硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究与应用

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深孔预裂爆破在综采面坚硬顶板控制中的应用

深孔预裂爆破在综采面坚硬顶板控制中的应用

马兰煤 矿 1 8 5 0 6工 作 面 主采 8号 煤 , 设 计 采 高
3 . 8 m, 煤 层倾 角 3~ 8 。 。工作 面采 用 综采 一 次 采全 高 开采 , 倾 向长 1 8 6 n l , 顶板 为 泥质 灰 岩 、 石 灰岩 , 厚
度为 8 . 7 5 m左 右 , 抗压强度 为 8 . 7~5 8 . 8 MP a , 较 为坚硬 ; 底板 为砂 质 泥 岩 、 粉砂岩 , 厚度为 3 . 5 m 左 右 。一般抗 压 强度大 于 5 MP a , 属 软弱 岩层 。 2 . 2 现场参 数 的确定
因此 , 为 了保 证 回采 工作 面 的生产 安全 , 必须 对 坚 硬顶 板 进 行 弱 化 处 理 , 确 保 其 合 理 垮 落 J 。目
前, 工程 中的顶 板弱 化 方 法 主 要 有 注水 弱 化 和 爆 破
弱化 , 而对 于致 密坚 硬 、 吸水性 差 的顶板 只 能采 用爆
总 第2 1 6期
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 5— 2 7 9 8 . 2 0 1 7 . 0 8 . 0 1 9
深孔 预 裂 爆 破 在 综 采 面 坚硬 顶板 控 制 中 的应 用
刘春 波
( 西 山煤 电集 团公 司 马 兰煤 矿, 山西 太原 摘 0 3 0 2 0 5 )
本次研 究 在确 定 顶 板 处 理 高度 时 , 应 该 兼 顾 基
ห้องสมุดไป่ตู้
本 顶 岩层 的弯 曲下 沉 量 , 因此 弱化 顶 板 的合 理 高 度
可通 过下式 计算 得 出 :

破 的方 法 。 顶 板 爆 破 弱 化 参 数 多 是 依 据 现 场 经

探究煤矿深孔预裂爆破技术应用

探究煤矿深孔预裂爆破技术应用

探究煤矿深孔预裂爆破技术应用【摘要】为了解决比较厚的坚硬煤层在瓦斯突出方面与回收率比较低方面存在的问题,所以煤矿中采取了深孔预裂爆破来增加煤层的透气性,而且可以利用由于煤层的松动而造成的落煤量增加。

参照爆破的参数,从而确定裂隙的范围。

通过实践,可以看出煤层的回采率得到了提高,因此实验和理论是相一致的。

【关键词】煤矿;深孔预裂爆破;瓦斯煤炭在我国分布广泛,而且贮藏量很丰富,具有复杂的地质情形,有的煤田有高的瓦斯含量,煤矿行业的发展需要确保煤矿安全开采,并且逐步对爆破理论进行完善。

深孔预裂爆破可以广泛使用在瓦斯抽采与放顶煤开采方面。

因为有的煤层的透气性比较差,在抽采的时候煤层内瓦斯无法顺畅流动。

深孔爆破技术可以增加煤层的透气性,降低瓦斯在开采过程中的涌出。

因为坚硬煤层的回采率是比较低的,所以应该通过爆破顶煤进行松动,从而提高回采率。

1 深孔预裂爆破的原理和作用因为深孔预裂爆破和一般的预裂爆破不同。

第一,爆破的目的是不一样的。

深孔预裂爆破是为了确保在煤体内产生裂隙,从而提高密度,而一般的预裂爆破则是为了可以在空隙间产生贯通的裂隙,而且要求孔壁方向不可以有裂隙。

所以,当运用具体的爆破时,这二者是不一样的。

第二,装药的结构是不一样的。

深孔预裂爆破采取的是耦合装药,而一般爆破采取的是不耦合装药。

采用深孔预裂爆破是想要加大原来煤体的裂隙长度与范围,从而提高透气性,并且减低瓦斯阻力,以便在比较短的时间里,使瓦斯的抽放率得以提高。

深孔预裂爆破和普通的爆破是不一样的,其可以在爆破孔的周边扩大自由面和控制孔,这样不仅需要相邻孔之间连线的方向可以贯通裂缝,并且还需要在它的方向出现更多裂隙,从而让煤体的内部形成可以以炮孔作为中心的裂隙网互相连接。

