大眾煤礦11011上順槽石門揭煤研究及應用

摘要：根據11011上順槽揭煤巷前探鉆孔成果圖來設計合理的揭煤導硐面積的大小，決定爆破工作面炮眼設計和裝藥量及雷管的連結，計算出合理的電阻，而來成功的實施遠距離爆破揭煤。

關鍵詞：前探鉆孔揭煤遠距離爆破

1.礦井基本情況

安陽大眾煤業有限責任公司煤礦區位于安陽市北西30km，行政隸屬安陽縣銅冶鎮管轄，大眾礦主采煤層為二1煤層，以往曾多次發生過煤與瓦斯突出，據鉆孔煤芯和生產礦井資料，該區二1煤層為呈粉狀、鱗片狀、粒狀產出，塊煤較少，為松軟煤層，放散速度快，取樣瓦斯含量高。二1煤層為高瓦斯煤層，屬煤與瓦斯突出礦井。煤體堅固性較差，孔隙率高，從鉆孔煤層瓦斯解吸情況看，其解析度快，煤塵爆炸指數9.21%至13.43%不具爆炸性，煤層無自燃現象。大眾煤礦瓦斯成分高，含量大，屬高沼氣帶范圍，從瓦斯成分和瓦斯含量的分布判斷，該煤層具有煤與瓦斯突出危險。

2.揭煤地點介紹

11011上順槽揭煤巷布置在煤層底板中，掘進巖層為泥巖和砂質泥巖，巖層層理清晰，經打鉆探明前方無大的地質構造和積水。11011上順槽揭煤巷開口于11011上底板抽放巷SD3測點向前8m處，方位按11011上底板抽放巷180°原方位掘進，坡度為17°，錨網噴支護本次施工段煤層頂板自上而下依次為：砂巖、砂質泥巖，砂巖以石英長石為主，厚約43.7m；砂質泥巖由灰色到淺灰色，層面含大量植物徑部化石，層面含白云母碎片、厚約7.66m；煤層直接底是泥巖，黑色，裂隙充填黃鐵礦薄膜，富含炭質，遇水易膨脹。11011上底板抽放巷在掘進期間，由河南理工大學對該處煤層進行瓦斯參數測定結果表明：二1煤層原始瓦斯含量在0.29-12.9m3/t。

3.揭煤方案設計

根據11011上順槽揭煤巷前探鉆孔成果圖及預想巷道布置圖可知：前方穿層巷道無構造，煤層穩定，厚度4m。揭煤巷開口處距二1煤層法向距離22.8m，掘進方位180°，掘進坡度17°，掘進79.7m后變平，平巷掘進18m后在坡頭平巷距變坡點10m處以方位124°掘進平巷24.2m進入11011工作面上順槽設計位置。11011上順槽揭煤巷自開口位置已掘進至45m，根據23.6m處前探鉆孔打鉆成果圖可知，巷道在該處距煤層法向距離12.1m。本次揭煤采用導硐法，當11011上順槽揭煤巷掘進至距煤層法向距離1.5m處，沿煤層傾斜向下以13°的坡度掘1個寬3m，深9m（最小8.7m），高3m的導硐，用來布置炮眼，防止崩落頂部三角煤，揭露煤層面積為S=3×3=9m2

