深孔爆破落煤工艺在倾斜煤层煤柱回收工作面的应用

类成楠 黄 彪 王建鹏

（内蒙古福城矿业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 016200）

1 工作面概况

福城矿业公司1902S 工作面1#面位于+520m水平一采区南翼原1902S（外）工作面北侧，回风巷为原1902S 补回风巷，运输巷开门点位于1902S补回风巷B5 导线点以东30m，按照真方位角194°掘进520m，工作面北至回风立井保护煤柱。工作面平均走向长461.5m，平均倾斜长30m，工作面埋深332.4～353.4m。工作面开采九层煤，分为上、下分层，分层界为0.15～0.6m 砂岩，上分层厚度平均1.20m，煤层有益厚度3.50m，总体厚度4.25m。煤层平均倾角30°，直接顶为平均厚度2.85m 的灰岩，基本顶为平均厚度9.75m 的泥岩，底板为平均厚度4.32m 的粉砂岩。

2 采煤方法

2.1 采煤方法

采用倾斜短壁后退式深孔爆破落煤方法，全部垮落法管理顶板。

工作面上顺槽布置用于牵引扒装机的回头轮和巷道超前支架，下顺槽布置胶带输送机、刮板转载机、扒装机、超前支架等设备，工作面内布置有钢丝绳牵引的扒斗，如图1。

图1 工作面设备布置示意图

2.2 采煤工序

（1）安装设备：扒装机、超前支架、扒斗、刮板转载机、胶带输送机等；

（2）爆破落煤：按照爆破方案，从下顺槽沿煤层倾斜方向向工作面施工深孔，进行装药爆破落煤；

（3）装、运煤：启动皮带输送机、刮板转载机，打开转载机放煤口，启动牵引绞车往复扒斗，将爆落的煤炭经由放煤口扒至刮板转载机，再经胶带运输机运走，完成一个采煤循环；

（4）设备前移：拉移超前支架、转载机、皮带机尾。

3 深孔爆破落煤方法

3.1 钻孔装备

表1 钻机主要参数

配备便携式激光定向仪，确保钻孔方位准确。

3.2 爆破材料

二级煤矿许用水胶炸药T-320，药卷直径Ф27mm， 炸 药 密 度0.95～1.25t/m3， 药 卷 长 度40cm，单药卷质量320kg。

选用1～5 毫秒延期电雷管。

3.3 爆破参数

根据钻机型号、水胶炸药药卷直径等参数，同时还应考虑一次爆破循环落煤量乘以松散系数后的碎涨体积应不至于充满巷道，导致松散煤块堵塞下端头，造成放煤困难及通风不畅。

（1）炮孔直径采用Ф27mm 药卷，对应施工Ф42mm 钻孔。

（2）装药密度及不耦合系数：已知炮孔直径Ф=42mm，T-320 水胶炸药药卷长度400mm，单药卷质量为0.32kg，计算得到装药密度Δ=578kg/m3，不耦合系数为1.56。

（3）装药系数及密集系数：参考工程经验及现场实际情况，装药系数τ取0.8，密集系数m取1.2。

（4）单耗：根据现场煤层普氏系数f=2，参考露天深孔台阶爆破单耗取值表，单耗确定为q=0.2～0.25kg/m3。考虑到现场爆破落煤与台阶爆破相比，夹制作用更大，因此，需加大单耗取值。在第一次试验时，取q=0.5kg/m3，以保证能够崩落成功，随后可根据块度调整单耗。

（5）孔网参数抵抗线及孔距：

根据装药量平衡原理：

对于本次现场实际情况，l=H，因此，上式简化为：

可求得W≈1m，a≈1.2m。

根据试算情况，归纳爆破参数如表2。

表2 爆破参数试算表

（6）炮孔布置方案：试验初期，单次爆破循环进尺暂定为1m，待观察效果后再动态调整。

炮孔布置可分为两个方案：

方案1：从上区段回风巷及下区段运输巷向各自的实体煤侧打对向炮孔，炮孔长度不大于15m，两侧炮孔尽量对称，且不能打透。所有炮孔装药完毕后同时起爆。

方案2：从上区段回风巷及下区段运输巷向各自实体煤侧打对向炮孔，运输巷炮孔长度控制在20m，回风巷炮孔长度控制在10m。两侧炮孔尽量对称，且不能打透。所有炮孔装药完毕后同时起爆。

图2 为沿煤层走向单次爆破循环炮孔布置图，炮孔间距根据煤层倾角30°计算得到。现场实际间排距需根据施工效果逐一调整。

上下巷炮孔长度可根据现场钻孔实际情况进行调整，调整后需对各孔装药量进行相应的修正，炮孔装药量计算参考值见表3。

图2 上、下巷沿煤层倾向钻孔布置图

表3 上下巷炮孔装药量计算参考值

通过对以上三种炮孔布置方案的试验，综合对比钻孔准确性、钻孔施工效率、装药难易程度、爆破效果等，最终确定采用方案2。

3.4 爆破施工安全

（1）炮孔检查。需检查炮孔成孔质量，要求开孔位置、角度准确，满足炮孔偏斜度要求，并测量钻孔的实际深度，清理钻孔内煤（岩）粉渣。

（2）装药。以刚性PVC 管为载体，在PVC 管内装入柔性的炸药、煤矿许用电雷管和炮泥，然后将已装入炸药、电雷管和炮泥的PVC 管一节一节地装入炮眼内。

（3） 填 塞。 填 塞 长 度 根 据 经 验 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，掺水量不超过20%。为保证爆破效果，根据孔径定制专用木楔加强封堵效果。

（4）联线。炮孔内的同一段药包上的两枚雷管及各段药包间的雷管均采用并联连接，联结母线前先对母线进行导通试验，导通合格后方可进行下一步操作。

（5）起爆。由于装药量多，起爆时人员应撤离爆破地点200m 之外，且与爆破地点所在巷道不在同一中心线上。到达安全距离后，先对导线进行导通试验，导通合格后再一次性起爆。

图3 装药结构图

图4 起爆点位置图

4 扒煤工艺

在工作面运输顺槽转载机平槽上安装一台耙装机，通过耙斗在工作面内上下往复运动，带动煤体向下运动，落到刮板转载机内。上平巷超前支架和下平巷超前支架各安设导向轮实现拐弯扒装。

5 结语

（1）增采煤量

式中：

m-开采煤量，t；

c-平均倾斜宽度，30m；

L-可采走向长度，461.5m；

h-有益煤厚，3.5m；

r-容重，取1.4t/m3；

80%-工作面回采率。

增加产值1571.4 万元。

（2）倾斜煤层无人工作面开采方案的实施，实现了1902S（外）面未开采区域遗留煤柱资源的开采回收，探索了技术参数和安全作业工序，为同类遗留煤柱的开采回收提供了技术保障。