采取深孔预裂爆破需要在工作之前提前交替布置好具有深度的控制孔与爆破孔,并且在卸压煤保护下,采取深孔炮眼预裂。

当中控制孔在爆破时,可以有调整爆破方向和补偿爆破空间裂缝的作用,最终产生卸压槽。

综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究

综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究

综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究
孟令新
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】井工煤矿进行煤炭开采时,采煤工作面的矿压显现主要受工作面上方顶板的影响,特别是坚硬顶板,影响更大。

坚硬顶板造成的综采工作面采空区顶板悬顶面积过大对综采工作面的矿压显现及安全生产有很大影响。

回采过程中,坚硬顶板不能随着工作面向前推进及时垮落,会形成大面积悬顶,如果大面积顶板突然垮落,不仅会砸毁设备,破坏工作面,还会产生强烈的冲击波,造成人员伤亡,形成矿难。

为了防治井下采煤时坚硬顶板突然垮落造成的安全隐患,塬林煤矿根据W1-108工作面实际情况,决定采用深孔预裂爆破强制放顶技术。

【总页数】4页(P80-83)
【作者】孟令新
【作者单位】锡林郭勒盟能源管理综合行政执法支队
【正文语种】中文
【中图分类】TD235
【相关文献】
1.新集二矿211113综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术与实践
2.超前深孔预裂爆破技术在综采工作面坚硬顶板管理中的研究与应用
3.深孔预裂爆破技术在中细砂岩
巨厚坚硬顶板综采工作面的应用4.坚硬顶板综采面初采深孔预裂爆破技术研究5.综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究
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超前深孔预裂爆破技术在综采工作面坚硬顶板管理中的研究与应用

超前深孔预裂爆破技术在综采工作面坚硬顶板管理中的研究与应用

新疆 天山矿业 公司俄霍布拉克煤矿 l 煤为主要可采煤层 , l 煤层 基本顶较厚 , 平均厚度在 4 5 m左 右 , 整体性强 , 其岩性主要 以砂 岩和粗砂页岩为主 ,顶板按岩性及胶结情况与 Ⅲ或Ⅳ类顶
粗 砂 岩 } I I } E E } } 眭 80—1 3O/l 1 0
板相似 , 抗 压强度 为 7 0 0 k g , c m 一1 0 0 0 k B / e I n , 属难 冒落或极 难
冒落的顶 板。矿井在 1 煤 1 1 0 5工作 面初放时 曾发产生过较强风
砂 岩
妮 岩
\ E E E E E E E
L I I [ I I I 25—70 /40
见图 1 。
为 已回采结束的 l 1 0 5工作面, 其矿压观测见表 1 。
表 1 I 1 0 5工作 面顶板来压和矿 压显现特征统计情况
顶板来压 沿走向推进距 编号 离 ( r ] e ) 6 1 8 2 1 0 4 来压步 距 ( m ) 6 l 2 1 2 2 来压性质 矿压 显现 初次来压 支架安全 阔8 啡开启 , 采空 区顶板 仝鄢跨落 .产
_ 工程经济 / GON G C HE N G J I N G J
超前深孔预裂爆破技术在 综采工作面坚硬顶板管理中的研究与应用
张 宏新
( 新疆 煤 矿安全 监察 局东疆 监 察分局 新疆乌 鲁木 齐
摘 要
8 3 0 0 0 0)
顶板 管理是煤矿安全生产的重要难题 , 坚硬顶板管理更是难上加难 。 俄霍布拉克煤矿 开采的 1 煤顶板就属 于坚硬顶板 , 该矿
E E E _ [ E E
暴, 引起 伤人事故 , 出现少数支架立 柱压死现象 , 给 矿井安全生 产带来了严重威胁 。 鉴 于此在 1 ] 0 7 工作面初采时必须对顶板采

综采工作面开切眼深孔预裂爆破技术的应用探讨

综采工作面开切眼深孔预裂爆破技术的应用探讨

综采工作面开切眼深孔预裂爆破技术的应用探讨在煤矿开采技术手段日益完善的背景下,煤矿企业更注重安全生产能力的提高。

根据近年来能源使用调查结果显示,我国当前能源总量中煤炭资源约为50%,但对于社会煤炭用量总需求来讲,现有浅层煤田开采已很难满足,要求开采中向深部发展。

这种深部开采会面临较多安全问题,以其中坚硬顶板条件为典型,成为开采的难点所在,需引入开切眼深孔预裂爆破技术使其得以解决。

文章主要以我国某地区综采工作面开采为例,对深孔预裂爆破技术在其中的应用进行探析。

标签:综采工作面;深孔预裂爆破;应用前言据相关研究发现,我国矿区中至少有一半数量矿区在开采中存在较为复杂的赋存条件,其中坚硬顶板所带来的影响作最为明显,约有38%综采工作面存在坚硬顶板问题。

