回采面順槽深孔預(yù)裂爆破切頂卸壓技術(shù)的應(yīng)用

楊 偉

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦，山西 呂梁 033000）

斜溝煤礦23111 工作面回采期間，相鄰23109掘進(jìn)工作面（煤柱25 m）在掘進(jìn)過程中承受頂板礦山壓力及回采工作面采動(dòng)壓力的雙重影響；通過技術(shù)論證，決定在23111 回采工作面順槽（皮帶巷）采用深孔切頂卸壓技術(shù)，以減小采動(dòng)壓力對(duì)23109 掘進(jìn)工作面的影響。

1 工作面概況

23111 工作面為放頂煤工作面，所采的13#煤平均煤厚15.8 m。工作面皮帶巷寬5.5 m，高3.8 m，沿13#煤底板布置。直接頂為砂質(zhì)泥巖，灰黑色，裂隙中含有大量黃鐵礦薄膜，巖層普氏硬度為3～4，平均厚2.66 m。老頂為中細(xì)粒砂巖，灰白色，碎屑以石英為主，脈狀層理發(fā)育，局部垂直裂隙發(fā)育，巖層普氏硬度為6～7，平均厚5.45 m。

因23111 工作面回采期間對(duì)相鄰工作面（23109 掘進(jìn)工作面）材料巷動(dòng)壓影響，造成相鄰工作面材料巷二次維護(hù)及回采期間壓力較大。為此，在23111 工作面回采期間提前對(duì)23111 工作面皮帶巷采用深孔爆破方法進(jìn)行切頂卸壓。為防止殘暴，每個(gè)孔使用2 發(fā)雷管進(jìn)行爆破，孔內(nèi)雷管進(jìn)行串聯(lián)，孔外串聯(lián)連線爆破。應(yīng)用該技術(shù)后，對(duì)23109工作面材料巷的影響大大減小。

2 深孔爆破技術(shù)

2.1 炮眼布置

23111 工作面順槽（皮帶巷）炮眼從機(jī)頭端頭支架第二根立柱位置向推進(jìn)方向施工，炮眼距保護(hù)煤柱400 mm 處施工一排，眼距800 mm，炮眼深度17 m，炮眼垂直頂板施工，具體炮眼布置情況見圖1、圖2。工作面向前推進(jìn)至炮眼與正巷超前支架第一根立柱平行時(shí)，開始裝藥爆破，每個(gè)炮眼裝入一根提前裝好火藥的PVC塑料管。每次起爆2～4 個(gè)炮眼，一次連線一次起爆，依次向外進(jìn)行爆破，確保工作面每天循環(huán)進(jìn)尺量。

圖1 23111 工作面皮帶巷深孔爆破炮眼裝藥結(jié)構(gòu)

圖2 23111 工作面皮帶巷深孔爆破炮眼布置

2.2 施工工藝

施工工藝流程為：交接班處理隱患→打眼→檢查瓦斯→裝藥→連線→檢查瓦斯→爆破→檢查瓦斯。

深孔爆破時(shí)采用煤礦許用三級(jí)乳化炸藥（直徑Φ35×200 mm/卷）與瞬發(fā)電雷管進(jìn)行爆破。每個(gè)炮眼裝14 卷火藥，第一根雷管裝在第7 卷火藥處，第2 根雷管裝在第14 卷火藥處。連線時(shí)孔內(nèi)、孔外均采用串聯(lián)連線方式，炮眼超前進(jìn)行施工，炮眼一次裝藥一次起爆。

3 深孔爆破工藝

3.1 打眼

打眼施工工藝如下：

（1）深孔爆破預(yù)裂時(shí)鉆孔采用錨桿機(jī)配Φ42 mm鉆頭打眼。

（2）為保證爆破效果，打眼前必須進(jìn)行拉線，拉線距離不得小于30 m，確保炮眼孔口一條線，孔眼一個(gè)平面。

（3）必須保證炮眼的角度、直徑、深度符合要求。

（4）打眼時(shí)，如遇炮眼與頂部支護(hù)重疊時(shí)，必須避開原巷道支護(hù)位置100 mm。

（5）打眼時(shí)，如遇4 m 深以上的報(bào)廢眼時(shí)，必須在報(bào)廢眼周邊用紅色油漆進(jìn)行標(biāo)注，同時(shí)在裝藥時(shí)，將報(bào)廢眼用黃土進(jìn)行封堵，封堵長度1.5 m。

3.2 裝藥

裝藥施工工藝如下：

（1）裝藥時(shí)，首先在Φ40 mm，長4 m 的PVC管一端填實(shí)300 mm 黃土，然后從另一端裝6 卷火藥，然后再裝入一卷爆破引藥，同時(shí)將雷管小腳線捋順拉出至管口；然后再裝6 卷火藥，裝一卷爆破引藥，最后將中部放置的雷管與端部放置的雷管小腳線同一顏色的一根腳線切斷至一樣長度進(jìn)行連接，并用防水膠布包裹嚴(yán)實(shí)；然后將另外兩根小腳線在孔口切斷至一樣長度，最后分別大腳線進(jìn)行連接，大腳線連接至19 m 長并扭結(jié)成短路。裝火藥時(shí)，火藥與火藥之間必須緊密對(duì)接，防止殘爆。裝好火藥后裝入一卷水泡泥，最后用黃土填滿PVC管。雷管必須用同一段號(hào)的雷管。

