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深孔预裂爆破在综采工作面过无炭柱期间的应用研究

2019-12-27秦小峰

山东煤炭科技 2019年12期
关键词:炮眼雷管药量

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。

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