羊场湾煤矿综放工作面顶煤预松动爆破技术.doc

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1、羊场湾煤矿综放工作面顶煤预松动爆破技术放顶煤工作面的回采率主要受顶煤回收率影响。顶煤的冒放性对顶煤的回收率有决定性的作用，是顶煤能否由工作面支架放煤口放出的基础，它由煤层力学特性和赋存状态决定1。因此，提高顶煤的回收率必须以顶煤有良好的可放性为前提。羊场湾煤矿主要含煤地层为中生界侏罗系中下统延安组，可采及局部可采煤层17层，可采煤层平均厚度22.37m，主要开采煤层为2#、6#煤层。2#煤层厚7.512.02m，平均10.28m，全区稳定可采；6#煤层厚1.533.03m，平均2.57m，部分稳定可采。目前羊场湾煤矿以开采2#煤层为主，采煤方法以综采综放为主。2#煤单轴抗压强度13.920.9

2、MPa，单轴抗拉强度为0.891.48MPa，弹性模量0.92 GPa，压拉比为14.712，即抗压强度不大，不易破坏，达到峰值前应变量大，顶煤破坏前有一定的“弹簧”效应。高韧性是2#煤层的显著特征，煤层的力学特性和赋存状态确定了其难冒放的特点。根据2#煤层冒放可行性研究3，必需对顶煤进行预松动爆破处理，破坏煤体的整体性，提高顶煤回收率。本文以Y142综放工作面的实践，对顶煤预松动爆破技术进行分析和研究。1 工作面概况Y142综放工作面位于磁窑堡二矿工业广场东南750950m，回风井井筒东北02980m区域内，地面为沙丘覆盖的自然地表，有少量植被。工作面埋深228332m，工作面走向长2958

3、m，倾斜长198m，开采2#煤层总厚10.18m，倾角1114，平均12，煤层年代为侏罗系中下统延安组。2#煤层伪顶为碳质泥岩，厚度0.050.25 m；直接顶为粉砂岩，厚度2.26 m，成份以石英为主，泥质胶结，f=4.0；老顶为细粉砂岩和粉砂岩，厚度6.81 m，以浅灰、灰白色为主，泥质胶结，缓波状层理，含有少量的暗色矿物，f=5.0。工作面采煤工艺为一采一放、三轮顺序放煤，循环放煤步距0.8m，采放比为3.0m：7.18m=1：2.39，日推进度3.2m，工作面推进至20m时开始放顶煤。采煤机机组为MG400/920-QWD型，基本架型号为ZFS6800/18/35型。2 顶煤预松动爆破

4、工艺巷及钻孔布置（1）预松动爆破工艺巷布置顶煤爆破工艺巷布置在煤层中，巷道顶板距煤层顶板留有1.50m厚的顶煤，沿倾斜分上下两个工艺巷，如图1（a）所示。上工艺巷距风巷平距为55m（帮与帮之间距离下同），下工艺巷距机巷平距55m，上下两工艺巷之间平距为85m。巷道采用矩形断面，净宽净高3.22.5m，净断面8.0，支护形式为锚网钢带。（2）钻孔布置方式工艺巷炮孔布置方式为双排眼、扇形布置，每排布置长短孔各一个，沿走向长、短孔交替布置。炮眼间距为1.20m，排距为1.0m，低位眼距离底板0.5m，高位眼距离底板1.50m。上工艺巷上帮长炮孔深度为49m，短炮孔为10m，高位眼钻孔倾角(仰角)为1

5、4，钻孔末端距顶板0.8m，低位眼炮孔倾角(仰角)为10，钻孔末端距工作面顶板1.78m；下帮长炮孔深度为38m，短炮孔为10m，高位眼钻孔倾角(俯角)为10，钻孔末端距顶板1.17m，低位眼炮孔倾(俯角)角为15，钻孔末端距工作面顶板1.48m。下工艺巷上帮长炮孔深度为38m，短炮孔为10m，高位眼钻孔倾角(仰角)为14，钻孔末端距顶煤1.17m，低位眼炮孔倾角(仰角)为9，钻孔末端距工作面顶板1.48m；下帮长炮孔深度为49m，短炮孔为10m，高位眼钻孔倾角(俯角)为10，钻孔末端距顶煤0.8m；低位眼炮孔倾角(俯角)为14，钻孔末端距工作面顶板1.78m。如图1所示。（3）钻孔工艺采用K

6、HYD75dIA型煤矿用岩石电钻进行钻孔，钻孔成孔直径为60mm，采用湿式打眼，钻机功率为3KW，上、下工艺巷各配备两台钻机，超前工作面30米进行施工。图1 Y142综放工作面工艺巷道及钻孔布置3 爆破工艺（1）装药参数装药方式为径向不耦合轴向连续正向装药方式。采用煤矿许用柱状安全乳化炸药，药卷规格为 50500mm，每节药量为1.2kg。设计装药线密度为2.4kg/m，根据炮眼深度确定每孔装药量。采用微潮的过筛黄土和沙子按一定比例加工制作的炮泥进行封孔，炮泥规格为55mm，利用自制木质接力炮棍进行装填，封泥长度为炮孔长度的2540%。长炮孔封孔长度为15m，短炮孔封孔长度为3m。装药结构示意