（2）PVC管裝藥完成后，將PVC管整體穿入炮眼內(nèi)，再用Φ36 mm、長4 m 的PVC管一節(jié)對(duì)接一節(jié)將裝好火藥的PVC管推入眼底，用力搗實(shí)，確保裝火藥的PVC 管不得下滑，然后抽出Φ36 mm、長4 m 的PVC 管。

（3）再次將炮土填入Φ40 mm×600 mm 的塑料袋內(nèi)，用Φ36 mm、長4 m 的PVC 管緩慢將其穿入孔口向上13 m 位置，裝炮土的塑料袋不得少于10 個(gè)，直至炮土封泥至孔口向上7 m 的位置。最后再在炮眼口填實(shí)1 m 長黃土。（PVC 管長4 m，管內(nèi)火藥長2.8 m，封泥長0.9 m，塑料袋封泥長6 m，共計(jì)封泥6.9 m）

4 效果分析

為驗(yàn)證23107 材料巷切頂卸壓深孔爆破效果，爆破后在相鄰兩鉆孔中間施工一個(gè)18.53 m 的鉆孔。對(duì)該鉆孔進(jìn)行了窺視檢查，詳細(xì)分析頂板在深孔爆破后，鉆孔內(nèi)裂隙發(fā)育及破壞情況。

窺視結(jié)果（圖3～圖6）如下：

圖3 0～11.46 mm 處孔內(nèi)窺視圖

圖4 11.46～13.50 mm 處孔內(nèi)窺視圖

圖5 14.35～16.87mm 處孔內(nèi)窺視圖

圖6 16.87～18.88 mm 處孔內(nèi)窺視圖

1）在孔深0～11.46 m 范圍內(nèi)，鉆孔內(nèi)孔壁節(jié)理、裂隙相對(duì)不發(fā)育，沒有明顯的裂隙帶，孔壁完整。

2）在孔深11.46～13.50 m 范圍內(nèi)，鉆孔內(nèi)孔壁節(jié)理、裂隙較為發(fā)育，有明顯的裂隙，孔壁相對(duì)完整。

3）在孔深13.50～16.80 m 范圍內(nèi)，鉆孔內(nèi)孔壁節(jié)理、裂隙不發(fā)育，孔壁相對(duì)完整。

4）在孔深16.80～18.09 m 范圍內(nèi)，鉆孔內(nèi)孔壁節(jié)理、裂隙較為發(fā)育，巖層成松散狀。

采用切頂卸壓深孔爆破后，通過上述窺視，其效果如下：

1）在孔深11.46～13.50 m 范圍內(nèi)爆破有一定的效果，鉆孔內(nèi)孔壁節(jié)理、裂隙發(fā)育，孔壁相對(duì)完整，導(dǎo)通處裂隙寬度。

2）在孔深16.80～18.09 m 范圍內(nèi)爆破效果最好，鉆孔內(nèi)孔壁節(jié)理裂隙發(fā)育充分，巖層被爆破沖擊波擠壓成松散體。

3）在孔深0～11.46 m、13.50～16.80 m 范圍內(nèi)，孔壁沒有明顯的裂隙帶，孔壁相對(duì)完整。

通過以上對(duì)該鉆孔窺視分析可知，采用切頂卸壓深孔爆破后，兩爆破孔影響半徑均大于0.5 m，相鄰炮孔之間的裂隙導(dǎo)通，在距離頂板11～14 m及16～18 m 形成了導(dǎo)通裂隙帶，其中11～14 m 處導(dǎo)通裂隙寬度為1～3 mm，16～18 m 處頂板巖層成松散狀，切頂卸壓效果較為理想。

5 結(jié)語

深孔預(yù)裂爆破切頂卸壓技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，能明顯減輕了臨近工作面采掘期間的礦壓顯現(xiàn)。但該項(xiàng)技術(shù)在井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐過程中，炮眼施工深度、角度、裝藥量、封泥長度等參數(shù)還有待進(jìn)一步優(yōu)化。炮眼施工中由于錨桿鉆機(jī)的鉆桿較細(xì)，鉆進(jìn)過程中存在漂鉆現(xiàn)象，且施工困難，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境差；需要進(jìn)一步在技術(shù)上優(yōu)化切頂卸壓工藝中的參數(shù)；在設(shè)備上探索更適合現(xiàn)場(chǎng)的專用機(jī)具，以增加鉆孔鉆進(jìn)精度，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，確保爆破切頂效果。