1、 - 1 - 深孔卸压、浅孔爆破 技术对“煤炮”控制的应用 矿建 公司 张新成 汪洲洋 潘 浩 张宪 峰 摘 要 ： 5202 运输道 掘进 工作面受煤层赋存条件影响， 频繁的 “煤炮” 给工作面安全掘进带来极大影响， 为将 “煤炮” 的危害降到最低限度 , 实施 基于综合预测预报基础上的深孔卸压、浅孔爆破 技术， 人为地改变工作面掘进前方煤岩层的力学性能，增加煤层裂隙，促使应力集中带向煤体深部推移，集中压力带部分转变为卸压带，为巷道掘进创造 良 好的安全条件 。 关键词 煤炮 深孔卸压 浅孔爆 破 1 前言 “煤炮”作为 矿山压力 显 现的一种形式 ， 不仅能造成 井下 煤岩体破坏 、 引起
2、震动 、 顶板下沉 、 底板鼓起 、 瓦斯涌出 、 工作面片帮、掉顶、 支 护失效 ， 甚至可能造成设备损坏， 人员伤亡， 更为严重的是 “煤炮” 能 造成 工作人员 无尽 的 心理恐慌 。 新安 煤矿 5202 运输道 掘进过程中 ， 工作面 来压时“煤炮”达十几，甚至几十响。 据统计，“煤炮”频繁时，小班累计达三十多响，持续时间达十几分钟。 发生 “煤炮”时，人员必须迅速后撤至安全地带进行躲避 ， 躲炮距离 300m 以上， 躲避时间 至少在 30min 以上 ， 躲炮时间占据了大量的工作时间 。 同时，由于“煤炮”的影响， 片帮、掉顶成 了 工作面常态， 已掘 巷道顶板 需要 二次加固，
3、底板 需要 经常性的拉底维修 ， 致使工作面 辅助工作时间与有效工作时间比例严重失调，掘进效率低下 。 如何快速、有效解决工作面“煤炮”问题，制定切实可行的“煤炮”处置方案， 成为 5202 运输道掘进工作面 安全生产面临的重要技术难题。 5202 运输道掘进期间 ， 在 与西安煤科院合作研究的基础上，通过 不断试验 ，成功的 实施了基于综合预测预报基础上的深孔卸压、浅孔爆破掘进技术， 有效的 控制了工作面“煤炮” 发生的频率， 达到 了 工作面安全掘进的目的。 2 工作面概况 新安煤矿位于华亭矿区安口 新窑煤田，属中生界侏罗系下统隐伏煤田。 5202 运输道位于 井田 北翼5 煤采区，西侧与
4、 5204 设计工作面相邻，东侧 5 煤采区边界（采区边界外有 1204 采空区），北为矿井北边界，南为 +535m 水平回风石门及运输石门，工作面位置如图 1 所 示。 工作面掘进范围内煤岩层整体为北高南低的单斜构造， 煤层埋藏较深， 巷道煤岩层走向 9 12、倾角 0 16，煤层厚度 5 14m，平均厚度 8.0m。工作面地表标高约 +1250m，拉门口标高 +446m，距离地表垂深达 800m 左右。 根据 K1 钻孔资料，工作面上覆岩层，距 5#煤层 50m 位置发育有 35m 厚的灰白色细砂岩，结构致密，成份以长石、石英为主，局部含白色粗砂岩。 工作面 设计长度 855m，采用 EN
5、Z 200A 型 掘进机切割 ， 顶板支护形式采用锚索 +锚网 +钢带联合支护，- 2 - 锚索 采用 18.9mm 4300mm 钢绞线 ， 间排距 800mm 800mm， 每排 7 根 。 两帮支护 采用锚杆 +锚网支护，锚杆规格 18.9mm 2700mm，间排距 800mm 800mm，每排 8 根 。 顶板加强支护采用 18.9mm 6300mm钢绞线，间排距 1600mm 1600mm，每排 3 根 。 图 1 5202 运输道施工平面图 3 深孔卸压、浅孔爆破技术 深孔卸压是在巷道的压力集中区布置钻孔，利用炸药能量人为地改变煤的力学性能，增加煤层裂隙，促使应力集中带向煤体深部推
6、移，集中压力带部分转变为卸压带，煤层压力得以转移释放，达到卸压目的，为煤巷掘进创造较好的安全条 件。浅孔爆破掘进是在工作面迎头两侧各施工设 2 4 个钻孔，爆破使两帮煤体松动，深孔卸压、浅孔爆破后， 使用风镐、手镐掘进时，能够快速掘进一排，以保证巷道施工进度。 3.1“煤炮”发生 倾向性判断 “煤炮”发生 倾向性判断是 深孔卸压、浅孔爆破 技术实施的前提，也是综合 预测预报 的基础。 从冲击地压显现强弱程度来说，“煤炮”属于冲击地压显现的一种形式，实际生产中大多采用钻屑法 鉴别冲击危险 程度。因此， 在实际生产也常用钻屑法判断“煤炮”发生倾向性 。 钻屑法是 利用 钻出煤粉量与煤体应力状态 的
7、 定量关系 来 鉴别冲击危险的一种方法 。 即其他条 件相同的煤 层 ，当应力状态不同时，其钻孔的煤粉量也不同。 工作面检测指标由煤粉量、深度和动力效应组成。当单位长度的排粉 量 增大或超过 临界煤粉量 时， 工作面掘进前方 应力集中程度增加 ， 发生“煤炮”倾向性 相应 提高。 监测指标小于临界钻屑量 时 ， 工作面掘进前方 无 应力集中 区 ， 可以正常掘进。如所测指标大于临界钻屑量 或 出现卡钻、大于 3mm 钻粉颗粒组份超 过 30等现象，说明 工作面掘进前方 地段存在冲击危险 ，“煤炮” 有可能演变成轻微冲击 。 此时， 工作面采取 深孔卸压、浅孔爆破 技术 进行解危。实行解危措施后
