综采工作面深孔爆破过地质构造工业性试验分析

2022-01-20李虹霖

煤矿现代化 2022年1期

关键词：炮孔皮带顶板

李虹霖

（山西寿阳潞阳祥升煤业有限公司，山西寿阳 045400）

工作面开采时遇断层等地质构造会引发顶板冒顶、煤壁片帮，影响工作面回采进度，严重的还会威胁作业人员的安全[1-4]。为了保证3303 工作面通过构造区和异常区安全回采，提出了超深孔爆破技术方案，在工作面回风巷异常区进行试验。

1 工程概况

3303 工作面主采3 号煤层，煤层厚度为0.99～3.10 m，平均厚度为2.0 m。含0～2 层夹石，结构简单。顶板为砂质泥岩、碳质泥岩，底板为砂质泥岩，少量为细砂岩，属稳定的全区可采煤层。煤层顶底板岩性见表1。

表1 煤层顶底板岩性

根据3303 轨道顺槽、3303 胶带顺槽及3303 切眼当时掘进情况，结合三维地震勘探结果显示2 处构造区和3 处异常区，分别是：

1）X3 陷落柱：在距3303 轨顺开口往前848 m处显示有X3 陷落柱，长轴66 m，短轴25 m，但3301皮顺掘进时未揭露该陷落柱。

2）DF5 正断层：在距3303 皮顺开口往前150 m处显示有DF5 正断层，走向北北东，倾向南东东，倾角50°～65°，落差0～7m，3 号煤内延展长度约275 m，3303 皮顺掘进时未揭露该断层；分析上述2处地质构造区域预计该段顶板破碎，瓦斯浓度有可能升高，在回采该段过程中做好顶板观测工作，采取安全措施，确保安全生产。

3）异常区：根据工作面无线电波透视结果显示，3303 工作面存在3 个无线电波异常区，YS1 异常区（3303 工作面距离切眼 554～577 m 段）、YS2 异常区（3303 工作面距离切眼 440～465 m 左右）、YS3异常区（3303 工作面距离切眼370～398 m 左右）。

2 施工方案

2.1 钻孔布置

根据工作面现场实际情况，试验区钻孔布置如图1 所示。钻孔具体布置参数为：钻孔垂直间距0.4 m，水平间距1.0 m；钻孔孔深75 m；孔径75 mm；钻杆直径63 mm；钻孔角度0°；钻孔数量21 个。

图1 超深孔爆破设计平面图

2.2 爆破

爆破参数如表2 所示，炮眼布置方式采用三花眼，装药长9.5～12.5 m，PVC 管直径50 mm，封孔5 m。本次试验由于没有现成的药包，试验时必须现场进行加工，加工时先将药包壳体清理干净，再将直径35 mm 的水胶炸药药卷装入已准备好的壳体内，装入时还应边装边震动壳体，使炸药密实的装入壳体中，炸药装入高度达到最下刻线为止。

表2 爆破参数表

超深孔爆破的填塞也是非常重要的，它不但关系到爆破效果的好坏也关系到爆破的安全；因此，需要根据超深孔爆破的不同目的，对炮孔进行针对性的填塞。为了达到本次试验的目的，填塞长度的确定如下：根据相关文献，避免冲孔的安全封孔长度计算公式如式（1）。

其中，现场试验爆破孔半径R为37.5 mm，侧压系数f为0. 3，摩擦因数λ为0. 02，综合影响系数出于安全考虑取最大值1.5，计算封孔长度L≥5.5 m。因此，这次试验炮孔的填塞长取6 m 即可。

3 设备防护和除尘措施

超深孔爆破由于单个炮孔深度大、用药量多，并且爆破是在半无限体内进行，处理的岩体介质致密坚硬，炸药在炮孔中的能量很难在短期内消耗，这样势必出现不管封孔多长和多结实，都会存在冲孔现象，在孔口有强大的空气冲击波和部分飞石产生，这对工作面的掩护支架造成很大的威胁，并会激起大量煤尘而产生危险（本煤尘具有爆炸性），因此，在进行超深孔爆破时，对工作面支架必须严密保护，对爆破区域的煤尘也需要采取严密的防尘措施。

1）设备防护。本方案是采用柔性防护办法来对设备的防护，即在炮孔孔口前方用皮带对设备进行多层防护。具体方法是：第1 层是在离爆破孔口1 m处悬挂3.5 m 左右长的皮带，悬挂宽度比爆破宽度大2 m 左右，且皮带间需要交错布置；第2 层是在线槽前悬挂皮带，其宽度适当比第1 层宽度大2 m 左右，且在第2 层皮带后的线槽上搭上一层皮带以保护线槽；第3 层是在线槽之后液压柱之前，悬挂第3道皮带以加强保护液压柱的需要。这些悬挂的皮带事先按长度切割好，并在端头做好悬吊钩，以适应爆破施工时快速悬挂到位。

2）降尘措施。由于该层煤的煤尘具有较强的爆炸性，因此，在爆破起爆前要采取降尘措施。首先要对爆破区域进行全面洒水，一方面对工作面的煤尘进行湿润，另一方面把工作面已有的扬尘降下来；其次是在爆破期间通过通风的调节作用，适当加大工作面的风量，以稀释已有煤尘的浓度。