山西五家溝煤礦深孔強(qiáng)制放頂爆破方案設(shè)計(jì)*

朱長(zhǎng)江，張 軍

（1.甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025；2.山西宏安爆破工程有限公司，山西 呂梁 033000）

山西五家溝煤礦地質(zhì)狀況較為復(fù)雜，該礦工作面的回采存在一定的難度。本文將通過對(duì)山西五家溝煤礦地質(zhì)狀況進(jìn)行分析，合理應(yīng)用深孔爆破強(qiáng)制放頂?shù)募夹g(shù)，設(shè)計(jì)深孔爆破方案，以安全高效地完成礦山的生產(chǎn)任務(wù)。

1 工程概況

1.1 回采工作面地質(zhì)概況

山西五家溝煤礦回采工作面地表大部分為丘陵荒地，工作面內(nèi)停采線西南部有已搬遷的排樓村，地面有一座高壓線鐵塔并且有一條季節(jié)性河流穿過工作面。經(jīng)調(diào)查未發(fā)現(xiàn)工作面地表出現(xiàn)裂縫及沉降等采動(dòng)跡象。工作面位于五家溝礦某采區(qū)，工作面標(biāo)高1 350～1 420 m，平均為+1 390 m，傾斜長(zhǎng)度289 m，走向長(zhǎng)度1 282 m，煤層地層傾角在1°～3°之間，平均為2°，為近水平煤層；回采工作面北部為采區(qū)東翼主運(yùn)和東翼輔運(yùn)大巷，西部為采區(qū)主運(yùn)大巷，其南部為主斜井和風(fēng)井以及部分采空區(qū)，東部為F117 斷層[1]。

該工作面煤層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，從工作面的兩順槽掘進(jìn)探的煤層厚度和工作面上的鉆孔可以分析得出，該工作面煤層厚度在7.0～9.5 m 之間，煤層厚度平均在8.5 m，夾矸的厚度為0.2～0.3 m，并且有3 層夾矸，夾矸主要是硬度不大、顏色灰黑的泥巖和炭質(zhì)泥巖。

1.2 回采工作面地質(zhì)水文情況

該煤礦回采工作面頂?shù)装宓膸r性特征見表1。

表1 工作面頂?shù)装寰C合巖層

該煤礦回采工作面范圍內(nèi)要繼續(xù)掘進(jìn)多條老巷，一般老巷內(nèi)都存在大量積水，在進(jìn)行安全回采前，需要先進(jìn)行疏放水，以保證工作面回采時(shí)，不受地下積水災(zāi)害影響。受頂板為砂巖的影響，局部回采工作面嚴(yán)重滲水，經(jīng)估算涌水量在6～18 m3/h之間，需在回采工作面安裝相匹配的排水管路，現(xiàn)場(chǎng)需配備足夠的排水設(shè)備（水泵），以保證及時(shí)全部排完涌水。

回采過程中要及時(shí)排水以控制水壓，可以通過在兩順槽低洼部分區(qū)域開挖臨時(shí)排水溝和水倉等措施來完善排水系統(tǒng)，回采時(shí)要安排專人值班觀察并及時(shí)上報(bào)涌水量突發(fā)情況。

2 深孔爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)原理及應(yīng)用

深孔松動(dòng)爆破的原理是：在半無限介質(zhì)中，炮孔內(nèi)的炸藥爆炸后，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)沖擊波和大量高溫高壓爆生氣體，由于爆炸產(chǎn)生的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過介質(zhì)的動(dòng)抗壓強(qiáng)度，使得炮孔一定范圍內(nèi)的介質(zhì)被強(qiáng)烈壓縮、粉碎，形成壓縮粉碎區(qū)（過度粉碎區(qū)）[2-3]。在爆生氣體壓力驅(qū)動(dòng)下，裂隙始終朝著壓力或應(yīng)力低的方向擴(kuò)展，也就是朝著遠(yuǎn)離炮孔的方向延伸擴(kuò)展，再沿炮孔軸向擴(kuò)展形成裂隙帶，該裂隙帶破壞了巖體的整體性，達(dá)到了爆破卸壓的目的[4]。

3 深孔爆破方案

3.1 爆破方案及參數(shù)設(shè)計(jì)

目前強(qiáng)制放頂方法主要有平行工作面深孔強(qiáng)制放頂、鉆孔垂直工作面的強(qiáng)制放頂和超前深孔爆破預(yù)松頂板的強(qiáng)制放頂[5]。在前期，該煤礦的回采工作面已開采了一定范圍，此次回采工作面的爆破放頂方案是采用沿順槽工作面風(fēng)巷和機(jī)巷，鉆鑿與工作面平行的超前深孔來裝藥爆破放頂?shù)脑O(shè)計(jì)方案。此次回采工作面相關(guān)爆破設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)見表2。

表2 爆破參數(shù)表

3.2 爆破網(wǎng)路

為了確保該煤礦回采工作面的爆破網(wǎng)路安全并使炮孔全部起爆、不產(chǎn)生盲炮，此次爆破設(shè)計(jì)選擇串聯(lián)起爆法。為避免拒爆情況的發(fā)生，設(shè)計(jì)每個(gè)炮孔中裝同一段雷管兩發(fā)，每發(fā)雷管單獨(dú)使用炮線引入孔外，兩發(fā)雷管并行插入炸藥中，保證安全高效地完成此次爆破任務(wù)。

3.3 起爆點(diǎn)位置及炮孔裝藥和封孔

1） 此次爆破設(shè)計(jì)起爆點(diǎn)位于大于爆破規(guī)程要求的距離爆破點(diǎn)200 m 以上的機(jī)巷內(nèi)，屬于長(zhǎng)距離安全起爆。

2） 本次爆破首次設(shè)計(jì)所有炮孔采用連續(xù)裝藥方式裝藥；封堵炮泥的材料本著就地選材、節(jié)約成本的原則，采用當(dāng)?shù)孛芊庑Ч己玫狞S泥；孔口用封堵效果良好的風(fēng)動(dòng)封孔機(jī)進(jìn)行有效封堵。

3.4 新型分段式裝藥爆破試驗(yàn)方法

在煤礦回采爆破施工后期，進(jìn)行了采用分段式裝藥方式的爆破試驗(yàn)。封堵孔口的設(shè)備材料和封堵方法等都不變。試驗(yàn)中，用空氣袋進(jìn)行分段間隔裝藥，為了進(jìn)一步減少用藥量和提高爆破效果，在起爆雷管部位加上了改裝后的加強(qiáng)帽。通過對(duì)比，此新型分段式裝藥爆破試驗(yàn)方法能夠降低成本近20%，巖塊過度粉碎情況得到有效緩解，且爆破塊度更為均勻。

4 結(jié)束語

本次回采工作面的深孔爆破設(shè)計(jì)，在充分分析了山西五家溝煤礦的復(fù)雜地質(zhì)狀況的前提下，通過應(yīng)用深孔爆破強(qiáng)制放頂?shù)募夹g(shù)原理，合理設(shè)計(jì)出該礦回采工作面的深孔爆破方案，并且成功設(shè)計(jì)出新型分段式裝藥爆破試驗(yàn)方法，為安全高效地完成五家溝煤礦的生產(chǎn)任務(wù)提供了有力的技術(shù)支持，保障了該礦生產(chǎn)進(jìn)度的正常進(jìn)行。