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深孔卸壓、淺孔爆破技術(shù)對(duì)“煤炮”控制的應(yīng)用　　

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礦建公司 ? ?? 張新成? 汪洲洋? 潘浩 張憲峰 　 　

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摘要： 5202 運(yùn)輸?shù)谰蜻M(jìn)工作面受煤層賦存條件影響，頻繁的 “煤炮”給工作面安全掘進(jìn)帶來(lái)極大影響，為將“煤炮”的危害降到最低限度, ? 實(shí)施基于綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上的深孔卸壓、淺孔爆破技術(shù)，人為地改變工作面掘進(jìn)前方煤巖層的力學(xué)性能，增加煤層裂隙，促使應(yīng)力集中帶向煤體深部推移，集中壓力帶部分轉(zhuǎn)變?yōu)樾秹簬?，為巷道掘進(jìn)創(chuàng)造良好的安全條件。????????????????????? 　　

關(guān)鍵詞 ? ? 煤炮? 深孔卸壓? 淺孔爆破? 　 　

1? 前言　　

? “煤炮”作為礦山壓力顯現(xiàn)的一種形式，不僅能造成井下煤巖體破壞、引起震動(dòng)、頂板下沉、底板鼓起、瓦斯涌出、工作面片幫、掉頂、支護(hù)失效，甚至可能造成設(shè)備損壞，人員傷亡，更為嚴(yán)重的是 “煤炮”能造成工作人員無(wú)盡的心理恐慌。新安煤礦5202運(yùn)輸?shù)谰蜻M(jìn)過(guò)程中，工作面來(lái)壓時(shí)“煤炮”達(dá)十幾，甚至幾十響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“煤炮”頻繁時(shí)，小班累計(jì)達(dá)三十多響，持續(xù)時(shí)間達(dá)十幾分鐘。發(fā)生“煤炮”時(shí)，人員必須迅速后撤至安全地帶進(jìn)行躲避，躲炮距離300m以上，躲避時(shí)間至少在30min以上，躲炮時(shí)間占據(jù)了大量的工作時(shí)間。同時(shí)，由于“煤炮”的影響，片幫、掉頂成了工作面常態(tài)，已掘巷道頂板需要二次加固，底板需要經(jīng)常性的拉底維修，致使工作面輔助工作時(shí)間與有效工作時(shí)間比例嚴(yán)重失調(diào)，掘進(jìn)效率低下。如何快速、有效解決工作面“煤炮”問(wèn)題，制定切實(shí)可行的“煤炮”處置方案，成為5202運(yùn)輸?shù)谰蜻M(jìn)工作面安全生產(chǎn)面臨的重要技術(shù)難題。　　

5202 運(yùn)輸?shù)谰蜻M(jìn)期間，在與西安煤科院合作研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷試驗(yàn)，成功的實(shí)施了基于綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上的深孔卸壓、淺孔爆破掘進(jìn)技術(shù)，有效的控制了工作面“煤炮”發(fā)生的頻率，達(dá)到了工作面安全掘進(jìn)的目的。　　

2? 工作面概況　　

新安煤礦位于華亭礦區(qū)安口—新窯煤田，屬中生界侏羅系下統(tǒng)隱伏煤田。 5202 運(yùn)輸?shù)牢挥诰锉币?span lang="EN-US">5煤采區(qū)，西側(cè)與5204設(shè)計(jì)工作面相鄰，東側(cè)5煤采區(qū)邊界（采區(qū)邊界外有1204采空區(qū)），北為礦井北邊界，南為+535m水平回風(fēng)石門及運(yùn)輸石門，工作面位置如圖1所示。工作面掘進(jìn)范圍內(nèi)煤巖層整體為北高南低的單斜構(gòu)造， 煤層埋藏較深， 巷道煤巖層走向9～12?、傾角0～16?，煤層厚度5～14m，平均厚度8.0m。工作面地表標(biāo)高約+1250m，拉門口標(biāo)高+446m，距離地表垂深達(dá)800m左右。 根據(jù)K1鉆孔資料，工作面上覆巖層，距5#煤層50m位置發(fā)育有35m厚的灰白色細(xì)砂巖，結(jié)構(gòu)致密，成份以長(zhǎng)石、石英為主，局部含白色粗砂巖。 　 　

工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度855m，采用ENZ—200A型掘進(jìn)機(jī)切割，頂板支護(hù)形式采用錨索+錨網(wǎng)+鋼帶聯(lián)合支護(hù)，錨索采用φ18.9mm?4300mm鋼絞線，間排距800mm?800mm，每排7根。兩幫支護(hù)采用錨桿+錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿規(guī)格φ18.9mm?2700mm，間排距800mm?800mm，每排8根。頂板加強(qiáng)支護(hù)采用φ18.9mm?6300mm鋼絞線，間排距1600mm?1600mm，每排3根。　　

　 　

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圖1? 5202運(yùn)輸?shù)朗┕て矫鎴D　　

3 深孔卸壓、淺孔爆破技術(shù) 　　

