柳巷煤矿顶煤弱化方案研究

胥月剑

（徐州矿务集团有限公司,江苏 徐州 221000）

0 引言

柳巷煤矿30101工作面采用一次采全厚综采放顶煤采煤法，采高3.8m，放煤高度6.7m。由岩石力学实验测试结果可知，工作面顶煤较硬，单轴抗压强度达到25.71MPa。为了保证工作面回采过程中顶煤顺利垮落，提高顶煤回收率，需对顶煤采取深孔爆破弱化处理。

1 措施巷炮孔布置

如果通风问题可以很好解决，可采用走向布置措施巷的方式，根据工作面倾斜长度150m需布置两条措施巷，两条措施巷间距77m，措施巷底板距工作面支架顶梁为3.3m，措施巷为矩形巷道，宽4m，高2.6m，则巷道上方还有顶煤0.8m，锚杆支护。在此措施巷两帮打孔爆破，措施巷两帮炮孔靠近顺槽侧处理长度为22m，两边距运输与回风顺槽各留8m的保护距离以防止爆破时破坏巷道，两措施巷间的炮孔长度为36m，工作面中部留5m未处理以免炮孔贯穿。炮孔采用三花眼布置，其中底孔的俯角为1°，仰孔的仰角为2°。深孔爆破施工过程当中所用炸药被筒直径为75mm，炮孔直径为94mm。

2 深孔爆破施工工艺

（1）钻孔。顶煤爆破施工中，炮孔多为近水平（1～2°）施工，钻头及靠近钻头附近的钻杆在自重作用下会发生一定程度的下沉，另一方面钻头与钻杆整个钻具处于两端受压状态将进一步加剧炮孔钻进过程中的下沉。由于钻孔在钻进过程当中发生下沉，炮孔后半段与水平面的夹角为负，造成抛空的排渣困难。

为了减少钻机在钻进过程中炮孔的下沉量，应在钻杆上加装定中器，定中器外管接触孔壁起支撑钻杆的作用，确保钻杆居中。内管和外管之间由辐射状支撑筋连接，确保钻进过程中的排渣顺畅。在钻头后面安装一个定中器，以确保钻头减少径向切削，后面距钻头3～6m处加一个定中器，防止钻杆弯曲接触孔壁。此外，为了将炮孔中的煤渣排净，减小装药阻力，钻机钻进到指定深度后应继续空钻5min，利用高压水将炮孔中的煤渣排出。

（2）装药前探孔。装药前需先用炮棍探孔，炮棍采用双抗（抗静电、抗燃烧）PVC管体材料制成，每节2m长，炮棍头直径φ90mm，炮棍杆体直径φ75mm，此过程十分关键，必须用炮棍一节一节连接好，深入孔内探测炮孔深度，并有专人记录孔深，预知孔深对装药量确定及封泥长度十分关键。

（3）装药。利用炮棍将装满炸药的炸药被筒一节一节的送入孔内，推送炸药被筒时记录好装入被筒个数，确保留够6m的封孔长度。

（4）封孔。炮泥的制作：在炮泥制作过程中，避免 加入过多的水，造成封泥的强度较低。因此，炮泥的制作过程中应严格控制水的加入量，在炮泥能成形的情况下尽量减少加水量；炮棍：炮棍应加装一个直径较大的接头（75～80mm为宜），以便在封孔的过程中能够方便快速的将炮泥捣实。若炮棍的头较小，则在捣炮泥的过程中，炮棍容易插入炮泥中，无法将炮泥捣实；封孔：封孔时每封入一节炮泥（长度约300mm），就要用炮棍将炮泥捣实，确保封孔质量。炮泥长度不宜过长，避免封孔时一次封入的炮泥长度太长且捣实力度不够，造成封孔质量太差。

（5）炸药起爆。炮孔起爆采用“局部并联、整体串联”的方式进行，即每个炮孔中装入2个雷管，孔内雷管采用并联的方式连接，孔与孔之间采用串联的方式进行。炸药起爆时每次起爆的炮孔数量不超过4个，起爆从靠近工作面的炮孔开始向远离工作面侧逐渐起爆。

3 安全技术措施

3.1 防止爆炸冲孔措施

靠近炸药串的堵孔炮泥长度均不得小于5m；炮泥使用专用堵孔工具由人工顶推至孔内并捣实。

3.2 防止爆炸火焰外泄措施

每一个炮孔在充填堵孔的主要工作结束后，孔口处应预留不小于0.2m的空段，用于放置连接好的导爆索及毫秒延期电雷管，最后用炮泥将孔口预留段封堵密实，防止毫秒延期电雷管及出露在堵孔炮泥外的少量导爆索起爆时产生的火焰。

穿过堵孔炮泥的导爆索在起爆时会产生约Ф15mm孔径的空洞，但由于炸药爆炸的瞬间会使封孔炮泥被压缩密实，装药段产生的爆炸气体通道被切断，因而消除了空洞的影响。

3.3 防止拒爆、早爆、迟爆等措施

（1）为防止拒爆的产生，每一个炮孔内放置两根导爆索，保证炸药的充分起爆。雷管的聚能穴朝向与导爆索传爆方向必须一致；

（2）导爆索与炸药串每间隔1m用电工胶布捆绑固定，以防止传爆不良而造成炸药卷拒爆；

（3）炸药卷采用丝扣连接方式，向孔内装药时必须拧紧，用炮棒采用人工顶推的方式将炸药送入孔内，严禁锤打冲击炮棒，严禁利用钻孔设备装药；

（4）导爆索应按需要长度在装药前用电工刀加工切好，严禁在装入炸药串后再切断导爆索，严禁用剪刀或钢锯条去剪断或锯断导爆索；

3.4 防止摩擦静电引爆炸药的措施

（1）为便于装药，炸药采用圆筒包装，炸药筒之间采用丝扣连接方式。为避免出现装药过程中由于炸药卷与孔壁发生摩擦所产生的静电引爆炸药，采用抗静电塑料筒包装炸药；

（2）采取湿式凿岩作业，装药前用水冲洗炮孔，以减低静电的危害。

（3）在向孔内输送炸药过程中，其推送速度不得大于0.5m/s。

3.5 防止有毒有害气体的措施

由于采取有效的封孔措施后，爆炸生成的气体不会外泄，随着爆炸裂隙的产生并随同原生裂隙的扩展，孔内压力和温度将缓慢降低。随着回采工作面的推进，岩体中原岩应力场受采动应力的影响，使得原生及人工裂隙不断的扩展和分支，孔内气体将逐渐释放并吸附于裂隙表面。当炮孔所处的岩体位于老塘内而垮落时，剩余微量的气体将因工作面的有效通风而稀释。因此特采取以下措施：放炮后经通风30分钟之后，安监人员方可进入检查放炮地点及回采工作面，确认安全后，其他人员才能进入作业地点；上、下顺槽及回采工作面的风量必须达到设计要求的风量；工作面及回顺巷道内必须安设喷雾洒水设施并切实执行；工作面预爆破处理坚硬顶板的装药位置必须位于顶板岩体内，装药末端距支架的垂直距离不得小于5m。

[1]徐永圻．煤矿开采学(修订本)[M]．徐州: 中国矿业大学出版社，1999．

[2]张永吉．煤层注水技术[M]．北京: 煤炭工业出版社，2001．