松动爆破卸压技术在煤炭开采中的应用

汪国华，王高飞，高建成，田慧玲，胡海峰

（1.中平能化集团平顶山平煤设计院有限公司， 河南平顶山市 467000；2.中平能化集团瓦斯研究所，河南平顶山市 467000；3.平顶山工业职业技术学院， 河南平顶山市 467000）

松动爆破卸压技术在煤炭开采中的应用

汪国华1，王高飞1，高建成2，田慧玲3，胡海峰1

（1.中平能化集团平顶山平煤设计院有限公司， 河南平顶山市 467000；2.中平能化集团瓦斯研究所，河南平顶山市 467000；3.平顶山工业职业技术学院， 河南平顶山市 467000）

某矿己15－13330机巷抽排巷采用松动爆破卸压技术，以消除在突出煤层中掘进时的突出危险，介绍了其松动爆破钻孔的装药结构及设计方案，并实测机巷过未松动爆破区段瓦斯参数，初步分析认为松动爆破抽放工作取得了较好的效果。

松动爆破；煤层卸压；穿层钻孔；瓦斯抽放

0 前 言

松动爆破是煤矿在突出煤层中掘进时消除发生突出危险的一种新方法。在煤层抽排巷中向突出煤层打穿层钻孔，对煤层进行松动爆破，使设定做煤巷的煤层中的条带突出煤层处一定范围内的煤体得到松动，使该处煤层上的矿压向外转移，同时，成倍地提高煤层的透气性，对煤层瓦斯进行排、抽放，并达到一定的抽放率，则煤层的坚固性得到提高，以消除在突出煤层中掘进时的突出危险性，不发生诱导突出和延期突出，确保安全生产，提升矿井安全水平。该技术可加快掘进速度、确保采掘正常接替、充分发挥矿井的生产能力，并取得良好的安全和经济效益。因此，穿层钻孔松动爆破措施适合在某矿己15－13330机巷抽排巷实施。

1 矿井概况

1.1 工作面概况

该采面位于己三扩大采区东翼下部，西起采区上山，东至9勘探线东200m处，南邻正在回采的己15－13310采面，北部尚未开发。采面设计走向长1300m，南北倾斜宽186.5m，采高3.1m，可采储量93.6万t。该采面标高－460～－570m，地面标高＋74～＋76m，埋深534～645m。己15—13330工作面瓦斯压力为1.5～2.0MPa，瓦斯含量20～22m3／t。己三扩大采区突出危险区在－450～－550m，根据突出危险等级划分，该工作面按突出危险管理。

1.2 煤层赋存情况

开采煤层属半光亮型焦煤。根据己三扩大轨道上山和己15—13310采面机巷揭露的资料看，煤层厚度较稳定，为2.2～3.5m，平均3.1m。煤层倾角为10°～18°，平均11°，东缓西陡。采面走向上呈里高外低，属俯采，俯角2°左右。

2 松动爆破钻孔设计

2.1 松动爆破孔装药结构

松动爆破使用炸药和雷管的数量依据每个爆破孔的深度和穿煤长度而定。采用多炮头引爆的方法，即每4卷药中至少有1个炮头，每个炮头使用2发电雷管并联，每个炮头之间采用串联的方法连接。

松动爆破孔送药具体方法是：使用Φ40mm PVC管作套管，将所有炸药及炮头装入PVC管内，再一根接一根穿入放炮线向孔内送。设计爆破位置为己15煤层中。装到设计位置后，使用炮泥对孔口进行封孔，封孔长度不得低于2m。钻孔装药结构如图1所示。

2.2 松动爆破钻孔设计

本次设计采用从己15－13330机巷抽排巷向己15－13330机巷掘进前方施工松动爆破及卸压抽放钻孔，钻孔布置如图2所示，其中3＃、5＃为松动爆破钻孔，孔径为75mm，垂直巷道上帮布置，终孔位置控制到己15－13330机巷上、下帮巷道轮廓线以外15m内。钻孔参数见表1，孔深以现场实际深度为准。

3 松动爆破效果分析

（1）对松动爆破的增透范围进行了测定。松动爆破增透半径为4m。对松动爆破钻孔前后8m范围的钻孔在松动爆破前测定瓦斯浓度，松动爆破后再次测定该钻孔的瓦斯浓度，然后进行对比分析，如图3所示，得出松动爆破钻孔的增透范围。

图1 松动爆破钻孔装药结构

图2 己15－13330机巷抽放巷水力割缝穿层钻孔布置

（2）对松动爆破钻孔卸压范围进行了测定，松动爆破卸压半径为25m。观察机巷未松动爆破区段（50m距离）的工作面煤体赋存情况及煤的软硬程度，发现已掘进的未松动爆破的30m的煤体较硬，煤的坚固性系数增大，松动爆破卸压范围影响到了该区域，且2个松动爆破钻孔中间相错50m，而这50m距离的煤体都发生了变化，说明松动爆破卸压范围至少为25m。

表1 穿层钻孔参数

（3）机巷抽排巷适合抽放负压为160mmHg。经过一段时间摸索发现：该地点抽放负压小时，钻孔中的水抽不出来，抽放浓度低；抽放负压过大时，抽放浓度也低，都影响抽放效果。经现场实验发现，160mmHg负压既能保证抽放浓度，又能保证钻孔不被抽漏气，满足了抽放效果的要求。

图3 机巷松爆前后瓦斯压力曲线

（4）机巷过未松动爆破区段过程中，频繁出现瓦斯涌出量大和测试超标情况。测试其松爆后的钻孔瓦斯涌出初速度（q值）与钻屑量指标（s值），与之对比，如图4、图5所示。从图中均可明显看出松动爆破抽放工作取得了较好的效果。

4 应注意的问题

（1）在未松动爆破区段（50m距离）内瓦斯涌出量大。在今后的工作中，需进一步研究的是：该现象是松动爆破时把瓦斯从这个区域驱赶到了另一个区域造成的，还是因为抽放效果差造成的。初步判断是后者，但在今后的工作中需要给予验证。

（2）之后应及时收集数据，并在图纸上准确标注，及时下发地质预报，为机巷的安全掘进做好指导工作。对出现异常情况的钻孔，要及时采取相应措施，防止事故的发生。

图4 松爆前后机巷q值对比曲线示意

图5 松爆前后机巷s值对比曲线示意

（3）该巷道高度及宽度不能满足打钻的要求，给打钻工作带来一定难度，并且造成了安全隐患。巷道高度低，大角度的钻孔无法执行，最大只能达到60°；巷道宽度不够，造成4型钻机一部分在皮带底部，大角度钻孔调不起来，且在施工单位开皮带时，皮带容易将钻机拖动，伤到打钻人员。

（4）抽放负压低，造成抽放效果差。己三抽放泵站里的泵因减速机油封损坏，漏油严重，无法正常运行；将抽放系统调到了中间泵上，而中间泵也是带故障运行，负压只能调到90mmHg；且外泵更换地基还没有安装好，种种原因导致无法调至合适负压，因此造成抽放效果较差。

（5）今后应进一步推行新型封孔技术，解决封孔漏气难题。

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2012－01－18）

汪国华（1983－），男，安徽安庆人，硕士，从事采矿设计方面的工作，Email：wgh5240＠163.com。