施工过程中若忽视做好坚硬顶板处理,不仅难以提高开采效率,而且易发生安全事故。

在此背景下便提出了深孔预裂爆破,其在实际应用中发现对综采工作面开采难题的解决可起到明显的效果。

因此,对深孔预裂爆破在综采工作面中的应用研究具有十分重要的意义。

1 深孔预裂爆破的相关概述与工程实例1.1 深孔预裂爆破的相关介绍现行煤矿开采在处理断层岩石方面,预裂爆破方法主要分为浅孔、深孔爆破方式。

两者都注重爆炸能量的使用,确保断层结构在爆破中能够成为裂隙发育体。

若实际施工中发现不存在较大的断层落差,而且岩石坚硬度较低,可直接采取浅孔松动爆破方式,但在岩石坚硬度较高且断层落差大的情况下便需引入深孔爆破措施。

但哪种方式应用下,都需注重做好孔间距、孔深、孔径等分析,并保证装药量合理,这样在应用中才能取得良好的效果[1]。

1.2 工程概况文章在研究中主要以我国某地区为例,其在地址特征上极为复杂,整个采区中存在冲刷带、断层等较多,需将跳采、缩采等技术在回采中进行应用。

如其中综采工作面,包含4条超出2.5m落差的断层,还存在2条6.3-8.8m落差的断层。

同时在回采中发现部分综采工作面在断层上将达到16条,其中有6条断层超出4m的落差。

深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及应用

深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及应用

深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及应用随着矿山开采深度的不断加深,冲击地压防治已经成为矿山安全生产中的一项重要工作。

深孔预裂爆破技术作为一种高效的矿山冲击地压防治措施,广泛应用于矿山工程中。

本文将介绍深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及其应用。

一、深孔预裂爆破技术的原理和特点深孔预裂爆破技术是在深孔爆破技术的基础上发展而来的。

它采用长孔、大孔径的爆破装置,通过深孔装置在矿体内进行预裂,形成裂缝,从而达到加强矿体稳定的目的。

深孔预裂爆破技术有以下特点:1.爆炸效果明显:通过深孔爆破装置进行预裂,形成的裂缝能够明显增加矿体的裂隙系数,进而减少矿体强度,使其在开采过程中更易崩落。

2.能耗低:深孔预裂爆破技术由于采用的是长孔、大孔径的爆破装置,能耗相对低,同时爆炸效果却十分明显。

3.安全性高:深孔预裂爆破技术采用的是长孔、大孔径的爆破装置,安全性相对较高,同时对周边环境的影响也比较小。

二、实践应用深孔预裂爆破技术在矿山工程中的应用十分广泛。

通常,深孔预裂爆破技术主要用于岩体控制、地下采矿、空洞支撑以及控制冲击地压等方面。

1.岩体控制采用深孔预裂爆破技术,能够有效地改变岩体裂隙、降低岩体强度,从而实现对岩体的有效控制。

在开采硬岩时,采用深孔预裂爆破技术能够显著提高采矿效率,并且能够减轻岩石的破碎程度,从而降低采石过程中对环境的影响。

2.地下采矿在地下采矿的过程中,深孔预裂爆破技术也十分实用。

采用深孔预裂爆破技术能够降低开采强度,从而降低地压的影响,减小岩体的应力集中,保障矿工的安全。

3.空洞支撑在地下空洞支撑的过程中,深孔预裂爆破技术也可以发挥重要的作用。

采用深孔预裂爆破技术,能够使矿体形成合适的裂缝,进而减少空洞支撑时对矿体的影响,降低矿井的崩塌风险。

4.控制冲击地压采用深孔预裂爆破技术,能够显著地改变煤体的应力分布,使其失稳,进而达到控制冲击地压的目的。

同时,深孔预裂爆破技术还能够加速煤层瓦斯及煤粉的排出,有效避免煤矿灾害的发生。

煤矿综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术

煤矿综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术

煤矿综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术随着科学技术的进步,安全问题越来越得到施工单位的重视,人们的安全觀念也在不断的提高,尤其是在煤矿行业这个艰苦行业,安全问题更应该放在第一位。

