高 杰

（山西汾西宜興煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032300）

煤礦作為重要能源類型，伴隨需求的增加，煤礦開采力度日益增大。在實(shí)際的開采古城中，某些掘進(jìn)工作面不僅會受到頂板礦山壓力，而且還會受到采動壓力影響。為降低這種不利影響，保證開采效率和安全，可通過順槽深孔預(yù)裂爆破進(jìn)行切頂卸壓，以此將采動壓力可能對掘進(jìn)工作面造成的影響降至最低水平。以下結(jié)合某工作面實(shí)際情況，對其回采面順槽深孔預(yù)裂爆破切頂卸壓技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析研究。

1 工作面基本情況

某工作面屬于放頂煤工作面，其主要開采的煤層平均厚度在15.8 m 左右，在煤層底板處布置寬度為5.5 m、高度為3.8 m 的皮帶巷。經(jīng)前期勘察可知，直接頂以砂質(zhì)泥巖為主，呈灰黑色，在裂隙當(dāng)中存在很多黃鐵礦，大部分呈薄膜狀，巖層硬度在3～4 范圍內(nèi)（普氏硬度），平均厚度在2.66 m 左右。老頂以中細(xì)粒砂巖為主，呈灰白色，碎屑主要為石英，其脈狀層理較發(fā)育，部分位置還有沿垂直方向分布的裂隙，巖層硬度在6～7 范圍內(nèi)（普氏硬度），平均厚度在5.45 m 左右。由于該工作面在回采過程中對與之相鄰的工作面有一定動壓影響，導(dǎo)致與之相鄰的工作面不得不對材料巷進(jìn)行二次維護(hù)，使回采過程中承受著較大的壓力。針對這種實(shí)際情況，在工作面回采開始前需對其皮帶巷通過深孔爆破來實(shí)現(xiàn)切頂卸壓。為避免殘爆，各爆破孔均利用兩發(fā)雷管實(shí)施爆破，對爆破孔中的雷管做串聯(lián)處理，并在孔外進(jìn)行串聯(lián)連線起爆。通過對這項技術(shù)的應(yīng)用，能大幅降低回采對相鄰工作面造成的影響。

2 深孔預(yù)裂爆破技術(shù)

該工作面皮帶巷的炮眼將機(jī)頭端頭支架的第二根立柱作為起點(diǎn)不斷向推進(jìn)的方向布置，在與保護(hù)煤柱相距400 mm 的位置施工一排炮眼，相鄰兩個炮眼之間的距離按照800 mm 控制，炮眼的深度按照17 m 控制，并與頂板保持垂直[1]。待工作面持續(xù)向前推進(jìn)到炮眼和超前支架首個立柱保持平行的狀態(tài)后，方可進(jìn)行裝藥爆破，在各炮眼當(dāng)中裝填預(yù)裝有火藥的塑料管。起爆的炮眼個數(shù)為2～4 個，起爆前進(jìn)行連線，然后不斷向外起爆，以保證工作面的循環(huán)進(jìn)尺量達(dá)到要求?，F(xiàn)場施工需嚴(yán)格按照以下工藝流程進(jìn)行：交接班檢查并處理所有隱患→布置炮眼→檢查炮眼瓦斯→裝藥連線→再次檢查瓦斯→起爆→最后檢查瓦斯。在深孔爆破過程中，炸藥以三級乳化炸藥為首選，其每卷直徑為Φ35 mm×200 mm，起爆雷管為瞬發(fā)電雷管[2]。一個炮眼的裝藥數(shù)量為14 卷，裝完第7 卷火藥后安裝雷管，共安裝2 根。在連線過程中，炮孔中和炮孔外都進(jìn)行串聯(lián)連線[3]。需注意的是，炮眼的施工應(yīng)超前進(jìn)行，同時一個炮眼只能進(jìn)行一次裝藥與起爆。

