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        深孔松動爆破工藝在綜掘過無炭柱的應(yīng)用實踐

        2020-12-16 07:42:50
        山東煤炭科技 2020年11期
        關(guān)鍵詞:封孔掘進機炮孔

        強 磊 張 磊

        (西山煤電集團公司官地礦,山西 太原 030022)

        西山煤電官地礦巷道掘進量逐年加大,同時由于受地質(zhì)構(gòu)造影響,煤礦巷道掘進速度慢,造成采掘銜接緊張,制約生產(chǎn)效率[1]。為解決此難題,結(jié)合現(xiàn)場實際條件,提出在煤巷過地質(zhì)構(gòu)造無炭柱時試驗使用深孔爆破技術(shù)[2-3]。一方面將傳統(tǒng)炮掘工藝變?yōu)闄C掘工藝;另一方面通過增大炮眼深度,提高一次爆破巖石量,節(jié)省了反復(fù)鉆眼、裝巖等工序的輔助時間及成本,大大提高了過構(gòu)造無炭柱時的掘進速度及效率,有效緩減采掘銜接緊張的局面。

        1 概況

        官地礦6#煤16509 工作面位于南五采區(qū),東北側(cè)為16507 工作面采空區(qū),西南側(cè)為未采區(qū),東北側(cè)為6#煤小窯破壞區(qū),上部為13511 工作面采空區(qū)。3#~6#煤層層間距約為43.15 m。煤層直接頂為1.50 m厚的炭質(zhì)泥巖,基本頂為2.62 m 厚的石灰?guī)r,直接底為1.64 m 厚的泥巖,基本底為3.28 m 厚的石灰?guī)r。

        16509 工作面副巷斷面為梯形,頂板支護采用錨桿+錨索+鋼筋鋼帶+架棚支護。錨桿采用Ф20 mm×2000 mm 的螺紋鋼錨桿,錨索采用Ф17.8 mm×5200 mm 的鋼絞線錨索,鋼筋鋼帶采用長3000 mm、眼距為900 mm 的三眼鋼筋鋼帶。錨桿間排距為900 mm×1000 mm,每隔5 m 沿巷道中心線加打一根規(guī)格為Ф17.8 mm×5200 mm 錨索,架棚棚距為1 m,巷道上凈寬3.5 m,下凈寬4.5 m,凈高2.7 m。巷道支護圖如圖1 所示。

        16509 工作面副巷掘進過程中遇有無炭柱,無炭柱長度約50 m,位置如圖2 所示。

        由于BHZ-132 型掘進機對無炭柱巖石截割不動,只能采用傳統(tǒng)短孔爆破方式掘進,即每掘1 m打一排炮孔。平均每天僅掘進3 m,嚴重制約掘進效率。經(jīng)研究決定采用深孔爆破松動圍巖、機掘施工技術(shù)。

        圖1 16509 工作面副巷支護示意圖

        圖2 16509 工作面副巷無炭柱示意圖

        2 深孔爆破參數(shù)設(shè)計

        2.1 爆破器材及相關(guān)參數(shù)

        采用煤礦許用三級乳化炸藥,藥卷尺寸長為200 mm,直徑350 mm,配合使用8#電雷管。具體使用材料及相關(guān)參數(shù)見表1。

        表1 爆破火工品材料清單

        2.2 炮眼布置

        試驗段巷道為仰角6o掘進,因此打孔為6o仰孔,鉆孔排渣干凈。炮孔布置如圖3 所示。9 個孔布置,中間3 個孔在巷道腰線中心處,其余6 個孔距幫及頂?shù)诪?00 mm 的邊角處,炮孔垂直掘進頭施工,各個炮孔相互平行,孔深都為20 m,預(yù)計封孔4~5 m。

        圖3 深孔預(yù)裂斷面參數(shù)設(shè)計

        炮孔直徑為Ф80 mm,預(yù)計每個孔裝藥15 m、封孔5 m。將藥卷裝入Ф63 mm 的被筒內(nèi),即每個孔炸藥量2.4×15=36 kg,預(yù)計需炸藥324 kg。

        2.3 施工技術(shù)要求

        2.3.1 打眼

        使用坑道鉆機進行打眼,炮孔設(shè)計孔徑為Φ65 mm,孔深為20 m。

        2.3.2 裝藥

        深孔爆破由于炮孔較深,裝藥難度較大,施工使用阻燃防靜電凹槽被筒配合作業(yè)。作業(yè)時首先將炸藥裝入被筒內(nèi),再將被筒送入炮眼內(nèi),一方面可以保證順利裝藥,另一方面可以保護雷管腳線不被拉斷,杜絕殘炮現(xiàn)象。

        2.3.3 封孔

        封孔采用深孔爆破專用炮土,直徑為50 mm,長度為500 mm,封孔長度為5 m,封孔時注意保護好雷管引線,防止其被拉扯斷,造成拒爆現(xiàn)象。

        2.3.4 起爆

        雷管聯(lián)線方式為串聯(lián)方式,起爆前必須要進行全電阻檢測,符合要求后方可起爆作業(yè),一次可同時起爆5~7 個炮孔。

        3 試驗效果分析

        從爆破后效果看,炸藥爆破段與孔口封泥段的巖石更為碎裂,起到了預(yù)裂的效果,碎裂的巖壁強度大幅降低,符合掘進機截割作業(yè)條件。圖4 為采用鉆孔窺視儀對起爆后鉆孔進行觀察的圖片,從圖中可以看出,經(jīng)過預(yù)裂起爆,鉆孔坍塌充分,孔壁裂隙形成良好。圖5 為分別掘進3 m、5 m 后掌子面斷面圖,此時已越過了封泥段,進入了炸藥預(yù)裂段,巖壁經(jīng)過預(yù)裂爆破作用,整體強度降低明顯,起到了良好的松動效果。經(jīng)過核算,采用該工藝后,過無炭柱時掘進進尺平均每天可提高3 m。

        圖4 爆破后炮孔鉆孔窺視儀觀測結(jié)果

        圖5 爆破后掌子面斷面

        4 結(jié)論

        通過深孔爆破預(yù)裂,無炭柱內(nèi)部發(fā)生巨大的裂變,使巖石硬度明顯減弱,從而使得掘進機在截割過程中輕松容易,提升了掘進機截割、出渣速度。本試驗成功應(yīng)用,為同類型作業(yè)條件提供爆破參數(shù)依據(jù)。

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