深孔爆破落煤工藝在傾斜煤層煤柱回收工作面的應(yīng)用

類成楠 黃 彪 王建鵬

（內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016200）

1 工作面概況

福城礦業(yè)公司1902S 工作面1#面位于+520m水平一采區(qū)南翼原1902S（外）工作面北側(cè)，回風(fēng)巷為原1902S 補(bǔ)回風(fēng)巷，運(yùn)輸巷開(kāi)門點(diǎn)位于1902S補(bǔ)回風(fēng)巷B5 導(dǎo)線點(diǎn)以東30m，按照真方位角194°掘進(jìn)520m，工作面北至回風(fēng)立井保護(hù)煤柱。工作面平均走向長(zhǎng)461.5m，平均傾斜長(zhǎng)30m，工作面埋深332.4～353.4m。工作面開(kāi)采九層煤，分為上、下分層，分層界為0.15～0.6m 砂巖，上分層厚度平均1.20m，煤層有益厚度3.50m，總體厚度4.25m。煤層平均傾角30°，直接頂為平均厚度2.85m 的灰?guī)r，基本頂為平均厚度9.75m 的泥巖，底板為平均厚度4.32m 的粉砂巖。

2 采煤方法

2.1 采煤方法

采用傾斜短壁后退式深孔爆破落煤方法，全部垮落法管理頂板。

工作面上順槽布置用于牽引扒裝機(jī)的回頭輪和巷道超前支架，下順槽布置膠帶輸送機(jī)、刮板轉(zhuǎn)載機(jī)、扒裝機(jī)、超前支架等設(shè)備，工作面內(nèi)布置有鋼絲繩牽引的扒斗，如圖1。

圖1 工作面設(shè)備布置示意圖

2.2 采煤工序

（1）安裝設(shè)備：扒裝機(jī)、超前支架、扒斗、刮板轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶輸送機(jī)等；

（2）爆破落煤：按照爆破方案，從下順槽沿煤層傾斜方向向工作面施工深孔，進(jìn)行裝藥爆破落煤；

（3）裝、運(yùn)煤：?jiǎn)?dòng)皮帶輸送機(jī)、刮板轉(zhuǎn)載機(jī)，打開(kāi)轉(zhuǎn)載機(jī)放煤口，啟動(dòng)牽引絞車往復(fù)扒斗，將爆落的煤炭經(jīng)由放煤口扒至刮板轉(zhuǎn)載機(jī)，再經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)走，完成一個(gè)采煤循環(huán)；

（4）設(shè)備前移：拉移超前支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)尾。

3 深孔爆破落煤方法

3.1 鉆孔裝備

表1 鉆機(jī)主要參數(shù)

配備便攜式激光定向儀，確保鉆孔方位準(zhǔn)確。

3.2 爆破材料

二級(jí)煤礦許用水膠炸藥T-320，藥卷直徑Ф27mm， 炸 藥 密 度0.95～1.25t/m3， 藥 卷 長(zhǎng) 度40cm，單藥卷質(zhì)量320kg。

選用1～5 毫秒延期電雷管。

3.3 爆破參數(shù)

根據(jù)鉆機(jī)型號(hào)、水膠炸藥藥卷直徑等參數(shù)，同時(shí)還應(yīng)考慮一次爆破循環(huán)落煤量乘以松散系數(shù)后的碎漲體積應(yīng)不至于充滿巷道，導(dǎo)致松散煤塊堵塞下端頭，造成放煤困難及通風(fēng)不暢。

（1）炮孔直徑采用Ф27mm 藥卷，對(duì)應(yīng)施工Ф42mm 鉆孔。

（2）裝藥密度及不耦合系數(shù)：已知炮孔直徑Ф=42mm，T-320 水膠炸藥藥卷長(zhǎng)度400mm，單藥卷質(zhì)量為0.32kg，計(jì)算得到裝藥密度Δ=578kg/m3，不耦合系數(shù)為1.56。

（3）裝藥系數(shù)及密集系數(shù)：參考工程經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，裝藥系數(shù)τ取0.8，密集系數(shù)m取1.2。

（4）單耗：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煤層普氏系數(shù)f=2，參考露天深孔臺(tái)階爆破單耗取值表，單耗確定為q=0.2～0.25kg/m3。考慮到現(xiàn)場(chǎng)爆破落煤與臺(tái)階爆破相比，夾制作用更大，因此，需加大單耗取值。在第一次試驗(yàn)時(shí)，取q=0.5kg/m3，以保證能夠崩落成功，隨后可根據(jù)塊度調(diào)整單耗。

（5）孔網(wǎng)參數(shù)抵抗線及孔距：

根據(jù)裝藥量平衡原理：

對(duì)于本次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，l=H，因此，上式簡(jiǎn)化為：

