亭南煤礦303工作面預(yù)裂爆破技術(shù)研究與應(yīng)用

鄒德龍+王巖+崔宏磊

摘要：亭南煤礦303工作面為特厚煤層工作面，煤層平均厚度為13.8m。煤層硬度大、頂煤放困難，瓦斯抽采效果不理想，為此在亭南煤礦303工作面運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽通過實(shí)施深孔預(yù)裂爆破的方案，考察了深孔預(yù)裂爆破的影響范圍，并通過在整個303工作面實(shí)施預(yù)裂爆破，增加了頂煤的回收率的同時為瓦斯防治起到了良好的效果。深孔預(yù)裂爆破后303工作面瓦斯抽采率達(dá)到85%，較未實(shí)施深孔預(yù)裂爆破的工作面提高了11%。303工作面頂煤回收率達(dá)到81%，較未實(shí)施深孔控制預(yù)裂爆破的工作面提高了8%，不僅在安全上保證了303工作面的順利安全生產(chǎn)，而且取得了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：亭南煤礦；頂煤回收；預(yù)裂爆破；瓦斯防治；特厚煤層

中圖分類號：TD713文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0047-02

1概況

陜西長武亭南煤業(yè)有限責(zé)任公司（簡稱亭南煤礦）位于陜西省咸陽市長武縣亭口鎮(zhèn)，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為年產(chǎn)300萬噸。目前正回采303特厚煤層綜放工作面。303工作面推進(jìn)長度為1168m，工作面長度為180m，煤層平均厚度為13.8m，頂煤厚度平均9.8m。煤的容重1.36t/m3。頂煤回收率平均為75%，工作面瓦斯涌出量為34m3/min，工作面瓦斯抽采率為67%，為加強(qiáng)頂煤的回收率同時提高瓦斯抽采效果有必要對工作面進(jìn)行深孔預(yù)裂爆破技術(shù)進(jìn)行研究與應(yīng)用。

2深孔控制預(yù)裂爆破工藝研究

2.1炸藥品種的選擇

亭南煤礦303工作面4號煤層硬度較大，堅固性系數(shù)f達(dá)到2.1，煤層特厚且為高瓦斯礦井，所以從炸藥能力和安全性出發(fā)對炸藥種類進(jìn)行合理的選取。炸藥的選擇與裝藥工藝密不可分，本次303工作面的裝藥工藝是通過壓風(fēng)裝藥器進(jìn)行裝藥，而且裝藥深度大且具有連續(xù)性，因此對炸藥品種提出了更高的要求。據(jù)了解煤礦許用型銨銻炸藥在中國的安全等級已經(jīng)達(dá)到了二級。而被廣泛采用的含水炸藥等級普遍達(dá)到了三級。為了達(dá)到深孔預(yù)裂爆破取得良好效果，同時保證預(yù)裂爆破的安全連續(xù)，本次303工作面深孔預(yù)裂爆破選用含水系列炸藥，為提高炸藥安全等級，在本項目試驗中應(yīng)該選用“三級煤礦許用型乳化炸藥”。

2.2裝藥工藝的研究及裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計

本次303深孔預(yù)裂爆破研究主要是研究在炸藥廠直接將炸藥灌裝到樹脂被筒里，平時將密封蓋擰固，需要裝藥時再將密封蓋打開。通過樹脂被筒的螺紋結(jié)構(gòu)將其相互連接起來，然后通過塑料管牽引將其向鉆孔內(nèi)輸送，直至裝完所有樹脂被筒完畢。通過前期在303工作的試驗顯示，這種裝藥方法效率高，裝藥程序合理安全，對炸藥的安全傳爆非常有利。而且礦方能夠根據(jù)鉆孔的不同孔徑改變調(diào)整連接被筒的直徑，將鉆孔直徑與樹脂被筒直徑的比值關(guān)系控制在最佳的范圍里，以此來保證深孔預(yù)裂爆破的效果。綜上所述，本次研究的裝藥工藝使用能夠連接式樹脂被筒。

裝藥結(jié)構(gòu)的設(shè)置對爆破效果和爆破安全也起到很重要的作用，本次針對303工作面實(shí)際特點(diǎn)，設(shè)計了裝藥結(jié)構(gòu)。通過在爆破孔內(nèi)敷設(shè)導(dǎo)爆索，設(shè)置雙炮頭的正向起爆方法。這種設(shè)置有利于保證爆破傳導(dǎo)的安全性，而且通過這種結(jié)構(gòu)設(shè)置成功避免了引爆困難、啞炮等

