韓興國

(大同煤礦集團有限責(zé)任公司 生產(chǎn)技術(shù)處，山西 大同 037003)

深孔爆破施工作業(yè)在煤礦應(yīng)用極為廣泛，在煤層增透、井巷開挖等應(yīng)用普遍，特別是在綜采工作面堅硬頂板來壓治理應(yīng)用更為普遍。深孔預(yù)裂爆破在煤礦綜采工作面堅硬頂板的應(yīng)用主要是對頂板進行預(yù)裂弱化處理，工作面回采后頂板能及時充分冒落，減小堅硬頂板來壓強度和來壓步距，防止工作面支架被壓，減少采空區(qū)內(nèi)大面積懸頂大量積聚的瓦斯突然涌進工作面，防止瓦斯超限事故發(fā)生。目前深孔預(yù)裂爆破技術(shù)在煤礦應(yīng)用廣泛，孔徑為75 mm，孔深在50 m左右的深孔預(yù)裂爆破技術(shù)應(yīng)用較成熟。但是在生產(chǎn)實踐中80～120 m超長孔深的預(yù)裂爆破應(yīng)用較少，而且在應(yīng)用中帶來的封孔、探孔、裝藥等問題都會影響生產(chǎn)。本文在實踐中總結(jié)出了一套行之有效的方法將以上問題給與解決，在生產(chǎn)中通過應(yīng)用，取得了良好效果。

1 爆破應(yīng)用技術(shù)

1.1 工作面概況

17181(1)工作面走向長度1 270 m，傾斜長200 m，該面位于東四采區(qū)，東起潘三-潘一井田邊界煤柱，西至東四采區(qū)上山，北起17171(1)運輸順槽及17101(3)底板抽排巷以南82 m，南至17181(1) 瓦斯綜合治理巷以北35 m. 北部的17171(1)工作面于2011年9月23日收作。

1.1.1煤層情況

17181(1)工作面所采煤層為11-2煤，煤層賦存穩(wěn)定，總體呈單斜狀，北高南低，煤層產(chǎn)狀180～272°∠2～12°，平均傾角7°，煤厚1.1～2.5 m，均厚1.66 m，黑色，水平層理，以塊狀暗煤為主，夾亮鏡煤條帶，屬半亮型煤，構(gòu)造附近為鱗片或粉末狀?？刹芍笖?shù)為1，煤層變異系數(shù)為16.3%，工業(yè)牌號1/3JM、Qm. 煤層實測瓦斯含量6.7 m3/t，具有自然發(fā)火性，煤塵具有爆炸危險性，為高地溫、高地壓的綜采工作面。

1.1.217181(1)工作面的頂?shù)装迩闆r

該工作面直接頂為粉細砂巖向砂質(zhì)泥巖逐步相變，粉細砂巖較堅硬，不易垮落，砂質(zhì)泥巖則相對較軟，易冒落。老頂為均厚7.5 m的粉細砂巖，極不易跨落。這就容易造成工作面局部懸頂，給工作面的安全回采帶來非常大的威脅。具體情況見表1.

根據(jù)工作面頂?shù)装迩闆r可知，工作面老頂屬于堅硬頂板，不易自然垮落，隨著工作面的回采，易出現(xiàn)大面積懸頂，且在懸頂一段距離后突然垮落，再加上老塘懸頂一定距離后，積聚有大量瓦斯，極易造成瓦斯超限。因此，為了使老頂自然快速的垮落，在工作面兩巷采用了深孔預(yù)裂爆破技術(shù)，并取得了良好的效果。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r表

1.2 技術(shù)應(yīng)用革新

1.2.1鉆孔設(shè)計革新

最初進行深孔預(yù)裂爆破作業(yè)時，設(shè)計沿工作面推進方向在兩巷布置爆破孔，一組三個孔，組與組間距為15 m，見圖1. 爆破孔的終孔位置為11-2煤層頂板法距15 m，見圖2，使得頂板實現(xiàn)自然垮落。具體參數(shù)見表2.

