副井井筒远距离爆破技术揭煤方案

刘清涛

（郑州煤电股份有限公司告成煤矿，河南 登封452477

1 工程概况

告成煤矿始建于1990年，设计生产能力0.9Mt／a，可采储量92.7Mt。2009年技术改造后能力提高到1.5Mt／a。南翼副井井筒井口标高＋248.5m，净直径7.0m，净断面38.5m2，掘进断面50.3m2，工程量为687.4m，采用钢筋混凝土砌筑支护，混凝土标号为C40。其中井颈8.5m，壁厚1800mm；井颈下部18m段壁厚为800mm，井身段635.9m，壁厚550mm，双层钢筋混凝土；壁座高度2m，壁厚1000mm；井窝25m，双层钢筋混凝土，壁厚550mm；管子道底板标高－405.4m，马头门底板标高为－413.9m。

2 地质概况

1）地层

根据井筒实揭地质资料分析，二1煤层顶板为滑动构造破碎带，其上为三叠系砂岩含水层，煤层底板为深灰色、灰黑色砂质泥岩。

2）地质构造

根据井筒周边钻孔资料分析，该区域二1煤层顶板以上受滑动构造影响，地质条件较复杂，煤层厚度变化大，顶板岩石破碎。根据钻探资料显示，揭煤区域煤层顶板以上发育1～2层煤线，二1煤层有出现夹矸现象。

3）水文地质情况

根据井筒实揭水文地质资料及超前探测资料分析，二1煤层顶板三叠系砂岩含水层水量较大，在掘进过程中进行了超前预注浆及壁后注浆，目前顶板涌水量在10m3／h左右，揭煤区域位于滑动构造破碎带，富水性较弱，对揭煤不会产生较大影响。

4）二1煤层赋存情况

该区域受滑动构造影响，煤层顶、底板起伏变化大，根据钻探资料，煤层走向近东北，倾向近东南，煤层厚度9.7 m左右，倾角为6°～18°。

3 揭煤区域突出危险性预测

根据告成煤矿煤与瓦斯突出危险区域划分，南翼副井井筒揭煤工作面位于突出危险区。根据距离煤层约20m处实探煤厚及揭露瓦斯资料分析，煤层厚度约9.7m，钻孔施工过程中无喷孔、顶钻等瓦斯异常现象，实测钻屑瓦斯解吸指标Δh2max＝100Pa（湿煤），煤层瓦斯含量为Wmax＜2.5m3／t，认定为无突出危险工作面。可直接掘进至距煤层法向距离2m位置处，用钻屑瓦斯解吸指标法进行最后验证，经实测钻屑瓦斯解吸指标Δ2hmax＝80Pa（湿煤），确认无突出危险后采用远距离爆破揭穿煤层。探测钻孔布置见图1。

图1 南翼副井井筒超前探测钻孔设计

4 远距离爆破揭煤技术实施方案

1）安全岩柱的确定：按照《防治煤与瓦斯突出规定》第64条规定，立井工作面从掘进至距突出煤层的最小法向距离5m开始，必须采用边探边掘措施，保证工作面到煤层的最小法向距离不小于爆破揭开突出煤层前要求的最小距离。

采用远距离爆破揭开突出煤层时，要求立井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离为2m（倾斜、缓倾斜煤层）。

2）爆破起始位置确定：根据超前探测钻孔资料分析，在井筒掘进至623m深度时工作面距离二1煤层法向距离为2m。

3）施工要求：掘进至煤层顶板法距2m时停头，并加强井帮支护。远距离放炮炮眼施工前，将井底矸石全部出尽，临时支护紧跟迎头。

4）远距离爆破揭煤爆破参数设计及安全技术措施：

（1）采用FJD－6.7型伞钻凿岩机打眼，岩眼深度控制在距煤层顶板0.2m。若打眼误穿过煤层，必须用炮泥封填，封填长度不低于煤层与岩层分界处以上0.2m。

（2）装药与爆破：采用正向装药、正向爆破，穿岩煤眼要求岩眼和煤眼间用炮泥隔开，长度不少于250mm。

（3）装药前必须用压风扫眼，装药时用炮棍将药卷轻轻推入，不得冲撞或捣实。

（4）严禁打眼与装药平行作业。装药必须由经过训练的班组长协助放炮员进行，连线、检查线路和通电工作只准放炮员一人操作。

（5）装药前和爆破前有下列情况之一的，严禁装药、爆破：①井筒工作面的控帮距离未紧跟迎头的。②爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到0.8%时。③工作面风量不足。

（6）所有炮眼在炸药与封泥间必须装1～2个水炮泥，封泥必须密实地装填至孔口。

（7）远距离爆破前，对所有不装药的钻孔必须严密封闭孔口，孔内用黄土充实。

（8）爆破器材选择：①选用煤矿安全水胶炸药，药卷规格为：Φ45mm×500mm×0.5kg。②采用铜脚线毫秒延期电雷管，脚线长度不小于6m，并不得跳段使用，一次全断面起爆，起爆地点设在地面。③在地面安全地点用高频电磁放炮器起爆。放炮母线采用专用电缆，型号为U3×25＋1×6，并尽可能减少接头，以减少放炮母线电阻，连接头必须用黑胶布包裹，严禁有明接头，吊盘以下至工作面选用4mm2铜芯电缆。

（9）爆破参数选择：岩眼、穿岩煤眼间隔布置，岩眼深度以距离煤层顶板200mm为准，打入煤层部分，要用炮泥充填。煤眼要进入煤层不少于1000mm，所有炮眼要求在炸药与封口炮泥间装2个水炮泥。

（10）炮眼深度：按照《煤矿安全规程》规定远距离爆破采用正向装药结构，直眼掏槽，全断面一次性装药，一次起爆。

井筒揭煤炮眼布置及爆破参数见图2、表1。

图2 南翼副井井筒揭煤炮眼布置

（11）起爆方式：联线方式为串并联，在地面安全地点用高频放炮器起爆。放炮、警戒位置，停电、撤人范围要求：①放炮起爆位置以南翼副井井口为中心周边25m以外安全地点。②放炮前，切断南翼副井井筒及井口以外20m范围内除局部通风机外的所有电气设备电源，并在距南翼副井井口周边25m以外设专人警戒，警戒区以内严禁有人。③起爆后等30min，待炮烟吹散，根据监控终端显示工作面迎头及回风流瓦斯浓度均小于0.2%时，先由救护队员佩戴呼吸器进入工作面查看揭煤效果及支护、残炮、有害气体浓度等情况，确认无异常情况后，瓦检员、放炮员、班组长到工作面进行查看，确认无安全隐患后，撤除警戒、送电及工作面恢复作业，副井井筒成功揭煤。

表1 揭煤爆破参数

5 结语

通过科学、合理布置炮眼和爆破参数设计，在揭煤期间采取远距离放炮安全防护措施，于2012年12月5日告成煤矿南翼副井井筒成功揭煤，为矿井今后井巷揭煤提供了宝贵的经验。