綜采工作面深孔爆破強(qiáng)制放頂?shù)膽?yīng)用

魏光榮
(中國神華能源股份有限公司神東煤炭分公司 上灣煤礦，內(nèi)蒙古 伊旗 017209)

摘要:預(yù)裂爆破工程可減少老頂初次來壓步距過大造成的災(zāi)害，在侏羅紀(jì)煤層中顯得尤為重要。論文針對(duì)上灣煤礦頂板特性，改進(jìn)綜采強(qiáng)制放頂方案，采用深孔預(yù)裂爆破，提高了爆破效果，大幅地降低了初次來壓的強(qiáng)度和初次來壓形成咫風(fēng)的可能性，達(dá)到綜采面安全回采的目的。
關(guān)鍵詞:綜采面;深孔爆破;炮眼布置;放頂煤
中圖分類號(hào):TD235. 33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1671-0959(2005) 07-0036-03
神東公司北部區(qū)域的煤層都屬于淺埋藏、基巖較薄的近水平煤層，煤層的賦存條件好，頂板屬較穩(wěn)定型。各井工礦主要以綜采為主，綜采工作面裝備大多為引進(jìn)設(shè)備，工作面長一般在240 m以上，初次來壓步距較長，礦區(qū)曾發(fā)生過初次來壓頂板冒落形成的咫風(fēng)傷人事故。為了縮短初次來壓步距，減少老頂初次來壓時(shí)的自然冒落面積，降低初次來壓的強(qiáng)度和初次來壓形成咫風(fēng)的可能性，以及減小對(duì)工作面人員、設(shè)備、通風(fēng)設(shè)施的威脅與破壞，上灣煤礦從第一個(gè)綜采面開始就借鑒了相臨礦井的初放經(jīng)驗(yàn)，組織實(shí)施深孔預(yù)裂爆破，到2005年的2月已實(shí)施了三個(gè)面的深孔預(yù)裂爆破，總結(jié)出一些切實(shí)可行的方法。本文主要介紹上灣煤礦51103綜采面的初放情況。
1地質(zhì)條件
地質(zhì)構(gòu)造基本形態(tài)為一單斜構(gòu)造，地層走向?yàn)镹 W25º,傾向?yàn)镾 W65º ,傾角1-3º;斷裂不發(fā)育，褶曲表現(xiàn)為寬緩的坡狀起伏，局部煤層有沖刷，賦存條件極為簡單。含煤地層為中下侏羅統(tǒng)延安組。1 -2煤平均厚度為5.21 m。頂板屬較穩(wěn)定型(11級(jí)11類頂板)，直接頂為泥質(zhì)砂巖和泥巖，水平層理，致密塊狀(51103綜采面切眼處直接頂厚度0.8-2.4 m) ;老頂為中砂巖和細(xì)砂巖，暗灰色，波狀層理，塊狀結(jié)構(gòu)，見圖1。綜采工作面為傾斜長壁布置，工作面長240 m，推進(jìn)長度3554 m。

2基本原則及方案設(shè)計(jì)
2. 1基本原則
以破壞頂板的完整性為前提，對(duì)初次來壓期間的頂板實(shí)施有效控制，使其盡早垮落;根據(jù)直接頂、老頂?shù)暮穸龋?a href=http://m.cltuan.cn/sjsm/ target=_blank class=infotextkey>設(shè)計(jì)放頂方案，盡可能使其符合頂板巖層斷裂失穩(wěn)運(yùn)動(dòng);充分利用礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為頂板控制服務(wù);頂板處理高度的確定，應(yīng)滿足冒落研石充滿或基本充滿采空區(qū)，對(duì)上覆巖層起支撐或墊層作用。同時(shí)，破壞老頂?shù)耐暾?，使上覆巖層較易垮落，從而減弱了頂板垮落的沖擊強(qiáng)度。
2. 2方案設(shè)計(jì)
以51103工作面強(qiáng)制放頂采用深孔爆破為例:炮眼布置在距切眼中心線1.65m處，孔間距8000mm ,“一”字型分布，共布置26個(gè)炮眼，炮眼總長度為470 m，其中孔深15m的18個(gè)，孔深20m的4個(gè)，孔深30m的4個(gè)，垂深分別為8.17m.10.89m.16.34m，炮眼方位角為333º,傾角為33º。炮眼布置見圖2。