現(xiàn)象。

2.3封孔儀器和封孔工藝

303工作面煤層涌出量較大，對封孔造成一定影響，而且本次設(shè)計深孔爆破封孔長度達(dá)到20m，對封孔工藝的要求更高。傳統(tǒng)的炮棍推送黃泥封孔顯然不能達(dá)到要求。本次研究專門采用了煤科集團(tuán)沈陽研究院有限公司生產(chǎn)的壓風(fēng)封孔器進(jìn)行封孔，封孔速度快，封孔強(qiáng)度大，保證了封孔質(zhì)量。通過專用的壓風(fēng)封孔器將黃泥噴入孔內(nèi)進(jìn)行封孔。為保證爆破效果和爆破安全，裝藥方法采用壓風(fēng)裝藥器，裝藥器有不同的閥門控制壓風(fēng)狀態(tài)，同時出料時另設(shè)閥門控制。通過采用壓風(fēng)噴孔封孔工藝不僅提高了封孔效率，同時加強(qiáng)了封孔質(zhì)量和爆破安全。

3深孔控制預(yù)裂爆破方案實(shí)施

深孔控制預(yù)裂爆破提高放頂煤工作面頂煤可放性研究內(nèi)容主要在303工作面回風(fēng)順槽以及運(yùn)輸順槽交替布置預(yù)裂爆破鉆孔和控制鉆孔，爆破孔徑與控制孔徑均為Φ93mm，裝藥采用Φ65mm被筒炸藥。

首先應(yīng)確定工作面含夾矸區(qū)域爆破鉆孔參數(shù)。303工作面屬于綜采放頂煤工作面，工作面長約180m，工作面頂煤內(nèi)含有一定量的夾矸，工作面開采強(qiáng)度大加上頂煤厚度大，而且卸壓時間相對較短，致使煤層放落具有一定難度。此次項目主要是采用深孔控制預(yù)裂爆破使頂煤順利落下同時松動煤體提高瓦斯抽采效果。

（1）爆破范圍。自距303工作面開切眼400m開始至距聯(lián)絡(luò)巷30m段實(shí)施預(yù)裂爆破。

（2）鉆孔布置。爆破鉆孔布置：303工作面回風(fēng)順槽距開切眼400m到距303聯(lián)絡(luò)巷30m之間利用原有的抽放孔爆破孔和控制孔，孔徑93mm，爆破孔深70m；其中依次施工爆破孔82個，控制孔164個。開孔位置巷道底板以上1.5m，鉆孔與巷道垂直，傾角1°；在運(yùn)順順槽與回風(fēng)巷對應(yīng)位置依次施工82個爆破孔和164個控制孔，孔深70m，孔間距3m，開孔位置巷道底板以上1.5m，鉆孔與巷道垂直，傾角1°。

4深孔控制預(yù)裂爆破效果考察

深孔控制預(yù)裂爆破實(shí)施后，項目組對303工作面爆破后的放煤和抽采效果進(jìn)行了為期一個月的考察，對比分析了爆破前后瓦斯抽采效果和頂煤回收情況。以往在未實(shí)施深孔預(yù)裂爆破的工作面，工作面瓦斯抽采率為73%，工作面瓦斯抽采量為24.82m3/min，頂煤回收率為74%。303工作面通過實(shí)施了深孔預(yù)裂爆破后，工作面的瓦斯抽采量達(dá)到28.9m3/min，工作面瓦斯抽采率85%。頂煤回收率達(dá)到81%。

5結(jié)論

通過在亭南煤礦303工作面實(shí)施深孔控制預(yù)裂爆破，并對其進(jìn)行詳細(xì)的效果考察，可知深孔控制預(yù)裂爆破對工作面瓦斯抽采和頂煤回收都有很好的效果。深孔預(yù)裂爆破后工作面瓦斯抽采率達(dá)到85%，較未實(shí)施深孔預(yù)裂爆破的工作面提高了11%，頂煤回收率達(dá)到81%，較未實(shí)施深孔控制預(yù)裂爆破的工作面提高了8%。為亭南煤礦取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會效益。

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作者簡介：鄒德龍（1987-），男，遼寧喀左人，供職于煤科集團(tuán)沈陽研究院有限公司安全工程研究分院，研究方向：瓦斯防治。

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