3 深孔預(yù)裂爆破工藝

3.1 打眼

打眼施工采用以下工藝方法進(jìn)行。

1）在深孔預(yù)裂爆破過程中，鉆孔需借助錨桿機(jī)進(jìn)行，鉆頭尺寸為一般為Φ42 mm。

2）為了使爆破達(dá)到預(yù)期的效果，在打眼之前應(yīng)做好拉線，同時其距離應(yīng)達(dá)到30 m 以上，使炮眼孔口處于同一條線，并使孔眼形成一個平面[4]。

3）完成打眼后，其深度、角度與直徑都必須達(dá)到要求。

4）在打眼過程中，若遇到炮眼和頂部支護(hù)發(fā)生重疊的情況，應(yīng)和原巷道支護(hù)保持至少100 mm 的距離。

5）在打眼過程中，若遇到深度超過4 m 的廢眼，則應(yīng)在其周圍使用紅色的油漆予以標(biāo)注，并在裝藥過程中使用黃土對其進(jìn)行封堵，確保封堵的長度達(dá)到1.5 m 以上。

3.2 裝藥

裝藥采用以下工藝方法進(jìn)行：

1）在裝藥過程中，先在塑料管其中一端填入不少于300 mm 的黃土（塑料管的直徑為40 mm，長度為4 m），然后在塑料管的另外一端連續(xù)裝入6 卷乳化炸藥，接著裝入引藥，再裝入雷管，將其小腳線捋順后拉出到管口處；將雷管安裝完成后，繼續(xù)裝入6卷乳化炸藥和引藥，最后再裝入1 根雷管，將其小腳線用相同的顏色腳線切斷到和中部放置的雷管相同長度并進(jìn)行連接，用防水膠布將其包裹嚴(yán)密。對于孔外的小腳線，需在孔口處將其切斷成相同的長度，然后分別與大腳線相連，將大腳線連接到長度為19 m后，通過扭結(jié)形成短路。在裝藥的過程當(dāng)中，炸藥之間應(yīng)保持緊密，以免殘爆。將炸藥裝好，并檢查確認(rèn)無誤后裝入水泡泥，再用黃土將整根塑料管填滿。在裝藥時使用的雷管，應(yīng)為同一段號[5]。

2）將塑料管中的炸藥裝完后，將其穿入到事先打好的炮眼當(dāng)中，然后利用直徑較小但長度相同的塑料管將裝完炸藥的塑料管推入到炮眼的底部，并將其搗實(shí)，避免塑料管中裝入的炸藥發(fā)生下滑，完成后將直徑較小但長度相同的塑料管取出[6]。

3）完成上步操作后，在塑料袋中填入炮土（塑料袋的尺寸為Φ40 mm×600 mm），然后用之前的直徑較小但長度相同的塑料管將塑料袋穿入到與孔口相距13 m 的位置，塑料袋的數(shù)量應(yīng)達(dá)到10 個以上，直到炮土封泥到孔口以上7 m 處。最后還要在孔口處填入并搗實(shí)長度為1 m 的黃土。整個塑料管長度4 m，裝藥段長度為2.8m，封泥段長度為0.9 m，采用塑料袋進(jìn)行封泥的長度為6.0 m，封泥總長為6.9 m[7]。

4 爆破施工效果

為了對該工作面材料巷進(jìn)行深孔預(yù)裂爆破后的切頂卸壓實(shí)際效果予以驗(yàn)證，在爆破完成后要在兩個相鄰的鉆孔中額外進(jìn)行一個18.53 m 深的鉆孔施工，以此形成深度足夠的檢查孔，根據(jù)孔內(nèi)裂隙情況判斷此次爆破效果。通過對這一鉆孔的窺視檢查，可分析確定對頂板進(jìn)行深孔爆破之后，鉆孔中裂隙的發(fā)育情況或破壞情況[8]。具體的窺視結(jié)果為：