深孔卸壓是在巷道的壓力集中區(qū)布置鉆孔，利用炸藥能量人為地改變煤的力學(xué)性能，增加煤層裂隙，促使應(yīng)力集中帶向煤體深部推移，集中壓力帶部分轉(zhuǎn)變?yōu)樾秹簬?，煤層壓力得以轉(zhuǎn)移釋放，達(dá)到卸壓目的，為煤巷掘進(jìn)創(chuàng)造較好的安全條件。淺孔爆破掘進(jìn)是在工作面迎頭兩側(cè)各施工設(shè)2～4個(gè)鉆孔，爆破使兩幫煤體松動(dòng)，深孔卸壓、淺孔爆破后，使用風(fēng)鎬、手鎬掘進(jìn)時(shí)，能夠快速掘進(jìn)一排，以保證巷道施工進(jìn)度。 　 　

3.1 “煤炮”發(fā)生傾向性判斷　　

“煤炮”發(fā)生傾向性判斷是深孔卸壓、淺孔爆破技術(shù)實(shí)施的前提，也是綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。從沖擊地壓顯現(xiàn)強(qiáng)弱程度來(lái)說(shuō)，“煤炮”屬于沖擊地壓顯現(xiàn)的一種形式，實(shí)際生產(chǎn)中大多采用鉆屑法鑒別沖擊危險(xiǎn)程度。因此，在實(shí)際生產(chǎn)也常用鉆屑法判斷“煤炮”發(fā)生傾向性。　　

鉆屑法是利用鉆出煤粉量與煤體應(yīng)力狀態(tài)的定量關(guān)系來(lái)鑒別沖擊危險(xiǎn)的一種方法。即其他條件相同的煤層，當(dāng)應(yīng)力狀態(tài)不同時(shí)，其鉆孔的煤粉量也不同。工作面檢測(cè)指標(biāo)由煤粉量、深度和動(dòng)力效應(yīng)組成。當(dāng)單位長(zhǎng)度的排粉量增大或超過(guò)臨界煤粉量時(shí)，工作面掘進(jìn)前方應(yīng)力集中程度增加，發(fā)生“煤炮”傾向性相應(yīng)提高。監(jiān)測(cè)指標(biāo)小于臨界鉆屑量時(shí)，工作面掘進(jìn)前方無(wú)應(yīng)力集中區(qū)，可以正常掘進(jìn)。如所測(cè)指標(biāo)大于臨界鉆屑量或出現(xiàn)卡鉆、大于3mm鉆粉顆粒組份超過(guò)30％等現(xiàn)象，說(shuō)明工作面掘進(jìn)前方地段存在沖擊危險(xiǎn)，“煤炮”有可能演變成輕微沖擊。此時(shí)，工作面采取深孔卸壓、淺孔爆破技術(shù)進(jìn)行解危。實(shí)行解危措施后，采用鉆屑法進(jìn)行驗(yàn)證，如果所測(cè)指標(biāo)小于臨界鉆屑量，則說(shuō)明工作面掘進(jìn)前方無(wú)危險(xiǎn)，恢復(fù)該掘進(jìn)。如所測(cè)指標(biāo)仍等于或大于臨界鉆屑量，則說(shuō)明解危措施未達(dá)到預(yù)定效果，還需采取卸壓爆破措施，直至解除危險(xiǎn)。　　

3.2 深孔卸壓、淺孔爆破技術(shù)　　

3.2.1 主要技術(shù)參數(shù)　　

?? ? 鉆孔直徑：為了充分利用監(jiān)測(cè)、注水孔，鉆孔直徑與監(jiān)測(cè)、注水孔一致，孔徑采用 42mm 。 　 　

?? ? 鉆孔數(shù)量：根據(jù)已施工巷道經(jīng)驗(yàn)，工作面迎頭布置 6 個(gè)深孔， 2 ～ 4 個(gè)淺孔。 　 　

鉆孔深度：循環(huán)進(jìn)尺 1.6m ，第一排使用風(fēng)鎬、手鎬掘進(jìn)，第二排使用綜掘機(jī)，助推淺孔孔深 1.6m 。按照超前距不小于 5m 要求，卸壓深孔孔深選擇 8m （利用檢測(cè)孔時(shí)，孔深 10m ）。 　 　

鉆孔布置方式：深孔布置三排，每排 2 個(gè)鉆孔，孔距 2.4m ，排距 0.6m ，鉆孔中心孔距巷道中心線 1.2m ，第一排鉆孔距巷道底板 0.8m ，深孔均垂直煤壁水平楔形打設(shè)。淺孔布置在迎頭兩側(cè)，距巷道兩幫 0.4m ，排距 0.6m 。鉆孔布置如圖 2 所示。 　 　

　 　

