新型材料替代炮泥封孔技术研究

王 风 琨

（霍州煤电集团亿隆煤业，山西 霍州031400）

顶板预裂爆破是处理坚硬、难垮落顶板的有效方式之一，在全国范围内广泛应用。为保证爆破效果，爆破孔封孔长度一般超过10m，通常采用黄土制作的炮泥，人工用炮棍将炮泥逐节送入。此种方式效率极低、人工劳动强度大、填塞质量差，急需从材料、工艺上改进[1～2]。本文以赵庄煤业1309 工作面顶板预裂爆破孔封孔为例，介绍新型材料替代炮泥技术。

1 工程概况

赵庄煤业属于高瓦斯矿井，1309 大采高工作面开采3#煤层，埋深超过750m，工作面采高4.75m，矿压显现剧烈。布置3 条顺槽，13093 巷、13091 巷、13092 巷，其中13093 巷为上一工作面复用巷道。1309 工作面南侧为1308 工作面采空区，北侧为1310工作面，尚未回采；西侧为煤柱，东侧为盘区大巷。为了避免工作面在回采过程中13093 巷变形量过大，且出现瓦斯动力现象，计划在13093 巷进行超前深孔预裂爆破。如图1 所示。

爆破孔布置在13093 巷两侧，钻孔间距8m，孔深30m，孔径75mm，仰角55°，如图2 所示。爆破使用煤矿许用三级乳化炸药，直径45mm，长度500mm，共计装入18 卷，总长9m，采用PE 管装药，送入孔底，封孔长度12m。初始计划采用炮泥机制作炮泥卷人工填塞封孔。

图1 13093 巷与工作面位置关系图

图2 爆破钻孔位置示意图

2 封孔存在问题及解决思路

使用炮泥封孔时，为了避免炮泥在爆破孔内堵塞，必须使用炮棍将炮泥一节一节缓慢推入爆破孔内，轻轻捣实，炮棍采用2m/节的PVC 管制作，每送入一节炮泥，需要重复的拆装，工序十分复杂，效率极低，填塞质量无法保证，期间还需要防止雷管绞线损伤。每个爆破孔填塞炮泥时间4 个小时以上，每天仅有检修班可以进行爆破，严重影响爆破进度和工作面回采。

炮泥封孔缺陷在于材料，炮泥为固体状，无流动性，必须依靠人工填送，孔内情况复杂，封孔质量过于依赖工人技术和责任心。计划研发一种新型封孔材料，初期具备一定的流动性，能够通过泵压注入封孔段，注入后能够快速凝固，并具备类似炮泥的性能，简化封孔工艺。其性能要求如下：

1）材料初期具备1～2min 流动性，能够提供注入所需时间；

2）2min 后迅速失去流动性，不发生漏浆；

3）2h 以内具备0.2～0.4MPa 强度，满足当班爆破需求；

4）强度不可过高，起到压缩缓冲作用，防止强度过高爆破冲击波将封孔段整体爆出。

3 新型封孔材料性能及现场试验

3.1 新型封孔材料性能

新型封孔材料为两种无机材料，分为A 型和B型，使用时分别加水搅拌，水灰比3：1，两种浆液混合前，4h 内不发生沉淀、凝结，混合后约1～2min 失去流动性，10min 具备一定的强度，30min 即可达到0.2MPa，2h 强度0.4MPa。

3.2 现场试验

1）封孔方式。将炸药送至指定位置后，导爆索连接雷管，将雷管绞线引出孔外，在孔内插入两根1214型铝塑管，两根长度均为12.5m，一根为注浆管，一根为返浆管，孔口外漏0.5m，注浆管尾端安装连接头可与高压胶管连接，返浆管安装阀门，在孔口1m 长度填塞棉纱或者炮泥封口。如图3 所示。

图3 封孔结构示意图

2）注浆设备、材料。注浆设备采用2ZBQ40/19 型气动双液注浆泵，QB200 型气动搅拌桶2 个，相应风水管路、连接头及配件，封孔材料使用新型封孔材料。

3）注浆方式。将返浆管阀门打开，打开注浆泵混合管连接注浆管开始注浆，当返浆管开始返浆时，先关闭返浆管阀门，再停止注浆，将注浆管管口堵塞。采用集中封孔方式，最后一个爆破孔封孔结束等待2h后，即可进行集中爆破作业。

4）效果考察。采用新型封孔材料灌注封孔技术后，每个孔平均封孔时间仅为20min，大大提高了作业效率，减轻了人工劳动强度；爆破结果表明，该封孔材料完全能够起到与炮泥类似的作用，爆破效果良好。

4 结 论

1）深孔爆破封孔中，炮泥封孔方式填塞质量差、作业效率低，人工劳动强度大；

2）采用一种新型封孔材料，具备一定的流动性，通过灌注方式进行封孔，灌注后能够1～2min 失去流动性，2h 具备0.4MPa 左右强度；

3）进行了现场试验，结果表明，采用新型材料封孔后，单个钻孔封孔时间由4h 减少到20min，大大提高了作业效率，减轻了工人劳动强度，提高了填塞质量，能够起到和炮泥类似的作用，替代效果良好。