1）在0～11.46 m 的深度范圍之內(nèi)，檢查孔孔壁的裂隙與節(jié)理均相對不發(fā)育，無顯著裂隙帶分布，孔壁較為完整。

2）在11.46～13.50 m 的深度范圍之內(nèi)，檢查孔孔壁的裂隙與節(jié)理均較發(fā)育，存在顯著裂隙，但孔壁相對完整。

3）在13.50～16.80 m 的深度范圍之內(nèi)，檢查孔孔壁的裂隙與節(jié)理均不發(fā)育，孔壁較為完整。

4）在16.8～18.09 m 的深度范圍之內(nèi)，檢查孔孔壁的裂隙與節(jié)理均較發(fā)育，整個巖層松散，孔壁完整性差。

在完成此次深孔預(yù)裂爆破施工后，經(jīng)以上窺視檢查，爆破施工效果為：

1）在11.46～13.50 m 的深度范圍內(nèi)，深孔預(yù)裂爆破效果比較顯著，孔壁的裂隙與節(jié)理均發(fā)育，孔壁完整性良好，導(dǎo)通部位的裂隙寬度相對較小。

2）在16.80～18.09 m 的深度范圍內(nèi)，深孔預(yù)裂爆破的效果最好，孔壁中的裂隙和節(jié)理均充分發(fā)育，整個巖層由于受到爆破的沖擊作用變?yōu)樗缮⒔Y(jié)構(gòu)。

3）在0～11.46 m 和13.50～16.80 m 兩個深度范圍之內(nèi)，檢查孔的孔壁無顯著裂隙帶，相對完整，預(yù)裂爆破效果一般。

通過對檢查孔實(shí)施的窺視分析可以看出，通過深孔預(yù)裂爆破處理，兩個爆破孔的實(shí)際影響半徑都能達(dá)到0.5 m 以上，且兩個炮孔之間形成的裂隙達(dá)到導(dǎo)通，在與頂板分別相距11～14 m 和16～18 m 的位置形成導(dǎo)通，在與頂板相距11～14 m 的位置，其導(dǎo)通裂隙寬度在1～3 mm 范圍內(nèi)，而在與頂板相距16～18 m 的位置，整個巖層處于松散狀態(tài)，爆破效果良好，達(dá)到了預(yù)期的切頂卸壓目標(biāo)。

由于工作面順槽開采時受到與之相鄰的回采面造成的采動影響，使順槽掘進(jìn)時與后期回采時受壓相對較大，導(dǎo)致維護(hù)工作量增加，影響施工效果與安全；對此可以在順槽回采過程中預(yù)先通過深孔預(yù)裂爆破實(shí)現(xiàn)切頂卸壓，用于減小順槽掘進(jìn)可能造成的影響。通過實(shí)踐可知，這行技術(shù)的應(yīng)用能徹底切斷回采面和采空區(qū)之間的壓力傳播途徑，從根本上減輕順槽掘進(jìn)和回采過程中的礦壓影響。

5 結(jié)語

采用深孔預(yù)裂爆破的方法進(jìn)行切頂卸壓可以大幅減小采掘過程中對相鄰工作面造成的影響，起到降低礦壓的作用。然而，在井下實(shí)際應(yīng)用這項技術(shù)的過程中，無論是炮眼的深度、角度，還是裝藥數(shù)量及封泥的長度，都需要進(jìn)行深入的優(yōu)化。在炮眼施工過程中，因錨桿鉆機(jī)所用鉆桿的直徑較小，所以在鉆進(jìn)時可能發(fā)生漂鉆，而且施工較為困難，現(xiàn)場施工人員的勞動強(qiáng)度較大，環(huán)境惡劣；對此，需在技術(shù)層面上對切頂卸壓工藝各項技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；同時在裝備上應(yīng)積極探索與現(xiàn)場施工更適宜的機(jī)具設(shè)備，用于提高鉆進(jìn)的精度，并減小現(xiàn)場施工人員的勞動強(qiáng)度，從而保證最終的爆破效果，為后續(xù)的進(jìn)一步開采奠定良好基礎(chǔ)。