司馬煤業1208綜放工作面頂板深孔預裂設計

殷 宏，司路軍

(山西潞安溫莊煤業有限責任公司，山西 長治 046399)

1 項目背景

司馬煤業1208工作面開采煤層屬下二疊統山西組下部的3號煤層，該煤層賦存穩定，結構簡單，變異較小，平均厚度6.39 m。該工作面東為1207工作面采空區，南、西為實體煤，北為二采區3條采區大巷。直接頂為砂質泥巖，厚度達10.1 m；老頂為中粒砂巖、粉砂巖及砂質泥巖，厚度達7.94 m。直接頂和老頂致密堅硬，老頂初次垮落步距為45 m，回采過程中頂板不易垮落，形成大面積懸頂，給安全生產埋下巨大隱患[1]。

鑒于此，為從根本上消除安全隱患，杜絕安全事故，司馬煤業1208工作面擬在初采前采用頂板預裂工藝進行強制放頂，而做好頂板預裂孔的布置及爆破工作是強制放頂的關鍵。

2 頂板預裂深孔布置方案

2.1 1208工作面基本參數

1208工作面采用“單U+高抽巷”的巷道布置方式，設計可推進長度1 246 m，運輸巷(斷面5.2 m×3.2 m)長度1 311 m，回風巷(斷面5.2 m×3.2 m)長度1 531 m，高抽巷(斷面3.2 m×2.2 m)長度1 400 m，切眼(斷面7.8 m×3.2 m)長度200 m；運輸巷、回風巷、切眼均沿煤層底板布置，高抽巷下距煤層頂板30 m，4條巷道均為全錨網支護。

2.2 工作面切眼爆破炮孔布置

工作面切眼共布置29個爆破炮孔，分別用A1至A9、A備1、A10至A18、A備2、A19至A27表示。炮孔距切眼內幫1.0 m，炮孔軸線水平投影方向與切眼軸線方向平行。

切眼施工炮眼總長527 m，裝藥總長293 m，封泥總長197 m；其中A備1、A備2炮孔為備用孔，僅在其它炮孔出現問題時才啟用，故不裝藥。

2.3 回風巷爆破炮孔布置

在回風巷施工爆破炮孔7個(F1至F6、F備)，炮孔總長132 m，裝藥總長62 m，封泥長度51 m。

F1(F6)、F2(F5)孔口距巷幫1.0 m，距切眼內幫法線距離分別為16.0 m、15.0 m，炮孔軸線水平投影方向與回風巷軸線方向平行，炮孔仰角分別為45°、35°(炮孔仰角指炮孔與頂板之間的夾角)；F3、F4孔口距巷幫1.0 m，距切眼內幫法線距離5.0 m,炮孔軸線水平投影方向與風巷軸線方向平行，炮孔仰角為35°。

F備炮孔為備用孔，只在其它炮孔出現問題時才啟用，故不裝藥；F備孔口距回風巷里幫2.5 m，距切眼內幫法線距離16.0 m,炮孔軸線水平投影方向與風巷軸線方向平行，炮孔仰角45°。

2.4 運輸巷爆破炮孔布置

運輸巷施工炮孔5個(Y1至Y4、Y備)，炮孔總長85 m，裝藥總長34 m，封泥總長33 m。

Y1、Y2孔口距運輸巷巷幫1.0 m，距切眼內幫法線距離分別16.0 m、15.0 m，炮孔軸線水平投影方向與運輸巷軸線方向平行，仰角分別為45°、35°。

Y3、Y4孔口距運輸巷巷幫1.0 m，距切眼內幫法線距離分別為16.0 m、15.0 m，炮孔軸線水平投影方向與運輸巷軸線方向平行，仰角分別為45°、35°。

Y備為備用炮孔，僅在其它炮孔出現問題時才啟用，不裝藥。Y備孔口距回風巷里幫2.6 m，距切眼內幫法線距離16.0 m,炮孔軸線水平投影方向與回風巷軸線方向平行，炮孔仰角45°。

3 炮孔爆破

根據炮孔設計方案進行打孔、裝藥、聯線和爆破。

3.1 起爆順序

使用BF-200型起爆器，分組裝藥、分次爆破。

一茬炮聯線采用“局部并聯，總體串聯”的方式進行，每次起爆最多不能超過3個炮孔。起爆順序從切眼的回風巷向運輸巷方向進行：A1、A2、A3—A4、A5、A6—A7、A8、A9—A10、A11、A12—A13、A14、A15—A16、A17、A18—A19、A20、A21—A22、A23、A24—A25、A26、A27。兩巷道的起爆順序為：先起爆運輸巷Y1、Y2—Y3、Y4，再起爆回風巷F3、F4—F1、F2—F5、F6。

