瓦斯傳感器的調(diào)校，每天一次斷電試驗(yàn)等。

不足之處：由于放炮震動(dòng)大，導(dǎo)致風(fēng)筒中途脫節(jié)，迎頭風(fēng)量小，加之巷道斷面大，風(fēng)速小，導(dǎo)致炮后中央回風(fēng)石門瓦斯超限持續(xù)時(shí)間較長。

揭煤后由撫順煤科分院及時(shí)取樣檢驗(yàn)，并得出13-1煤基本參數(shù)：煤的灰份：14．94％水份：1．84％揮發(fā)份：29．97％；真密度：1．38t／m³；吸附常數(shù)：a=13．0152 b=12868；軟分層f=0．34；軟分層Ap=12：綜合指標(biāo)D=79．67 K=35．29；瓦斯含量：10．2m³/t；煤的破壞類型：Ⅲ—Ⅳ類。