快速处理综采工作面大型断层超深孔扩裂爆破技术方案.pdf

15101 综采工作面大型断层超深孔 扩裂爆破技术方案 一、概述 当综采工作面遇到大型构造（如断层、陷落柱、侵入岩等）需 要强行推进时，由于介质的强度和硬度等力学参数发生了很大的变 化，采煤机在切割时截齿消耗会非常严重，推进速度也很缓慢。为 了解决采煤机推进困难的问题，现阶段主要还是采用浅孔爆破法， 但是由于浅孔爆破松动介质范围较小，爆破循环次数较多，辅助作 业时间长，使得工作效率低，生产成本大幅度上升，且因爆破次数 多而带来的负面风险和影响也大幅度的上升。因此，为了提高综采 工作面通过大型构造的工作效率，控制生产成本，降低爆破风险次 数，拟采用超深孔爆破扩裂技术，加快工作面的推进速度，提高生 产效率，降低生产成本，确保生产安全就显得非常必要。 超深孔爆破对于煤矿系统来说并不陌生，其应用已有很多年的 历史了，如瓦斯抽放时采用 50-70m 超深钻孔扩裂爆破就有很多报 道。但是，这些超深孔爆破均都停留在研究和试验阶段，很少在生 产矿山中广泛应用，究其原因主要有以下几方面： （1）超深钻孔准确性较差，爆破效果可控制性得不到保障。由 于钻孔太长，钻凿的地质条件或钻进技术工艺等因素，均使得钻进 过程中的钻孔从设计的轨迹上“上漂”或者“下垂”而发生偏斜， 从而使得爆破破坏范围很难得到控制，爆破效果就得不到保障。 （2）超深钻孔的爆破工艺复杂，爆破施工进度很难达到要求。 目前超深孔爆破的爆破药卷还没有定型的产品，爆破时均是采用临 时加工的方法处理，使得爆破时装药的时间长并且质量也很难得到 保障；另一方面由于钻孔太长，装药时使用的装药器（俗称炮棍） 也不太好解决，施工过程中对它的质量、强度和刚度都有一定的要 求，由于超深孔爆破试验时的临时性，使得装药器不是强度不够就 是刚度不够或是重量太大，使用时很不方便；超深孔爆破的起爆系 统为了避免“管道效应”一般采用导爆索起爆法，导爆索起爆法不 仅需要煤矿企业准备“安全型导爆索”而且也使得装药更为复杂， 工人们都不太愿意使用。基于这些原因造成了超深孔爆破，尽管试 验取得了一定的试验效果，但由于爆破工艺复杂在生产实践中都是 不愿意使用该项技术。 （3）爆破效果检验难。由于超深孔爆破都是在半无限岩体中进 行的，爆破后爆破效果的好坏很难直观检验，对其爆破效果的评价 也是比较模糊，这样使得生产单位对其效果也有所怀疑，因此，生 产单位在使用该项技术时，从主观意志上就有所犹豫就不足为奇 了。 （4 ）安全的不可控和不确定性。目前在超深孔爆破装药时，由 于炮孔太深难免炮孔的孔壁有不光滑的现象，在装药过程中就会出 现所装药还没装到孔底而卡在半孔中而没有办法处理的情况，这对 爆破来说是一个很大的威胁，不但爆破达不到效果，而且很不安 全；另一方面若炮孔中的装药出现了拒爆现象也没办法处理，只能 将这些危险物品存于炮孔中，这给煤矿安全生产带来了严重的不安 全因素。 多年来，针对上述问题进行了研究和实践，已形成了多项专利 和施工的配套工具，能够较好的解决上述问题。 采用超深孔扩裂爆破处理高瓦斯矿井综采工作面大型构造的研 究，首先需要解决工作面在大药量爆破前提下的瓦斯涌出问题，其 次是需要解决超深孔爆破技术的实用性和可操作性问题，也就是说 要在确保安全的前提下高效、快速的通过大型构造的问题。根据超 深孔爆破已有的研究成果和《煤矿安全规程》的要求，设计本技术 方案。 由于超深孔爆破药量较大，影响范围大。为了控制爆破对瓦斯 所带来的压力，摸清大爆破对瓦斯的影响，岩石介质与爆破参数之 间的关系，钻孔设备所能达到的定位精度，以及结合采煤工艺参 数，确实保证试验的安全、可控，并达到预期的爆破效果，确定如 下爆破试验的设计原则： （1）根据采煤高度，将爆破破碎范围控制在采高范围内，尽最 大努力不伤及到顶、底板； （2）对爆破区域必须一次性破碎到位，避免重复爆破处理时的 钻孔困难和效率低下的问题； （3）控制一次起爆药量，弄清爆区瓦斯和煤尘（煤尘具有爆炸 性）情况，若不清或有疑问时，必须查清或采取措施后再施工，以 确保生产安全。 根据上述原则和 15101 工作面的采高（ 3m）参数，以及以前研 究的药卷直径与爆破破坏范围的经验，暂时确定药卷直径Φ