水、火、瓦斯、煤尘、顶板是煤矿常说的五大自然灾害。

顶板灾害是指煤矿巷道或采区顶上的岩层发生的各种垮塌或冒落事故。

坚硬顶板指的是直接顶很薄或基本上没有,煤层上直接覆盖的是坚硬的砂岩、砾岩,而且厚度很大。

在这类坚硬顶板下采煤后,可以形成几千平方米,甚至几万、几十万平方米的悬顶而不冒落。

但是一旦垮塌,会引起强烈的暴风冲击,引起地层强烈震动。

可将巷道和工作面摧毁,造成伤亡事故。

目前我国这方面的处理技术有高压注水技术、煤柱支撑技术、局部填充技术、局域切割技术、深空、中深空、滞后爆破放顶技术。

在这些技术中,预裂爆破技术能较快解决煤层开采后坚硬顶板悬露不垮的问题,也是目前处理坚硬顶板悬露不垮的主要技术手段。

在深孔预裂爆破的相关技术手段中,技术参考系数的选取,是爆破工作顺利进行的关键。

1顶板预裂爆破首先要根据施工场所的实际情况,确定好煤层孔,根据以往的操作经验和实际的理论计算,来进行综采面的爆破技术。

综采面坚硬顶板处理使用的是超前深孔预裂爆破技术,应该在工作面的顺槽或是特殊的巷道前方位置一定距离上向顶板打深孔,在爆破前事先破坏顶板的完整性。

直接顶冒落的情况,在工作面推进一定的距离后,工作面后方会有顶板初次垮落,此后会垮落得更为充分,所有的液压支架后部都会有冒落的石块填充。

经过预裂爆破的弱化,液压顶板后部冒落情况理想,冒落的石块可以把采空区基本上填充完整。

工作面使用预裂爆破技术爆破后,逐渐地减小了坚硬顶板对综采工作面的来压步距,实现了工作面的安全高效生产效果;通过对工作面的平均阻力数据统计表明,工作面的阻力达到一定程度时,有利于工作面的有效快速推进。

2深孔爆破预裂技术的机理为了避免发生压架事故,采用直接对煤层上方厚岩石层实施深孔爆破的技术,强制性地把厚岩石层爆破。

大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用

大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用

第29卷 第5期2009年9月西安科技大学学报JO URN AL OF X I ′AN U N I VERSI TY OF S C I ENCE A N D TECHN OLOG YVol .29 No 15Sept 12009 文章编号:1672-9315(2009)05-0510-05 大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用 3周登辉1,伍永平2,解盘石2(1.新疆焦煤集团有限责任公司,新疆乌鲁木齐830025;2.西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054)摘 要:新疆焦煤集团2130平硐煤层大倾角煤层顶板坚硬,易形成大面积悬露,严重影响矿井安全生产,本文运用物理相似材料模拟实验和三维数值模拟研究手段,分析研究了坚硬顶板预爆破弱化顶板变形破坏规律,并结合坚硬顶板深孔超前预爆破机理,提出了“非等长多炮孔、非均匀大药量、高层位低震动”坚硬顶板超前爆破弱化方法,实现对坚硬顶板进行控制性处理,降低顶板强度,消除顶板大面积悬露和冒落产生的冲击性矿压显现和由此导致的工作面围岩灾变隐患。

关键词:大倾角;坚硬顶板;超前预爆破技术;深孔中图分类号:T D 235 文献标志码:A坚硬顶板是指厚度较大,强度高(单向抗压强度>80MPa ),整体性(完整性)较好的煤层顶板岩层。

其特点是开采后工作面顶板大面积悬露,不易自然垮落,而一旦出现垮落,则波及范围巨大,形成局部“飓风”或“矿震”,导致突发性灾害事故,我国先后试验了深孔、中深孔滞后爆破强制放顶、高压注水等技术,对坚硬顶板进行弱化处理,同时采用煤柱支撑、区域充填、区域切顶、提高工作面支护系统支护强度和刚度等方法和技术,在缓倾斜煤层开采中取得了一定的效果。

