深孔预裂爆破在综放工作面过断层全岩区的应用

　　摘要:为了解决石炭系特厚煤层综放工作面在生产特殊时期需过大量岩石区域的问题，提出了用深孔爆破的方法在巷道预裂岩石区域来减小回采时截割岩石的阻力，实施该方法后，工作面过岩石区域时岩石已经松动破碎，可较快通过岩石区域，现场取得了较好的效果。

　　关键词:深孔爆破;过岩石区;综放工作面

　　大同矿区石炭系太原组3～5号层具有煤层厚度大，成煤年代久的特点，煤层厚度在14～20m之间，一般采用综采放顶煤开采方法，工作面通常选用双巷或三巷布置形式，胶带巷和回风巷沿煤层底板掘进，若瓦斯含量较大时，还需要内错回风巷一定距离额外再沿顶板开掘一条高抽巷。由于成煤年代较久远，煤层经历的地质变动较多，因而该煤层所含断层等构造较多。在生产过程中，落差在5m以内的断层几乎不影响生产，但是当断层落差较大时，工作面在综合考虑各方面因素后，有时会强行通过岩石区域，在此过程中，通常采用的方法是在工作面煤壁岩石区域直接钻眼爆破，该方法严重制约工作面的安全和回采，不仅耗时大，而且爆破崩落的岩块会损伤工作面设备，还会对工作面采动区煤岩产生扰动，严重时会诱发漏顶。为了避免直接在煤壁钻爆破岩造成的危害，本文提出采用深孔预裂爆破的方法通过断层区域[1-2]。

　　1工程概况

　　本文选取大同矿区某矿石炭系太原组3～5号层8210工作面为研究对象，该工作面倾向长230m，可采走向长3010m，煤层厚度为12～16m，采用综采放顶煤采煤法。该工作面为两巷布置，即回风巷和胶带巷，在胶带巷掘进至里程1205m处，揭露了一条落差为9.5m的正断层，为了查明断层在回采工作面赋存位置及影响范围，分别从胶带巷、回风巷对岩石范围进行钻探验证，根据探查结果最终确定，8210工作面9.5m断层影响范围为靠近胶带巷，影响走向250m，倾向80m。为了保证工作面安全顺利快速地通过9.5m断层，减少过断层割岩的阻力，决定于开采前在胶带巷采位1740～1805m岩石较厚的区域内对工作面煤壁进行深孔预裂爆破。

　　2深孔预裂爆破设计

　　2.1钻机的选择

　　根据该工作面断层岩性和打孔的深度及现有钻机型号，选用ZL-150型液压钻机和D65mm钻头。

　　2.2爆破器材的选择

　　该矿属于瓦斯矿井，根据《煤矿安全规程》规定，预爆破可采用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药，导爆索使用煤矿许用导爆索;雷管使用煤矿许用电雷管———瞬发电雷管，放炮使用放炮器。

　　2.3预裂爆破参数的确定

　　1)爆破区间。在胶带巷采位1740～1805m区域，沿走向长度为65m，沿倾向长度为80m。2)炮孔位置。布置2排炮孔，排距0.7m，三角形布置，第一排距底板1.0m，第二排距底板1.7m，每排的孔间距为2m。所有钻孔均垂直于巷道煤壁，共施工66个炮孔。3)炮孔直径。根据使用的钻机(ZL-150液压钻机)，钻头直径65mm，炸药的直径50mm，确定成孔直径为65mm。

　　4)炮孔深度。孔深主要考虑打孔和装药能够实施，确定孔深不超过80m，由于断层的不确定因素，在打孔的同时应探查，如见到煤，应停止打孔，则孔深就为实际孔长。5)装药封孔。装药采用人工装药，形式为间隔装药，即装1m的药，装1m的炮土，装到离孔口3m，剩余3m全部装炮土封孔。药卷规格为D50mm×500mm，重量为1kg，炮土规格为D50mm×500mm，重量为1.5kg，孔口处用木楔封堵。

　　装药量和所需导爆索的长度:80m长炮孔装药段为1m、3m、5m…77m处，每孔总的装药长度为39m，每孔装药量为39m×2kg/m=78kg，预爆破总装药量为78×66=5148kg，为了爆破效果更好，有的孔可以二次爆破，所以所需炸药量按6000kg考虑;每孔导爆索的长为2×82=164m，导爆索总长度为164×66=10824m，由于该矿现有煤矿许用导爆索每卷100m或200m，在现场使用时有报废段，所按总长度11000m考虑。

　　封孔长度和所需装土纸筒:长80m孔装炮土封孔段为:2m、4m、6m…76m、78m、79m、80m处，每孔总的装土(封孔)长度41m，每孔装土量为41×3=123kg，总装土量为123×66=8118kg;需要土纸筒数量41×2×66=5412个，考虑在现场使用时有报废的，需要土纸筒数量应为6000个。6)网络布置。采用并串联回路，每孔2个雷管并联，孔与孔之间串联，雷管起爆导爆索，导爆索起爆炸药。

　　3现场爆破及效果

　　深孔预裂爆破按照每日爆破6孔进行，爆破后对工作面全岩石区域产生了良好的松动预裂效果，且未对巷道顶板以及支护造成破坏。在工作面通过全断面岩石过程中每天能保持4.8m的推进度，而传统直接钻眼爆破法每天推进度仅为2.4m，因此深孔预爆破为快速通过全岩区域创造了良好的条件，极大地提升了生产效率。

　　4结语

　　本文采用深孔预裂爆破的方法解决了工作面强行通过断层全岩区域时的安全性差和效率低的问题，通过预先在工作面未采动区域对全岩部分进行爆破，缩短了工作面破岩的时间，为工作面快速通过断层创造了良好的条件，使得安全和效率得以提升，技术经济效果显著。

　　4参考文献:

　　[1]刘琦.8101工作面开切眼掘进深孔预裂爆破顶板控制技术研究[J].煤，2019，28(7):6-8，12.

　　[2]殷秀文，徐美玲，孙占杰.深孔预裂爆破技术在工作面过陷落柱的应用[J].山西冶金，2019，42(3):41-42，45.

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