圖1 兩巷爆破孔間距示意圖

圖2 爆破孔設(shè)計參數(shù)圖

孔號角度/(°)終孔距煤層距離/m炮孔深度/m封孔深度/m裝藥長度/m19155112392201531112033615221012

實踐證明，雖然爆破孔的孔底深入頂板垂直高度15 m，但從實際檢驗效果來看，臨近兩巷的40架架后垮落情況良好，中間50架的頂板垮落情況并不理想?？梢?，問題沒有徹底解決。

基于這種情況，采用超長深爆破孔，降低爆破孔的角度，增加裝藥量和封孔量，以增強預(yù)裂爆破的效果。優(yōu)化后爆破孔的參數(shù)見表3.實踐證明，這種方法改善了放炮的效果，使得煤層頂板能自然緊跟支架后方垮落。

表3 優(yōu)化后炮孔布置參數(shù)表

1.2.2裝藥工藝革新

采用加長炮孔深度雖然效果好，但裝藥多，用時長，安全系數(shù)降低。因此，安全高效的裝藥成為提高爆破效率的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的裝藥工藝是在探完孔深之后，逐組去除炮棍，兩節(jié)炮棍一組，一組4 m. 去除炮棍后裝一定量的炸藥，再逐組連接炮棍，搗實后再逐組去除炮棍，如此循環(huán)往復(fù)。因此，傳統(tǒng)工藝用時較長，效率較低。

利用炮棍的韌性對裝藥工藝進行改造，通過逐組連接炮棍探孔后，不逐組去除炮棍，而是直接把炮棍連接的整體慢慢抽出，在巷道內(nèi)進行一個90°的轉(zhuǎn)彎，這樣在抽出所有的炮棍后就可裝一定量的炸藥，然后用炮棍整體進行推送，推送到位后再往復(fù)操作。該工藝減少了逐組去除炮棍的時間，提高了裝藥的速度。

1.2.3封孔工藝革新

加深炮孔增加了裝藥量，加深了封孔長度，但是傳統(tǒng)封孔器的有效封孔長度在15 m以內(nèi)，無法滿足20 m以上的封孔要求。如果單純的增加封孔器封泥軟管的長度，風(fēng)壓是一定的，不能保證封孔效果，而且封泥軟管越長，往炮孔內(nèi)推送越困難。

因此，采用空被筒裝封孔泥+封孔器封孔的封孔工藝，即在裝藥之后，緊接著推送裝有封孔泥的被筒，等剩余封孔長度在15 m以下時開始用封孔器封孔。該方法從根本上解決了長孔封孔的難題，并且經(jīng)實踐證明保證了封孔的質(zhì)量。

2 綜合效益

1) 保證了封孔長度大于20 m的封孔質(zhì)量。應(yīng)用空被筒裝封孔泥+封孔器封孔的工藝，保證了長封孔的爆破質(zhì)量，為長封孔深孔爆破提供了實踐經(jīng)驗。

2) 降低了勞動強度。去除與連接炮棍是一項繁瑣而且需要耗費大量時間的工作。通過裝藥工藝的革新，降低了勞動強度，只需直接推送就可以達到預(yù)期的效果，間接的創(chuàng)造了價值。

3) 增強了放炮效果。通過鉆孔的優(yōu)化設(shè)計，增加了炮孔的深度以及裝藥量，使得放炮后能較好地達到預(yù)期效果，實現(xiàn)老頂?shù)募皶r跨落，消除了懸頂以及大面積冒頂帶來的危害，為綜采工作面的安全回采提供了保障。

4) 提高了單人工作效率。通過對裝藥工藝的創(chuàng)新，簡化了裝藥工序，裝藥時間由原來的6～8 h縮短為2～3 h，縮短了裝藥時間，提高了單人作業(yè)效率。

3 結(jié) 語

在生產(chǎn)實踐中，孔深50 m不能滿足生產(chǎn)需要，有時需要設(shè)計80～120 m深的爆破孔對工作面中間部位進行超長深孔頂板預(yù)裂爆破作業(yè)。但是，超長孔深爆破施工過程中又產(chǎn)生一些問題：1) 探孔和裝藥時間太長，因為需要頻繁拆卸炮棍，操作過程中費時費力。2) 封孔長度變長，封孔時間長,效率低，有可能達不到設(shè)計封孔要求?；诖?，采用了被筒式炸藥的空筒灌裝上炮泥進行封孔和不拆卸炮棍將炮棍90°彎曲全長使用的方法，減少了裝藥量和封孔時間，提高了工作效率，與傳統(tǒng)的裝藥封泥方式相比，每孔可減少2 h左右的操作時間，勞動效率大大提高。