新疆艾维尔沟矿区是典型大倾角硬顶软底软弱煤层[1~8],其顶板坚硬,也曾出现过大面积悬露的坚硬顶板突然垮落而导致的工作面安全生产事故,如何实现大倾角煤层坚硬顶板下的安全开采问题,为矿方亟待解决的问题。

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硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究与应用兖煤菏泽能化有限公司王玉昌摘要:综采放顶煤是厚煤层实现高产高效、安全、低耗、低成本的采煤工艺。

随着放顶煤采煤法的应用,顶煤硬度大不易冒落,可放性差,成为造成顶煤回收率降低的主要问题。

本文介绍了硬顶煤条件下,深孔预裂爆破技术在放顶煤开采中的研究及应用,对深孔预裂爆破的机理、试验研究进行了论述。

该课题作为原煤炭工业部“九五”攻关项目“综采机械化放顶煤开采成套技术与装备研究”的子专题,.成功地提出一套50~80米深孔控制预裂爆破的打钻、成孔、装药、封孔及起爆工艺与配套设备,经科技项目检索查新,达到国际先进水平,具有广阔的应用前景。

关键词:综采放顶煤开采硬顶煤深孔预裂爆破煤炭回收率1.概述兖矿集团鲍店煤矿是一座年设计能力300万吨的大型现代化矿井。

目前主要采用综采放顶煤开采技术。

顶煤硬度大、可放性差,顶煤滞后冒落、产生大块是造成顶煤回收率低的主要原因之一。

硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究目的和意义是:针对一些煤体强度大,节理裂隙不发育,顶煤中含夹矸,等条件下的放顶煤开采工作面,生产中存在的顶煤滞后冒落或产生大块堵住天窗,使顶煤不易放出等情况,采用“深孔预裂爆破技术”,在回采前进行顶煤预裂,并结合常压注水,提高顶煤可放行,从而提高顶煤回收率,减少采空区自燃发火,提高煤炭产量。

2.硬顶煤深孔预裂爆破机理在工作面顺槽内,沿工作面倾斜方向打爆破空与控制空;孔深50~100m,爆破孔直径为75mm,控制控直径为90mm,孔间距为8m左右。

通过爆破作用,炮孔周围产生直径为100~250mm的柱状粉碎圈带和一沿爆破孔与控制孔连心线方向长为8~10m的贯穿爆破裂缝带及次生的裂隙圈带。

爆破后,通过爆破孔向煤层注水,进一步扩大裂隙带几次生裂隙带的宽度;此外,在支架与矿压的反复作用下,使已经产生大量裂缝的顶煤进一步破碎。

这样,在放煤过程中,可以将硬顶煤顺利放出,达到提高工作面回采率与煤层注水的效果,减少采空区浮煤,防止自燃发火的目的。

3.深孔预裂爆破研究与实施的基本条件1310综放面是鲍店煤矿北翼一采区的第八个区段,工作面走向长度1028m,倾向长198m,所采煤层为山西组3层煤,煤层厚度8.2~9.5m,平均8.70m,煤层普氏硬度f=3.6~4.9。

硬质煤体较发育。

工作面采用综采放顶煤一次采全高的采煤方式,放煤采用双轮顺序多头点放煤,放煤步距1.2m,采放比为1 :1.9,选用ZFP5600-17/35低位放顶煤支架,采煤机为AM-500双滚筒采煤机。