7、如图2所示。1导爆索；2炸药卷；3炮土；4砂子；5雷管；6脚线；7空气间隔图2 装药结构示意（2）爆破方式引爆方式为电雷管引爆导爆索，导爆索引爆炸药。雷管为煤矿许用同段毫秒电雷管，导爆索为煤矿许用安全防水型导爆索。每孔并装两根导爆索，两发电雷管。采用同孔并联，相邻孔总体串联的联线方式。工艺巷预爆破超前工作面20m进行。联线采用“局部并联，总体串联”的方式进行，局部并联是指一个炮孔中双导爆索、双雷管并联；总体串联是每组爆破炮孔采用串联连接，其连接如图3所示。爆破使用BF-200型起爆器，一次起爆量为上下工艺巷的上下帮各4个深孔、4个短孔，即一次起爆量共16个炮孔，沿工作面推进方向爆破顶煤3.6m

8、，爆破工作超前工作面煤壁20m。上下工艺巷每天爆破次数1次，10天进行一次距离协调。钻孔超前爆破孔1015m，即在爆破时即有空孔，又有装好的预留爆破孔，同时还有当班需爆破孔，当班爆破孔与空孔之间留两排已装好得预留爆破孔，这样可以避免在放炮过程中影响预留的空孔。爆破炮孔结构如图4所示。图4 爆破孔结构示意图4 操作过程注意事项（1）在钻孔时尽量将孔内煤渣排除，要求钻杆钻到规定深度时钻机空转5min，打俯孔和深孔可适当加大其空转时间，并且在装药前用炮棍涮孔，特别是俯孔，要将未排出的煤渣捅到孔底。一旦出现塌孔，炮棍涮孔不顺利时，使用钻机钻杆涮孔，利用高压水的冲力将钻杆捣碎的煤渣排除孔外。（2）在装药

9、过程中一次装药23节，万一在装药时出现药卷卡堵，不得硬装，也不得用力向外拽导爆索，可将卡堵部分进行封孔爆破。深孔送药时尽可能一次到位，防止导爆索外皮磨破或拉断，尽量避免用有接头导爆索。装药时，若发现炸药失效等情况，绝对不能装入炮眼。（3）为避免相邻爆破孔终孔处距离太近或终孔处炮孔交叉，要求在钻孔过程中，炮孔终孔初水平偏差最大不超过0.5。做好每个爆破孔的钻孔角度、偏差以及装药情况和爆破后的孔口状态记录，施工中可做适当调整和记录可能发生残爆的位置，以便在该处放煤时加强注意，放煤时如发现残余导爆索和炸药应立即清除。（4）平衡好上、下两条工艺巷放炮进度，减少对装药炮眼的爆破震动次数。（5）采用自制抽

10、水器及时抽水炮眼内的积水，消除因积水造成的残爆隐患。5 工业试验效果Y142综放工作面自2006年2月开始初采以来，至2008年5月中旬回采结束，推进2910m，累计生产原煤547.3万t，平均月产量20万t。利用预松动爆破技术能使顶煤预先形成一定量的裂隙，消除高韧性煤层的“弹簧”作用，顶煤回收率达到79%，综合回收率85%。实现了顶煤顺利放出的目的。采用预松动爆破技术后，顶煤冒落块度均匀，放煤速度加快，工艺巷超距工作面20米外支护完整，巷道无明显变形。工作面周期来压强度减缓，工作面来压期间动载系数为1.38。6 结论(1)2#煤层采用长炮孔深度为3849m，短炮孔为10m，超前工作面20m预

11、松动爆，一次起爆沿工作面推进方向长度为3.6m的预松动爆破技术有效的破坏了高韧性煤层的力学特性，实现了高韧性2#煤层的高效开采。(2)工艺巷预松动爆破技术有效解决了高韧性煤层难冒放的难题，顶煤回收率高于一般综放工作面，顶煤回收率达到79%，为建设高产高效、安全本质型矿井奠定了基础。(3)工艺巷顶煤预松动工作能与工作面生产实现平行作业，不影响工作面正常生产。参考文献1 刘全明、刘忠明等.高韧性特厚煤层综放开采顶煤弱化处理研究.煤矿开采.2005.22 崔洪明，李玉民，蔡晓芒.高韧性易自燃煤层综放开采技术研究.综采放顶煤的发展与创新.中国矿业大学出版社，2005.3李玉民、李德荣.高韧性煤层综放开采可行性研究.煤炭工程.2004.9.作者简介侯树宏 （1975 ），男，矿建工程师，工学硕士研究生，1998年毕业于西安矿业学院矿井建设专业，2008年毕业于西安科技大学采矿工程专业，现在神华宁夏煤业集团羊场湾煤矿生产技术中心工作，长期从事矿建、采矿技术工作。