8、，采用钻屑法进行验证，如果所测指标小于临界钻屑量，则说明 工作面掘进前方无危险 ，恢复该 掘进 。如所测指标仍等于或大于临界钻屑量，则说明解危措施未达到预定效果， 还 需 采取 卸压 爆破 措- 3 - 施 ，直至解除危险。 3.2 深孔卸压、浅孔爆破技术 3.2.1 主要 技术 参数 钻孔直径：为了充分利用监测、注水孔，钻孔直径与监测、注水孔一致，孔径采用 42mm。 钻孔数量：根据已施工巷道经验，工作面迎头布置 6 个深孔， 2 4 个浅孔。 钻孔深度：循环进尺 1.6m，第一排使用风镐、手镐掘进，第二排使用综掘机 ，助推浅孔孔深 1.6m。按照超前距不小于 5m要求，卸压深孔孔深选择 8
9、m（利用检测孔时，孔深 10m）。 钻孔布置方式：深孔布置三排，每排 2 个钻孔，孔距 2.4m，排距 0.6m，钻孔中心孔距巷道中心线1.2m，第一排钻孔距巷道底板 0.8m，深孔均垂直煤壁水平楔形打设。浅孔布置在迎头两侧，距巷道两帮0.4m，排距 0.6m。钻孔布置如图 2 所示。 图 2 5202 运输道爆破图表 3.3.2 主要 工艺 流程 3.2.2.1 装药 装药方式采用 正向装药，串联一次起爆。 为防止装药不到位，深孔施工时必须平直且孔壁光滑。装雷管时， 用竹木棍将药卷 顶部 外壳扎透，将雷管由药卷顶部全部插入药卷内，严禁将雷管斜插在药卷中或 捆 在药卷上。理顺雷管脚线 后 ，用
10、扎带或小线在每节药筒的两端及中部捆扎，随后用特制的炮棍将药筒送入爆破孔内，药筒到位后装 0.4m 的水炮泥， 再 用炮泥全部将爆破孔填实。装药过程中力量应均匀，不可猛烈撞击，每次只准送进一个药卷。装炮泥时一定要注意炮泥的直径和钻孔相吻合，泥质不可太软，防止进不到位，影响封孔质量。 3.2.2.2 爆破 - 4 - 爆破时除了严格执行爆破相关规定外， 两循环爆破孔应错开 0.2m ，避免在同一孔位重复爆破。 起爆点及警戒点到 爆破地点的距离不得小于 300m，躲炮时间不得小于 30min。 3.3.2.3 验炮 放炮后 15 min，使用导通表进行导通试验，确定炸药是否爆炸。 3.2.2.4 残
11、炮、瞎眼处理 由于连线不良所造成的瞎炮可重新直接连线放炮。在距残 炮 、瞎眼 0.3m 处打一个平行的新炮眼重新装药放炮。禁止用镐刨、用压风吹等方法处理残、瞎炮。 3.2.2.5 其它 若煤质松软时，只施工深孔爆破卸压，不得进行浅孔爆破，以免掘进时造成片帮冒顶。 4 应用效果分析 5202 运输道 实施 深孔卸压、浅孔爆破掘进技术 后 ， 在一定程度上，对煤层顶板进行 了有效预裂，使顶板压力 提前 转移释放， 在减少工作面辅助作业时间，提高掘进速度的同时，有效的控制了工作面“煤炮”发生的频率 。 以 5202 运输道 3#观测站观测数据为 例，工作面“煤炮”从未卸压之前的三十多响减至七、八响，
12、甚至不响， 顶板周下沉量从 50 60mm 减至 10 20mm 之间， 底板周鼓起量从 100 110mm减至 40 50mm 之间 ， 两帮周收敛量从 140 160mm 减至 20 40mm 之间 ， 平均循环进尺提高 0.8m 左右 ，单月进尺从 135m 提高到 187m，达到了工作面快速、安全掘进的目的。 虽然 深孔卸压 、浅孔 爆破 技 术操作 简便、灵活，但 关键 技术（炸药量、装药质量、 扫孔质量、 封孔质量 、深孔残炮、 剩 炮 处理 ）难以掌握 ，需要在实践中不断总结与完善 。 5 结论 “煤炮”作为一种能级较小 、显现强度较弱 的 冲击地压 现象， 无论是对工作面质量管
13、理，还是 安全管理都带来极大影响，在 5202 运输道工作面掘进过程中，利用深孔卸压、浅孔爆破技术人为地改变工作面掘进前方煤岩层的力学性能，增加煤层裂隙，促使应力集中带向煤体深部推移，集中压力带部分转变为卸压带，有效的缓解和控制了“煤炮”发生的频率， 在达到快速、安全掘进 的同时，消除了作业人员- 5 - 的恐慌心理 ， 为巷道掘进创造了良好的安全条件，该技术对铁煤集团煤层赋存较深矿井的 防冲 管理具有一定的 参考 价值和现实意义 。 作者简介： 张新成 （ 1981-）， 男， 地质 工程师， 2008 年毕业于 辽源职业技术学院矿山地质 专业 ，现在铁煤集团 矿建 公司 从事地质工作 ，曾在 煤矿开采 、 中国煤炭地质、 铁法科技 等 杂志发表论文 多 篇 。联系电话： 15164113758。