??? 圖2? 5202運(yùn)輸?shù)辣茍D表　　

3.3.2 主要工藝流程　　

3.2.2.1 裝藥　　

裝藥方式采用正向裝藥，串聯(lián)一次起爆。為防止裝藥不到位，深孔施工時(shí)必須平直且孔壁光滑。裝雷管時(shí)，用竹木棍將藥卷頂部外殼扎透，將雷管由藥卷頂部全部插入藥卷內(nèi)，嚴(yán)禁將雷管斜插在藥卷中或捆在藥卷上。理順雷管腳線后，用扎帶或小線在每節(jié)藥筒的兩端及中部捆扎，隨后用特制的炮棍將藥筒送入爆破孔內(nèi)，藥筒到位后裝 0.4m 的水炮泥，再用炮泥全部將爆破孔填實(shí)。裝藥過(guò)程中力量應(yīng)均勻，不可猛烈撞擊，每次只準(zhǔn)送進(jìn)一個(gè)藥卷。裝炮泥時(shí)一定要注意炮泥的直徑和鉆孔相吻合，泥質(zhì)不可太軟，防止進(jìn)不到位，影響封孔質(zhì)量。 　 　

3.2.2.2 爆破　　

爆破時(shí)除了嚴(yán)格執(zhí)行爆破相關(guān)規(guī)定外，兩循環(huán)爆破孔應(yīng)錯(cuò)開 0.2m ，避免在同一孔位重復(fù)爆破。起爆點(diǎn)及警戒點(diǎn)到爆破地點(diǎn)的距離不得小于 300m ，躲炮時(shí)間不得小于 30min 。 　 　

3.3.2.3 驗(yàn)炮　　

放炮后 15 min ，使用導(dǎo)通表進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn)，確定炸藥是否爆炸。 　 　

3.2.2.4 殘炮、瞎眼處理　　

由于連線不良所造成的瞎炮可重新直接連線放炮。在距殘炮、瞎眼 0.3m 處打一個(gè)平行的新炮眼重新裝藥放炮。禁止用鎬刨、用壓風(fēng)吹等方法處理殘、瞎炮。 　 　

3.2.2.5 其它　　

若煤質(zhì)松軟時(shí)，只施工深孔爆破卸壓，不得進(jìn)行淺孔爆破，以免掘進(jìn)時(shí)造成片幫冒頂。 　 　

4 應(yīng)用效果分析　　

? 5202 運(yùn)輸?shù)缹?shí)施深孔卸壓、淺孔爆破掘進(jìn)技術(shù)后，在一定程度上，對(duì)煤層頂板進(jìn)行了有效預(yù)裂，使頂板壓力提前轉(zhuǎn)移釋放，在減少工作面輔助作業(yè)時(shí)間，提高掘進(jìn)速度的同時(shí)，有效的控制了工作面“煤炮”發(fā)生的頻率。以 5202 運(yùn)輸?shù)?/span> 3^# 觀測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)為例，工作面“煤炮”從未卸壓之前的三十多響減至七、八響，甚至不響，頂板周下沉量從 50 ～ 60mm 減至 10 ～ 20mm 之間，底板周鼓起量從 100 ～ 110mm 減至 40 ～ 50mm 之間，兩幫周收斂量從 140 ～ 160mm 減至 20 ～ 40mm 之間，平均循環(huán)進(jìn)尺提高 0.8m 左右，單月進(jìn)尺從 135m 提高到 187m ，達(dá)到了工作面快速、安全掘進(jìn)的目的。 　 　

　 　

雖然深孔卸壓、淺孔爆破技術(shù)操作簡(jiǎn)便、靈活，但關(guān)鍵技術(shù)（炸藥量、裝藥質(zhì)量、掃孔質(zhì)量、封孔質(zhì)量、深孔殘炮、剩炮處理）難以掌握，需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)與完善。 　 　

5? 結(jié)論　　

“煤炮”作為一種能級(jí)較小、顯現(xiàn)強(qiáng)度較弱的沖擊地壓現(xiàn)象，無(wú)論是對(duì)工作面質(zhì)量管理，還是安全管理都帶來(lái)極大影響，在 5202 運(yùn)輸?shù)拦ぷ髅婢蜻M(jìn)過(guò)程中，利用深孔卸壓、淺孔爆破技術(shù)人為地改變工作面掘進(jìn)前方煤巖層的力學(xué)性能，增加煤層裂隙，促使應(yīng)力集中帶向煤體深部推移，集中壓力帶部分轉(zhuǎn)變?yōu)樾秹簬?，有效的緩解和控制了“煤炮”發(fā)生的頻率，在達(dá)到快速、安全掘進(jìn)的同時(shí)，消除了作業(yè)人員的恐慌心理，為巷道掘進(jìn)創(chuàng)造了良好的安全條件，該技術(shù)對(duì)鐵煤集團(tuán)煤層賦存較深礦井的防沖管理具有一定的參考價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 　 　

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作者簡(jiǎn)介： 張新成（1981-）， 男，地質(zhì)工程師，2008年畢業(yè)于遼源職業(yè)技術(shù)學(xué)院礦山地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)在鐵煤集團(tuán)礦建公司從事地質(zhì)工作，曾在《煤礦開采》、《中國(guó)煤炭地質(zhì)》、《鐵法科技》等雜志發(fā)表論文多篇。聯(lián)系電話：15164113758。　　

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