備用炮孔不裝藥，僅在其它炮孔出現問題時才啟用。

3.2 裝藥結構及工藝

炸藥裝藥結構采用不耦合裝藥。雷管聯線方式為局部并聯總體串聯，每孔用4個雷管，起爆采用串聯方式聯線[2]。在端頭、端尾爆破前要加強端頭、端尾處的支護，以免頂板發生垮落。

3.3 爆破物品說明

炮孔爆破所用炸藥為三級煤礦許用乳化炸藥，藥卷規格為D60 mm×500 mm，1.5±0.1 kg/卷；所用雷管為煤礦許用8號普通瞬發電雷管；導爆索采用煤礦許用導爆索，導爆索是以太安、黑索金炸藥為藥芯，用棉線和塑料編織絲等作包纏物，并以塑料為防潮層，規格為D6.5±0.3 mm(或D5.2～5.5 mm)，爆速≥6 000 m/s[3]。

3.4 實施爆破安全流程管控

1) 炮孔施工工藝。將風、水管路理順，拖至工作面，抬進鉆機、鉆桿等，將風、水管路分別用安全夾、U型銷與鉆機聯接牢固，打開風、水閥門，進行試運轉。

操作者分腿站立，雙手緊握操作手把，身體保持平衡。扶鉆人一手握住鉆機扶手，一手將一短鉆桿插入鉆機連接套內向操作者發出開鉆信號。

操作者緩送氣腿閥門、使氣腿慢慢升起，對準眼位頂緊。點動鉆機，待眼位固定鉆進一定深度時，開水，扶鉆人退到操作者身后側監護。當鉆進約50 mm深度時，全速鉆進。

扶鉆人待鉆機停止運轉后，下落鉆機，撥出短鉆桿，換上長鉆桿。打至設計深度。

2) 炮眼管理。炮眼施工完畢要逐孔檢驗編號記錄炮眼深度，掛牌管理。裝藥前必須使用炮棍對炮眼進行檢查，當出現塌孔、堵塞等情況時，必須先疏通再裝藥。

為避免因試采破壞炮孔，預裂爆破要在工作面安裝完畢后進行；安裝支架前，要對預裂炮孔進行驗孔，對不合適的炮孔要及時處理；在工作面安裝退錨期間，要加強對預裂炮孔的保護，避免因退錨損壞炮孔。

3) 裝藥。裝藥時直接用炮棍將炸藥裝入到炮孔內，裝第一卷引藥前，先把兩根導爆索提前塞入藥卷內，導爆索伸入藥卷的長度不得低于200 mm，并用膠帶纏好制成起爆藥卷，再用炮棍把此藥卷送入炮孔最里端。而后逐次裝入剩余藥卷，導爆索緊附藥卷，不得出現打結、纏繞藥卷現象[4]。

4) 封孔。封孔分兩次進行，固定好藥卷后再用炮棍把準備好的炮泥裝入炮孔，一次推進炮泥不能大于5節，須裝實但不得過緊。第一次先封至距孔口1 m處，第二次封孔前，將雷管、導爆索捆綁牢固后塞入孔內，空段再用炮泥封孔，此時不得硬搗，要防止損傷導爆索和電雷管。導爆索的長度根據炮孔長度和封泥長度確定，導爆索只能用快刀切割，嚴禁沖擊擠壓。

5) 爆破?，F場放炮使用BF-200型起爆器，分組裝藥、分次爆破。炮眼采用不耦合方式裝藥，采用雙雷管、雙導爆索引爆，每一根導爆索均采用煤礦許用雷管起爆，2個雷管在孔外采用并聯連接，每一組炮孔采用串聯連接，放炮母線要絕緣良好并懸空吊掛，嚴禁將雷管與導爆索露出在外。

4 結 語

為從根本上解決司馬煤業1208工作面初采期間由于堅硬頂板引起的懸頂過大的問題，要對頂板進行爆破預裂，設計結論如下：

1) 工作面切眼共布置29個炮孔，炮眼總長527 m，裝藥總長293 m，封泥總長197 m；

2) 工作面風巷共布置7個炮孔，炮孔總長132 m，裝藥總長62 m，封泥長度51 m；

3) 工作面運巷共布置5個炮孔，炮孔總長85 m，裝藥總長34 m，封泥總長33 m；

4) 炸藥裝藥結構采用不耦合裝藥，所用炸藥為三級煤礦許用乳化炸藥；

5) 對實施爆破的安全管控流程，包括炮眼管理、裝藥、封孔、爆破等進行了明確。