可求得W≈1m，a≈1.2m。

根據(jù)試算情況，歸納爆破參數(shù)如表2。

表2 爆破參數(shù)試算表

（6）炮孔布置方案：試驗(yàn)初期，單次爆破循環(huán)進(jìn)尺暫定為1m，待觀察效果后再動(dòng)態(tài)調(diào)整。

炮孔布置可分為兩個(gè)方案：

方案1：從上區(qū)段回風(fēng)巷及下區(qū)段運(yùn)輸巷向各自的實(shí)體煤側(cè)打?qū)ο蚺诳祝诳组L(zhǎng)度不大于15m，兩側(cè)炮孔盡量對(duì)稱，且不能打透。所有炮孔裝藥完畢后同時(shí)起爆。

方案2：從上區(qū)段回風(fēng)巷及下區(qū)段運(yùn)輸巷向各自實(shí)體煤側(cè)打?qū)ο蚺诳祝\(yùn)輸巷炮孔長(zhǎng)度控制在20m，回風(fēng)巷炮孔長(zhǎng)度控制在10m。兩側(cè)炮孔盡量對(duì)稱，且不能打透。所有炮孔裝藥完畢后同時(shí)起爆。

圖2 為沿煤層走向單次爆破循環(huán)炮孔布置圖，炮孔間距根據(jù)煤層傾角30°計(jì)算得到。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際間排距需根據(jù)施工效果逐一調(diào)整。

上下巷炮孔長(zhǎng)度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后需對(duì)各孔裝藥量進(jìn)行相應(yīng)的修正，炮孔裝藥量計(jì)算參考值見(jiàn)表3。

圖2 上、下巷沿煤層傾向鉆孔布置圖

表3 上下巷炮孔裝藥量計(jì)算參考值

通過(guò)對(duì)以上三種炮孔布置方案的試驗(yàn)，綜合對(duì)比鉆孔準(zhǔn)確性、鉆孔施工效率、裝藥難易程度、爆破效果等，最終確定采用方案2。

3.4 爆破施工安全

（1）炮孔檢查。需檢查炮孔成孔質(zhì)量，要求開(kāi)孔位置、角度準(zhǔn)確，滿足炮孔偏斜度要求，并測(cè)量鉆孔的實(shí)際深度，清理鉆孔內(nèi)煤（巖）粉渣。

（2）裝藥。以剛性PVC 管為載體，在PVC 管內(nèi)裝入柔性的炸藥、煤礦許用電雷管和炮泥，然后將已裝入炸藥、電雷管和炮泥的PVC 管一節(jié)一節(jié)地裝入炮眼內(nèi)。

（3） 填 塞。 填 塞 長(zhǎng) 度 根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 取20～40d，或不小于0.75W，炮泥制作由粘土和粗砂按1:3 比例混合，摻水量不超過(guò)20%。為保證爆破效果，根據(jù)孔徑定制專用木楔加強(qiáng)封堵效果。

（4）聯(lián)線。炮孔內(nèi)的同一段藥包上的兩枚雷管及各段藥包間的雷管均采用并聯(lián)連接，聯(lián)結(jié)母線前先對(duì)母線進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn)，導(dǎo)通合格后方可進(jìn)行下一步操作。

（5）起爆。由于裝藥量多，起爆時(shí)人員應(yīng)撤離爆破地點(diǎn)200m 之外，且與爆破地點(diǎn)所在巷道不在同一中心線上。到達(dá)安全距離后，先對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn)，導(dǎo)通合格后再一次性起爆。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)圖

圖4 起爆點(diǎn)位置圖

4 扒煤工藝

在工作面運(yùn)輸順槽轉(zhuǎn)載機(jī)平槽上安裝一臺(tái)耙裝機(jī)，通過(guò)耙斗在工作面內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)煤體向下運(yùn)動(dòng)，落到刮板轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)。上平巷超前支架和下平巷超前支架各安設(shè)導(dǎo)向輪實(shí)現(xiàn)拐彎扒裝。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）增采煤量

式中：

m-開(kāi)采煤量，t；

c-平均傾斜寬度，30m；

L-可采走向長(zhǎng)度，461.5m；

h-有益煤厚，3.5m；

r-容重，取1.4t/m3；

80%-工作面回采率。

增加產(chǎn)值1571.4 萬(wàn)元。

（2）傾斜煤層無(wú)人工作面開(kāi)采方案的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了1902S（外）面未開(kāi)采區(qū)域遺留煤柱資源的開(kāi)采回收，探索了技術(shù)參數(shù)和安全作業(yè)工序，為同類遺留煤柱的開(kāi)采回收提供了技術(shù)保障。