正常情况下,回采率为80%左右。

4.深孔预裂爆破的工艺过程及方法4.1试验工艺与装备4.1.1打钻:利用钻机按照设计要求打出钻孔。

4.1.2装药:采用压风装药器及抗静电阻燃塑料管,进行连续耦合装药。

为防止管道效应的产生,沿炮孔全长敷设煤矿导爆索。

装药密度为0.7~0.8g/cm3,单位长度装药量为4kg/m。

炸药型号为一级煤矿许用硝铵炸药。

4.1.3封孔:使用装药器和抗静电阻燃塑料管,进行压风喷泥封孔。

为了使爆破孔爆破后不产生“打筒”现象,保证预裂爆破效果和施工安全,封孔长度必须大于12m。

4.1.4起爆:采用双炮头、正向起爆的爆破方法。

起爆器型号为MFB-200。

每次起爆不得超过一个爆破孔。

爆破孔内两个炮头的雷管脚线为并联。

炮头制作前,须进行雷管导通测试。

连好放炮母线,经检查无误后,方可在警戒线外有掩护的安全地点进行放炮。

警戒距离不小于200m。

4.1.5注水:爆破后,将爆破孔内的炮泥用钻机掏出,作为注水孔与控制孔一起进行煤体注水。

4.2工艺过程及操作说明4.2.1装药4.2.1.1准备工作(1)对于爆破孔前后10m范围内的巷道支护进行检查加固。

(2)对于爆破地点及附近的设备、电缆进行妥善保护。

(3)将装药器抬到爆破孔附近,固定好,清理干净。

(4)接上风源,打开进气阀,封盖、调压、检查装药器密封情况。

(5)接好输药管,打开送药阀,吹净装药器内及输药管内的杂物及水。

(6)将各阀门手柄处于关闭位臵。

1.进风口;2.上风路;3.底风路;4.卸压口5.装药口6.输药口;7.输药开关8.调压阀9.搅拌桨摇把10.缸体图1 BQF-50A型装药器示意图4.2.1.2劳动组织该装药器由5人操作,一人上药,一人操作装药器各阀门,二人负责拔管,一人负责盘管。

4.2.1.3操作步骤(1)送输料管:将输药管插入孔内,同时将导爆索钩挂在输药管的端头,一起送入孔底,送管时可打开底风,以免煤渣进入输料管内。

导爆索的长度要比装药长度长2~3m,其外端要用细铁丝系住连出孔外。

(2)上药:第一次上药不得超过10kg,药粉不能结块或有其它杂物。

(3)封盖:通过调压阀调节装药器压力,保持在0.35~0.4MPa。

(4)拔管人员将输药管拔出0.5~1m,然后向装药器操作人员发出装药指令。

(5)一次打开送药阀门,并摇动搅拌手柄,同时拔管开始(送药到开始拔管间隔时间应根据输药管长度确定,在0.35~0.4MPa压力下,药的装运速度为5~6m/s,拔管速度一般为0.5~0.6m/s。

(6)当发现孔内返风时,通知关闭给药阀门(此时压力表下降到0.2MPa 左右)。

可打开底风,反复吹一两次。

(7)重复以上装药过程,直至装药到预定长度为止。

为了较好掌握装药长度,避免封孔段过短,应预先在输药管做上记号。

(8)每次将一个炮头用炮棍缓缓送到预定位臵,使其与炸药充分接触。

(9)在炮头送入后,用炮棍封入200~300mm的炮泥。

4.2.2封孔利用装药器和抗静电阻燃塑料管及压风喷泥技术封孔。

(1)采用过筛的略潮黄土作为封孔材料;(2)上土每次不超过5kg ;(3)封盖后将压力调至最大;(4)将输土管送入炮头后的封泥处,并通知送料;(5)拔管时可随喷土时的反作用力缓缓向外退管;(6)重复以上过程直至孔长度≥12m为止。

(7)封孔后,将装药器连同输土管一并用清水清洗干净,并用风吹干,以备下次再用。

4.2.3起爆装药、封孔完成后,连好放炮母线,经检查无误,方可在警戒线外的安全地点进行放炮。

4.3深孔预裂爆破的工业试验4.3.1工艺与设备的研究试验“硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究”有两个技术关键: 一是打钻成孔工艺;二是装药起爆与封孔工艺。

4.3.1.1打钻与成孔的试验研究在实施深孔预裂爆破技术的过程中,为了取得预期爆破效果,保证爆破安全和生产过程中不出现局部冒顶及较大的折帮,需要根据具体情况布臵爆破孔和控制孔,并且要求其成孔质量好、定向准确和达到设计深度。

为确保定向准确,我们研制了三级变径定向钻头。

该钻头是一种组合式钻头。

它由三个不同直径的钻头组合而成,其中,第一级为Φ50mm,第二级为Φ60mm,第三级为Φ75mm。

每级钻头之间距离为400mm。

在研制三级变径钻头的同时,还根据孔径的不同选择使用了煤芯管钻头。

4.3.1.2装药器和输药管的研制与改进深孔预裂爆破技术的首要问题是装药工艺,为此采用了压风装药器和抗静电阻燃塑料管相配套的连续耦合装药。

通过研究试验,改进了装药器,在罐体内安装了搅拌装臵,从而很好地解决了反粉、堵管问题,实现了连续耦合装药,使装药速度大大提高,以50~70m深孔为例,纯装药时间仅20~30分钟。

