副井井筒遠距離爆破技術揭煤方案

劉清濤

（鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封452477

1 工程概況

告成煤礦始建于1990年，設計生產能力0.9Mt／a，可采儲量92.7Mt。2009年技術改造后能力提高到1.5Mt／a。南翼副井井筒井口標高＋248.5m，凈直徑7.0m，凈斷面38.5m2，掘進斷面50.3m2，工程量為687.4m，采用鋼筋混凝土砌筑支護，混凝土標號為C40。其中井頸8.5m，壁厚1800mm；井頸下部18m段壁厚為800mm，井身段635.9m，壁厚550mm，雙層鋼筋混凝土；壁座高度2m，壁厚1000mm；井窩25m，雙層鋼筋混凝土，壁厚550mm；管子道底板標高－405.4m，馬頭門底板標高為－413.9m。

2 地質概況

1）地層

根據井筒實揭地質資料分析，二1煤層頂板為滑動構造破碎帶，其上為三疊系砂巖含水層，煤層底板為深灰色、灰黑色砂質泥巖。

2）地質構造

根據井筒周邊鉆孔資料分析，該區域二1煤層頂板以上受滑動構造影響，地質條件較復雜，煤層厚度變化大，頂板巖石破碎。根據鉆探資料顯示，揭煤區域煤層頂板以上發育1～2層煤線，二1煤層有出現夾矸現象。

3）水文地質情況

根據井筒實揭水文地質資料及超前探測資料分析，二1煤層頂板三疊系砂巖含水層水量較大，在掘進過程中進行了超前預注漿及壁后注漿，目前頂板涌水量在10m3／h左右，揭煤區域位于滑動構造破碎帶，富水性較弱，對揭煤不會產生較大影響。

4）二1煤層賦存情況

該區域受滑動構造影響，煤層頂、底板起伏變化大，根據鉆探資料，煤層走向近東北，傾向近東南，煤層厚度9.7 m左右，傾角為6°～18°。

3 揭煤區域突出危險性預測

根據告成煤礦煤與瓦斯突出危險區域劃分，南翼副井井筒揭煤工作面位于突出危險區。根據距離煤層約20m處實探煤厚及揭露瓦斯資料分析，煤層厚度約9.7m，鉆孔施工過程中無噴孔、頂鉆等瓦斯異常現象，實測鉆屑瓦斯解吸指標Δh2max＝100Pa（濕煤），煤層瓦斯含量為Wmax＜2.5m3／t，認定為無突出危險工作面。可直接掘進至距煤層法向距離2m位置處，用鉆屑瓦斯解吸指標法進行最后驗證，經實測鉆屑瓦斯解吸指標Δ2hmax＝80Pa（濕煤），確認無突出危險后采用遠距離爆破揭穿煤層。探測鉆孔布置見圖1。

圖1 南翼副井井筒超前探測鉆孔設計

4 遠距離爆破揭煤技術實施方案

1）安全巖柱的確定：按照《防治煤與瓦斯突出規定》第64條規定，立井工作面從掘進至距突出煤層的最小法向距離5m開始，必須采用邊探邊掘措施，保證工作面到煤層的最小法向距離不小于爆破揭開突出煤層前要求的最小距離。

采用遠距離爆破揭開突出煤層時，要求立井揭煤工作面與煤層間的最小法向距離為2m（傾斜、緩傾斜煤層）。

2）爆破起始位置確定：根據超前探測鉆孔資料分析，在井筒掘進至623m深度時工作面距離二1煤層法向距離為2m。

3）施工要求：掘進至煤層頂板法距2m時停頭，并加強井幫支護。遠距離放炮炮眼施工前，將井底矸石全部出盡，臨時支護緊跟迎頭。

4）遠距離爆破揭煤爆破參數設計及安全技術措施：

（1）采用FJD－6.7型傘鉆鑿巖機打眼，巖眼深度控制在距煤層頂板0.2m。若打眼誤穿過煤層，必須用炮泥封填，封填長度不低于煤層與巖層分界處以上0.2m。

（2）裝藥與爆破：采用正向裝藥、正向爆破，穿巖煤眼要求巖眼和煤眼間用炮泥隔開，長度不少于250mm。

（3）裝藥前必須用壓風掃眼，裝藥時用炮棍將藥卷輕輕推入，不得沖撞或搗實。

（4）嚴禁打眼與裝藥平行作業。裝藥必須由經過訓練的班組長協助放炮員進行，連線、檢查線路和通電工作只準放炮員一人操作。

（5）裝藥前和爆破前有下列情況之一的，嚴禁裝藥、爆破：①井筒工作面的控幫距離未緊跟迎頭的。②爆破地點附近20m以內風流中瓦斯濃度達到0.8%時。③工作面風量不足。

（6）所有炮眼在炸藥與封泥間必須裝1～2個水炮泥，封泥必須密實地裝填至孔口。

（7）遠距離爆破前，對所有不裝藥的鉆孔必須嚴密封閉孔口，孔內用黃土充實。

（8）爆破器材選擇：①選用煤礦安全水膠炸藥，藥卷規格為：Φ45mm×500mm×0.5kg。②采用銅腳線毫秒延期電雷管，腳線長度不小于6m，并不得跳段使用，一次全斷面起爆，起爆地點設在地面。③在地面安全地點用高頻電磁放炮器起爆。放炮母線采用專用電纜，型號為U3×25＋1×6，并盡可能減少接頭，以減少放炮母線電阻，連接頭必須用黑膠布包裹，嚴禁有明接頭，吊盤以下至工作面選用4mm2銅芯電纜。

（9）爆破參數選擇：巖眼、穿巖煤眼間隔布置，巖眼深度以距離煤層頂板200mm為準，打入煤層部分，要用炮泥充填。煤眼要進入煤層不少于1000mm，所有炮眼要求在炸藥與封口炮泥間裝2個水炮泥。

（10）炮眼深度：按照《煤礦安全規程》規定遠距離爆破采用正向裝藥結構，直眼掏槽，全斷面一次性裝藥，一次起爆。

井筒揭煤炮眼布置及爆破參數見圖2、表1。

圖2 南翼副井井筒揭煤炮眼布置

（11）起爆方式：聯線方式為串并聯，在地面安全地點用高頻放炮器起爆。放炮、警戒位置，停電、撤人范圍要求：①放炮起爆位置以南翼副井井口為中心周邊25m以外安全地點。②放炮前，切斷南翼副井井筒及井口以外20m范圍內除局部通風機外的所有電氣設備電源，并在距南翼副井井口周邊25m以外設專人警戒，警戒區以內嚴禁有人。③起爆后等30min，待炮煙吹散，根據監控終端顯示工作面迎頭及回風流瓦斯濃度均小于0.2%時，先由救護隊員佩戴呼吸器進入工作面查看揭煤效果及支護、殘炮、有害氣體濃度等情況，確認無異常情況后，瓦檢員、放炮員、班組長到工作面進行查看，確認無安全隱患后，撤除警戒、送電及工作面恢復作業，副井井筒成功揭煤。

表1 揭煤爆破參數

5 結語

通過科學、合理布置炮眼和爆破參數設計，在揭煤期間采取遠距離放炮安全防護措施，于2012年12月5日告成煤礦南翼副井井筒成功揭煤，為礦井今后井巷揭煤提供了寶貴的經驗。