松動爆破卸壓技術在煤炭開采中的應用

汪國華，王高飛，高建成，田慧玲，胡海峰

（1.中平能化集團平頂山平煤設計院有限公司， 河南平頂山市 467000；2.中平能化集團瓦斯研究所，河南平頂山市 467000；3.平頂山工業職業技術學院， 河南平頂山市 467000）

松動爆破卸壓技術在煤炭開采中的應用

汪國華1，王高飛1，高建成2，田慧玲3，胡海峰1

（1.中平能化集團平頂山平煤設計院有限公司， 河南平頂山市 467000；2.中平能化集團瓦斯研究所，河南平頂山市 467000；3.平頂山工業職業技術學院， 河南平頂山市 467000）

某礦己15－13330機巷抽排巷采用松動爆破卸壓技術，以消除在突出煤層中掘進時的突出危險，介紹了其松動爆破鉆孔的裝藥結構及設計方案，并實測機巷過未松動爆破區段瓦斯參數，初步分析認為松動爆破抽放工作取得了較好的效果。

松動爆破；煤層卸壓；穿層鉆孔；瓦斯抽放

0 前 言

松動爆破是煤礦在突出煤層中掘進時消除發生突出危險的一種新方法。在煤層抽排巷中向突出煤層打穿層鉆孔，對煤層進行松動爆破，使設定做煤巷的煤層中的條帶突出煤層處一定范圍內的煤體得到松動，使該處煤層上的礦壓向外轉移，同時，成倍地提高煤層的透氣性，對煤層瓦斯進行排、抽放，并達到一定的抽放率，則煤層的堅固性得到提高，以消除在突出煤層中掘進時的突出危險性，不發生誘導突出和延期突出，確保安全生產，提升礦井安全水平。該技術可加快掘進速度、確保采掘正常接替、充分發揮礦井的生產能力，并取得良好的安全和經濟效益。因此，穿層鉆孔松動爆破措施適合在某礦己15－13330機巷抽排巷實施。

1 礦井概況

1.1 工作面概況

該采面位于己三擴大采區東翼下部，西起采區上山，東至9勘探線東200m處，南鄰正在回采的己15－13310采面，北部尚未開發。采面設計走向長1300m，南北傾斜寬186.5m，采高3.1m，可采儲量93.6萬t。該采面標高－460～－570m，地面標高＋74～＋76m，埋深534～645m。己15—13330工作面瓦斯壓力為1.5～2.0MPa，瓦斯含量20～22m3／t。己三擴大采區突出危險區在－450～－550m，根據突出危險等級劃分，該工作面按突出危險管理。

1.2 煤層賦存情況

開采煤層屬半光亮型焦煤。根據己三擴大軌道上山和己15—13310采面機巷揭露的資料看，煤層厚度較穩定，為2.2～3.5m，平均3.1m。煤層傾角為10°～18°，平均11°，東緩西陡。采面走向上呈里高外低，屬俯采，俯角2°左右。

2 松動爆破鉆孔設計

2.1 松動爆破孔裝藥結構

松動爆破使用炸藥和雷管的數量依據每個爆破孔的深度和穿煤長度而定。采用多炮頭引爆的方法，即每4卷藥中至少有1個炮頭，每個炮頭使用2發電雷管并聯，每個炮頭之間采用串聯的方法連接。

松動爆破孔送藥具體方法是：使用Φ40mm PVC管作套管，將所有炸藥及炮頭裝入PVC管內，再一根接一根穿入放炮線向孔內送。設計爆破位置為己15煤層中。裝到設計位置后，使用炮泥對孔口進行封孔，封孔長度不得低于2m。鉆孔裝藥結構如圖1所示。

2.2 松動爆破鉆孔設計

本次設計采用從己15－13330機巷抽排巷向己15－13330機巷掘進前方施工松動爆破及卸壓抽放鉆孔，鉆孔布置如圖2所示，其中3＃、5＃為松動爆破鉆孔，孔徑為75mm，垂直巷道上幫布置，終孔位置控制到己15－13330機巷上、下幫巷道輪廓線以外15m內。鉆孔參數見表1，孔深以現場實際深度為準。

3 松動爆破效果分析

（1）對松動爆破的增透范圍進行了測定。松動爆破增透半徑為4m。對松動爆破鉆孔前后8m范圍的鉆孔在松動爆破前測定瓦斯濃度，松動爆破后再次測定該鉆孔的瓦斯濃度，然后進行對比分析，如圖3所示，得出松動爆破鉆孔的增透范圍。

圖1 松動爆破鉆孔裝藥結構

圖2 己15－13330機巷抽放巷水力割縫穿層鉆孔布置

（2）對松動爆破鉆孔卸壓范圍進行了測定，松動爆破卸壓半徑為25m。觀察機巷未松動爆破區段（50m距離）的工作面煤體賦存情況及煤的軟硬程度，發現已掘進的未松動爆破的30m的煤體較硬，煤的堅固性系數增大，松動爆破卸壓范圍影響到了該區域，且2個松動爆破鉆孔中間相錯50m，而這50m距離的煤體都發生了變化，說明松動爆破卸壓范圍至少為25m。

表1 穿層鉆孔參數

（3）機巷抽排巷適合抽放負壓為160mmHg。經過一段時間摸索發現：該地點抽放負壓小時，鉆孔中的水抽不出來，抽放濃度低；抽放負壓過大時，抽放濃度也低，都影響抽放效果。經現場實驗發現，160mmHg負壓既能保證抽放濃度，又能保證鉆孔不被抽漏氣，滿足了抽放效果的要求。

圖3 機巷松爆前后瓦斯壓力曲線

（4）機巷過未松動爆破區段過程中，頻繁出現瓦斯涌出量大和測試超標情況。測試其松爆后的鉆孔瓦斯涌出初速度（q值）與鉆屑量指標（s值），與之對比，如圖4、圖5所示。從圖中均可明顯看出松動爆破抽放工作取得了較好的效果。

4 應注意的問題

（1）在未松動爆破區段（50m距離）內瓦斯涌出量大。在今后的工作中，需進一步研究的是：該現象是松動爆破時把瓦斯從這個區域驅趕到了另一個區域造成的，還是因為抽放效果差造成的。初步判斷是后者，但在今后的工作中需要給予驗證。

（2）之后應及時收集數據，并在圖紙上準確標注，及時下發地質預報，為機巷的安全掘進做好指導工作。對出現異常情況的鉆孔，要及時采取相應措施，防止事故的發生。

圖4 松爆前后機巷q值對比曲線示意

圖5 松爆前后機巷s值對比曲線示意

（3）該巷道高度及寬度不能滿足打鉆的要求，給打鉆工作帶來一定難度，并且造成了安全隱患。巷道高度低，大角度的鉆孔無法執行，最大只能達到60°；巷道寬度不夠，造成4型鉆機一部分在皮帶底部，大角度鉆孔調不起來，且在施工單位開皮帶時，皮帶容易將鉆機拖動，傷到打鉆人員。

（4）抽放負壓低，造成抽放效果差。己三抽放泵站里的泵因減速機油封損壞，漏油嚴重，無法正常運行；將抽放系統調到了中間泵上，而中間泵也是帶故障運行，負壓只能調到90mmHg；且外泵更換地基還沒有安裝好，種種原因導致無法調至合適負壓，因此造成抽放效果較差。

（5）今后應進一步推行新型封孔技術，解決封孔漏氣難題。

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2012－01－18）

汪國華（1983－），男，安徽安慶人，碩士，從事采礦設計方面的工作，Email：wgh5240＠163.com。