在解决深孔爆破的装药工艺的同时,对其封孔工艺也进行了深入细致的研究。

由于深孔预裂爆破的爆破孔封孔长度大,封泥量大,采用传统的炮棍封泥方法,存在着封泥速度慢、劳动强度大、封泥质量差、间断封泥等特点。

为克服上述缺点,经过研究试验证明,使用装药器进行封孔具有封泥压力大,封孔质量好,和封孔时间短等优点。

为了保证深孔预裂爆破装药到位和在井下有限空间操作方便,对输药管也进行了改制。

改制的抗静电阻燃输料管为15m一节,梯形螺纹对接。

它具有刚度好,连接快和操作方便等优点。

4.3.2深孔预裂爆破参数的选择根据该项目的技术方案和实验室研究及理论分析,并结合现场的实际条件,在试验中重点对爆破孔直径、爆破孔与控制孔间距以及封孔长度这几个主要参数进行了合理选择。

4.3.2.1爆破孔与控制孔孔径的选择由理论分析和模拟试验可知,爆破孔孔经越大,装药量越多,爆炸能量越大;控制孔孔径越大,其导向及补偿作用越显著;因而,越有利于裂隙的形成和扩展。

但在现场试验过程中,由于受各方面条件的制约,爆破孔和控制孔是不可能随意扩大的,通过实验室模拟试验可知,爆破孔和控制孔孔径对爆破裂隙范围的影响也是有限的。

因此,我们根据模拟试验的结果和以往的经验,选择爆破孔孔径为Φ75mm,控制孔孔径为Φ90mm。

经现场试验,采用MYT-150型钻机打Φ75mm、Φ90mm钻孔,无论在钻进深度上,还是钻孔定向和成孔质量上均能满足试验要求。

4.3.2.2爆破孔与控制孔间距的选择理论分析和模拟试验表明:在煤层条件一定时,孔间距的大小与爆破孔、控制孔的直径相匹配,即它们之间有一个比较合理的范围,才有利于裂隙的形成和扩展。

通过现场试验,最终确定8m孔间距比较合理。

图2 深孔预裂爆破钻孔布臵示意图4.3.2.3爆破孔封孔长度的确定在硬顶煤深孔预裂爆破中,爆破孔的封孔长度是一个非常关键的参数,它不仅要保证爆破后爆破孔不打枪,保证预裂爆破效果;而且还要有足够的长度以保护巷帮煤体不被破坏和一米厚的顶煤保护层以防超前冒顶。

深孔预裂爆破的炮孔装药为连续耦合装药,是典型的柱状装药,爆破后,其爆炸力在对炮孔壁作用的同时,也对炮孔的轴向发生作用;而且在轴向应力波中,以轴线方向上的应力波为最强。

由于孔口方向有巷帮存在,自由面较大,更有利于应力波的反射,造成煤体的破坏。

封孔材料为微潮的黄土,其塑性较好,能有效地吸收爆破应力波,使其迅速大幅度衰减,从而减轻了应力波对煤体的破坏作用。

由于采用的是正向起爆,爆轰波传播方向是由孔口向孔底传播,所以爆炸应力波相对地对孔口方向作用较小。

在预裂爆破中,在爆破孔两边布臵了控制孔,由于控制孔作为补偿空间(自由面)存在于爆破空的同一平面上,使爆炸能量向控制孔方向作用,从而减少了爆炸应力波对巷帮煤体的破坏作用。

通过上述理论分析,结合多年来积累的经验,简要总结出深孔预裂爆破封孔长度的确定原则:1.根据爆破空与控制孔间距确定封孔长度;2.根据具体巷帮煤体的矿压分布情况即卸压带和应力集中带的范围确定封孔长度;3.根据预留顶煤保护层的厚度和爆破孔布臵的角度计算确定封孔长度。

最终确定的封孔长度一定要大于或等于根据上述三条规则确定的最大封孔长度。

因此,在实验过程中,根据上述原则,结合现场的具体条件确定了50~70m深炮孔的合理长度为12~20m。

通过工业试验没有发生打枪、破坏巷帮及崩倒棚子等现象;工作面进入爆破区内也没有发生超前冒顶和较大的折帮等影响生产的现象。

所以据此确定的封孔长度是合理的,在安全上也是可靠的。

4.3.3深孔预裂爆破的工业试验根据课题研究计划,并结合矿上生产的实际情况,确定在1310工作面轨道顺槽一进提向上100m开始,至停采线间300m范围内进行深孔预裂爆破的工业试验。

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