本次共設計炮眼70個，其中巖眼28個，煤眼42個，孔深1.3m～2.5m，裝藥量378卷，共75.8kg。按照炮眼布置圖布孔，打眼用風鉆打眼，孔徑為42mm，打眼時煤巖眼交錯相間，巖眼應距煤層0.1m至0.2m，不得透煤，如已見煤，應在炮眼底填滿0.2m的炮泥。煤眼穿煤1m。全斷面一次起爆；揭煤時只準一次裝藥，一次放炮，打眼與裝藥嚴禁平行進行，放炮前必須用炮泥將所有炮眼填實封滿。炮眼深為1.3m-2.5m，需準備4m長炮棍三根，用安全等級不低于三級的煤礦許用乳化炸藥，毫秒延期電雷管（延期時間不超過130ms），裝藥前要將炮眼內煤、巖粉清理干凈。裝藥嚴格按照設計裝藥量和雷管數量進行，裝藥為連續型裝藥，然后全部用炮泥將余眼填滿，在裝藥過程中，前頭只準五個人操作。分兩組進行裝藥，其余人員撤至安全地點，聯線工作由放炮員一人操作，連好線后，經現場跟班礦領導檢查無誤，方可撤離工作地點。雷管腳線不夠長時，應加長腳線，加長時，必須用砂紙將線頭去油、去銹，連好后，再用絕緣膠布包好，所有炮眼裝滿后雷管腳線必須短接。揭煤時采用遠距離爆破，一次揭開煤層（11011上順槽）。

揭煤時所用的放炮電纜必須經過驗算，通電檢查，確保網路暢通。對放炮炸藥和雷管事先要嚴格檢查，并在地面模擬爆破雷管。

（1）電纜鋪設路線及長度

13采區永久避難硐室→13采區南翼運輸大巷→11011運料行人斜巷→11011上底板抽放巷→11011上順槽揭煤巷。

（2）連線方式：

共裝雷管140發，按深眼和淺眼分為2組，孔內2個雷管并聯，組內串聯。

（3）根據爆破圖表，共裝雷管140發，分為2組，雷管電阻為8.5Ω（其中包括加長腳線電阻，按每個雷管2m加長線計算，截面積為0.1mm2（1×10-7m2），則加長腳線電阻為：R=ρ1/s=1×10-7×2/10-7=2Ω。雷管電阻為6.5Ω）。

由串并聯電路的規律可得雷管總電阻為：R雷=（8.5/2）×70=297.5Ω。

1.5m2電纜電阻為15.68Ω/Km，從13采區永久避難硐室至11011上順槽揭煤巷距離按900m計算，所以R母=15.68/1000×900=14.1Ω。

則爆破網絡電阻：

R總=R雷（含腳線電阻）+R母=297.5+14.1=311.6Ω

操作放炮地點為13采區永久避難硐室，起爆瞬間電壓為（3000-4000）V，則電纜瞬間最小電流為：

Imin=E/R=3000/311.6=9.63A

根據電流串并聯關系可知：串聯I=I1=I2 ，并聯I=I1+I2，并聯電流與電阻成反比：I1/I2=R2/R1；本次揭煤分2組起爆，由以上公式計算Ⅰ組（孔與孔）雷管的電流值為9.62A，Ⅱ組雷管（孔內）的電流值為4.81A。每個雷管的準爆電流值為2A（小于設計計算電流），所以可以起爆，經過計算預選放炮母線電纜能夠滿足要求。

4.揭煤結果

采取遠距離爆破揭開或穿過煤層時應遵循如下原則：應盡量一次全斷面揭開或穿過煤層。當不能一次全斷面或穿過煤層時，在揭開或穿過其余部分時，應嚴格按照《防治煤與瓦斯突出規定》中的局部綜合防突措施的要求進行掘進作業。

在掘進前后還必須嚴格執行如下安全技術措施：

（1）在煤巖層交接段30m范圍內必須加強巷道支護，打好迎面支架，背好工作面，防止頂板掉渣、片幫傷人，防止煤體垮落引起煤與瓦斯突出事故。

（2）及時續接風筒，保證風筒出風口距迎頭不大于5m。

（3）在掘進前必須進行工作面突出危險性預測，若預測為突出危險工作面，必須采取小直徑超前排放鉆孔措施，經效果檢驗為無突出危險時，在采取安全防護措施的條件下進行掘進作業。

（4）在掘進過程中，若發現異常情況，應立即撤人、停電、并關好正反向風門，并向礦調度室及有關領導匯報，聽候指示。

（5）當工作面全部進入煤層并見頂板2m以后，經總工程師組織有關單位進行現場會審，方可認為揭煤工作結束。