3施工方法
炮眼采用MYZ－150型全液壓坑道鉆機(jī)施工，鉆頭為Φ85mm合金鋼鉆頭，成孔直徑Φ90mm。采用高威力水膠炸藥，藥包規(guī)格為Φ70 ×500mm，采用礦用毫秒延期電雷管，聯(lián)線方式為串聯(lián)，采用QL200。型強(qiáng)力起爆器配合延期雷管導(dǎo)爆索起爆，裝藥系數(shù)為0.6，每孔裝藥量分別為50kg、66kg , 100kg，炮泥裝填系數(shù)為0.4，總裝藥量1.5t。
炮眼施工、裝配藥等工作需提前準(zhǔn)備。炮眼施工完畢逐孔檢驗(yàn)，編號(hào)記錄深度。藥包和炮泥、導(dǎo)爆索提前1d根據(jù)實(shí)際孔深裝入Φ75mm和Φ90mm的PVC管內(nèi)并分別編號(hào)，同時(shí)準(zhǔn)備好止滑塞和封口木塞。待工作面推進(jìn)4.5－5.5m后，將爆破材料運(yùn)至工作面，開始裝藥。每孔裝入預(yù)先準(zhǔn)備好的藥和部分炮泥后，用止滑木塞防止下滑，然后手工用木炮棍填炮泥l(xiāng)m，并用木塞封孔。聯(lián)接雷管并懸掛放炮母線。
4實(shí)施要求
1)提前1－2d清理工作面上下順槽的煤塵，并將浮煤清理干凈。
2)裝藥前將工作面及上下順槽的水倉積水抽排干凈，工作面所有支架必須處于完好狀態(tài)，接頂良好，初撐力達(dá)到額定工作阻力的80％，超前支護(hù)必須符合作業(yè)規(guī)程要求，然后切斷工作面和順槽所有設(shè)備的電源。
3)運(yùn)送炸藥、導(dǎo)爆索及雷管的車底板要用木板襯墊，雷管、炸藥必須分開單獨(dú)運(yùn)輸。運(yùn)送前必須通知調(diào)度室，由調(diào)度統(tǒng)一安排，避開人員集中上下井時(shí)間。裝運(yùn)過程必須有安監(jiān)人員現(xiàn)場監(jiān)控。
4)裝藥前必須撤離工作面回風(fēng)系統(tǒng)中的所有人員，并在能進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng)的地點(diǎn)設(shè)警戒。
5)由于裝藥量大，警戒距離和放炮距離要求大于500m，放炮前必須由專人仔細(xì)清點(diǎn)人數(shù)。
6)在放炮作業(yè)中嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢制度”和“三人連鎖放炮制度”。
7)放炮完畢后，只有在工作面炮煙被吹散，有害氣體和粉塵濃度經(jīng)檢測符合《安全規(guī)程》的要求，警戒人員由布置警戒的組長親自撤回后，其他人員方可進(jìn)入工作面。
5爆破效果分析
根據(jù)51103綜采工作面巖性和以前兩個(gè)綜采工作面的初放經(jīng)驗(yàn)，51103綜采面深孔預(yù)裂爆破進(jìn)行了如下改進(jìn):①將預(yù)裂爆破孔由原來的20個(gè)孔增加為26個(gè)孔，切眼爆破長度由原來的192.58m增加為212.32m，并將炮眼中心線由距切眼副幫側(cè)2.5m改進(jìn)為2.6 m;②改變預(yù)裂爆破孔深度，由原來統(tǒng)一孔深15m改變?yōu)?個(gè)孔深30m和4個(gè)孔深20m，其余18個(gè)孔深仍為15 m;③改進(jìn)封口方式，將原來炮眼封口采用圓臺(tái)形木塞改進(jìn)為圓臺(tái)倒楔形木塞，提高了炮泥的密封效果，增強(qiáng)了爆破效果;④改進(jìn)了炮眼起爆順序，由于炮眼數(shù)量和裝藥量增加，為保證爆破安全性，由原來兩段順序起爆變?yōu)槿雾樞蚱鸨?BR> 51103綜采工作面實(shí)施深孔預(yù)裂爆破后，支架后部空間被冒落的研石全部充填密實(shí)。工作面架后頂板自然形成一個(gè)長210 m左右、深6－7m的溝槽，實(shí)現(xiàn)了頂板預(yù)裂的目的。在51103工作面初采推進(jìn)過程中未出現(xiàn)切頂、壓架和颶風(fēng)現(xiàn)象。
6結(jié)論
上灣煤礦經(jīng)過幾次深孔預(yù)裂爆破的實(shí)施，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
1)根據(jù)上覆巖石的巖性和直接頂、老頂厚度，結(jié)合礦壓活動(dòng)觀測資料，因地制宜確定孔深和間距，實(shí)施預(yù)裂爆破，有效地降低了綜采面老頂初次來壓的強(qiáng)度，減小了對(duì)綜采面人員的威脅和設(shè)備、設(shè)施的破壞。
2)在裝藥組織上一定要嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致，防止擠壞導(dǎo)爆索，封泥一定要密實(shí)，以提高爆破效果。
3)如果炮眼較多，孔深不同，采用分段起爆可以提高爆破效果，保障作業(yè)安全。