深孔预裂爆破在综采工作面过无炭柱期间的应用研究

秦小峰

（汾西矿业集团高阳煤矿，山西 孝义 032300）

1 工作面概况

31109工作面开采太原组9-10-11号煤层，煤层最小厚6m，最大厚8.4m，平均7.76m。煤层结构为3.1（0.2）1.45（0.1）2.08（0.1）0.73（三层煤厚，括号内为夹矸厚度），煤层结构复杂，倾角平均6°。煤种为瘦煤，稳定可采。煤层基本顶为6.02m的灰岩，直接顶为1.93m的灰岩，直接底为0.72m的粘土泥岩，基本底为5.96m的中砂岩。工作面回采过程中将揭露2条断层和4处陷落柱，见表1、图1。

2 深孔预裂爆破方案

2.1 爆破预裂原理

针对31109工作面材料巷揭露的Z2无炭柱，采取在顺槽内垂直于煤帮且平行于工作面向无炭柱内打眼，然后装药封泥后再进行爆破，爆破后炮孔1m半径范围内的岩石松动裂开，采煤机截割过程中，可以直接将无炭柱内的岩石割碎运走，进而提高过无炭柱期间的回采效率。

表1 工作面地质构造情况

图1 31109工作面平面示意图

2.2 爆破炮眼设计

根据现场考察情况，陷落柱Z2比较适合在顺槽钻孔爆破的办法来处理。由于工作面采高最小为2.6～2.7m，在采用超深孔爆破后，必须保证支架能顺利通过，因此，本设计取超深孔之间的距离为2m，并采用“之字形”布孔。为了保证顶板的完整性，布孔时，上部眼离中线200mm，下部眼离中线300mm即可，见图2。

陷落柱在勘探时均存在一定误差，很难预计其边界范围，因此，为了保证在采用超深孔爆破后能一次处理到位不留岩梗，根据勘探情况，超深孔的孔深均采用见煤收钻的办法来决定。

图2 31109工作面Z2无炭柱深孔预裂爆破炮眼布置图

2.3 爆破参数

根据预裂爆破的装药特点，即炮孔内采用连续装药结构，装药量可以根据炮孔长度计算出装药的药包个数，再乘以每个药包的药量即可。

根据现有装药壳体的设计，每个壳体装药3.0kg左右。为了保证安全，一次爆破总药量不宜大于200kg。根据以上孔网参数，针对Z2无炭柱总共起爆25次，最小单次药量99kg，最大单次药量198kg。

装药采用正向装药方式，眼底为带引绳的底药，中间为装满炸药的被筒，眼口为装两发同段并联雷管的起爆药管。引线药管乳化炸药装填完毕后将2支同段雷管并联后装入药管，雷管脚线与母线连接，连接处使用防水胶布缠绕，将一段母线至少绕三圈并装入药管内，后将药管盖装上，并用透明胶布粘紧，防止装药时脱落。

2.4 钻孔设备

采用ZRZ31.5-210/300架坐式液压钻机两台，钻探深度150m，配套使用Φ80mm硬质合金削型钻头，Φ80mm的钻杆，全部使用风力（水力）排粉，钻孔均采用无芯钻进。

2.5 爆破工艺流程及注意事项

（1）工艺流程

打孔—清孔—探孔—装药—填塞—防护—爆破—收尾。

（2）注意事项

① 装药前需进行炮眼清渣处理。使用专用铝合金管配合压风和水清理炮眼内的岩渣，根据炮眼打孔长度确定铝合金管使用长度，逐根连接反复清理，保证整个炮眼内部的渣全部清理干净。最后使用压风将炮眼内的水全部吹出炮眼。

② 清孔完毕后，用探头进行探孔，并记录孔的深度，然后计算每个孔的装药长度。

③ 炸药使用矿用二级乳化炸药，装药的被筒采用PVC材质制作而成，长度为1m，壁厚1.5mm，外直径为63mm，其一端为外螺纹扣塑料盖，一端为内螺纹扣塑料盖。

往被筒内装药，要求装药紧密夯实，孔口位置不能留空隙，把药填满后盖上后盖，把后盖挤压出来的炸药清理干净。装药过程中，由于炸药是胶体状态，需用力（不能过大）高频振动被筒，将被筒内残留的气体排出，保证被筒内炸药的稳定传爆。

④ 炮眼深度小于6m不装药爆破，炮眼深度7m装药4m封泥3m，炮眼深度8m装药4m封泥4m，炮眼深度9m装药4m封泥5m，炮眼深度10m装药5m封泥5m，装药11m及以上使用6m封泥。填塞炮泥要填至孔口位置，距离孔口20～30cm，孔口不能留太长，以免影响炮泥堵塞效果。

⑤ 放炮之前，要在炮眼前挂两道皮带进行防护，以免发生冲孔造成设备损坏，尤其是在有管线、设备处要加强防护。

⑥ 装药前、装药后用雷管检测仪测试雷管，为了保证安全，一次爆破总药量不大于200kg，根据每孔装药量决定每组起爆孔数。

⑦ 装药过程中使用胶带将引绳缠在第一支药管上，保证栓紧不会脱落。在装药管过程中，将引绳拉紧顺着药管进入炮眼，保证引绳不能打结。引绳长度要提前计算，大于炮眼深度1m。

⑧ 开炮必须严格执行“一炮三检制”和“三人联锁放炮制”，设好双向警戒，直线距离不少于200m，拐弯距离不少于150m。

3 应用效果

31109工作面过无炭柱期间采取爆破预裂配合采煤机平推通过的方式，大部分的岩体已达到了预期效果。煤机截割过程中，可以直接将无炭柱内的岩石割碎运走，只需对大块岩石进行补炮处理，平均每班打眼20个，日循环刀数由2刀增加至4刀煤，生产效率提高了一倍，产生了良好的经济效益，节约了时间，减少了工人劳动强度，为今后工作面过无炭柱提供指导方向。