邹德龙+王岩+崔宏磊

摘要：亭南煤矿303工作面为特厚煤层工作面，煤层平均厚度为13.8m。煤层硬度大、顶煤放困难，瓦斯抽采效果不理想，为此在亭南煤矿303工作面运输顺槽和回风顺槽通过实施深孔预裂爆破的方案，考察了深孔预裂爆破的影响范围，并通过在整个303工作面实施预裂爆破，增加了顶煤的回收率的同时为瓦斯防治起到了良好的效果。深孔预裂爆破后303工作面瓦斯抽采率达到85%，较未实施深孔预裂爆破的工作面提高了11%。303工作面顶煤回收率达到81%，较未实施深孔控制预裂爆破的工作面提高了8%，不仅在安全上保证了303工作面的顺利安全生产，而且取得了较为显著的经济效益。

关键词：亭南煤矿；顶煤回收；预裂爆破；瓦斯防治；特厚煤层

中图分类号：TD713文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）21-0047-02

1概况

陕西长武亭南煤业有限责任公司（简称亭南煤矿）位于陕西省咸阳市长武县亭口镇，矿井设计生产能力为年产300万吨。目前正回采303特厚煤层综放工作面。303工作面推进长度为1168m，工作面长度为180m，煤层平均厚度为13.8m，顶煤厚度平均9.8m。煤的容重1.36t/m3。顶煤回收率平均为75%，工作面瓦斯涌出量为34m3/min，工作面瓦斯抽采率为67%，为加强顶煤的回收率同时提高瓦斯抽采效果有必要对工作面进行深孔预裂爆破技术进行研究与应用。

2深孔控制预裂爆破工艺研究

2.1炸药品种的选择

亭南煤矿303工作面4号煤层硬度较大，坚固性系数f达到2.1，煤层特厚且为高瓦斯矿井，所以从炸药能力和安全性出发对炸药种类进行合理的选取。炸药的选择与装药工艺密不可分，本次303工作面的装药工艺是通过压风装药器进行装药，而且装药深度大且具有连续性，因此对炸药品种提出了更高的要求。据了解煤矿许用型铵锑炸药在中国的安全等级已经达到了二级。而被广泛采用的含水炸药等级普遍达到了三级。为了达到深孔预裂爆破取得良好效果，同时保证预裂爆破的安全连续，本次303工作面深孔预裂爆破选用含水系列炸药，为提高炸药安全等级，在本项目试验中应该选用“三级煤矿许用型乳化炸药”。

2.2装药工艺的研究及装药结构设计

本次303深孔预裂爆破研究主要是研究在炸药厂直接将炸药灌装到树脂被筒里，平时将密封盖拧固，需要装药时再将密封盖打开。通过树脂被筒的螺纹结构将其相互连接起来，然后通过塑料管牵引将其向钻孔内输送，直至装完所有树脂被筒完毕。通过前期在303工作的试验显示，这种装药方法效率高，装药程序合理安全，对炸药的安全传爆非常有利。而且矿方能够根据钻孔的不同孔径改变调整连接被筒的直径，将钻孔直径与树脂被筒直径的比值关系控制在最佳的范围里，以此来保证深孔预裂爆破的效果。综上所述，本次研究的装药工艺使用能够连接式树脂被筒。

装药结构的设置对爆破效果和爆破安全也起到很重要的作用，本次针对303工作面实际特点，设计了装药结构。通过在爆破孔内敷设导爆索，设置双炮头的正向起爆方法。这种设置有利于保证爆破传导的安全性，而且通过这种结构设置成功避免了引爆困难、哑炮等

现象。

2.3封孔仪器和封孔工艺

303工作面煤层涌出量较大，对封孔造成一定影响，而且本次设计深孔爆破封孔长度达到20m，对封孔工艺的要求更高。传统的炮棍推送黄泥封孔显然不能达到要求。本次研究专门采用了煤科集团沈阳研究院有限公司生产的压风封孔器进行封孔，封孔速度快，封孔强度大，保证了封孔质量。通过专用的压风封孔器将黄泥喷入孔内进行封孔。为保证爆破效果和爆破安全，装药方法采用压风装药器，装药器有不同的阀门控制压风状态，同时出料时另设阀门控制。通过采用压风喷孔封孔工艺不仅提高了封孔效率，同时加强了封孔质量和爆破安全。

3深孔控制预裂爆破方案实施

深孔控制预裂爆破提高放顶煤工作面顶煤可放性研究内容主要在303工作面回风顺槽以及运输顺槽交替布置预裂爆破钻孔和控制钻孔，爆破孔径与控制孔径均为Φ93mm，装药采用Φ65mm被筒炸药。

首先应确定工作面含夹矸区域爆破钻孔参数。303工作面属于综采放顶煤工作面，工作面长约180m，工作面顶煤内含有一定量的夹矸，工作面开采强度大加上顶煤厚度大，而且卸压时间相对较短，致使煤层放落具有一定难度。此次项目主要是采用深孔控制预裂爆破使顶煤顺利落下同时松动煤体提高瓦斯抽采效果。

（1）爆破范围。自距303工作面开切眼400m开始至距联络巷30m段实施预裂爆破。

（2）钻孔布置。爆破钻孔布置：303工作面回风顺槽距开切眼400m到距303联络巷30m之间利用原有的抽放孔爆破孔和控制孔，孔径93mm，爆破孔深70m；其中依次施工爆破孔82个，控制孔164个。开孔位置巷道底板以上1.5m，钻孔与巷道垂直，倾角1°；在运顺顺槽与回风巷对应位置依次施工82个爆破孔和164个控制孔，孔深70m，孔间距3m，开孔位置巷道底板以上1.5m，钻孔与巷道垂直，倾角1°。

4深孔控制预裂爆破效果考察

深孔控制预裂爆破实施后，项目组对303工作面爆破后的放煤和抽采效果进行了为期一个月的考察，对比分析了爆破前后瓦斯抽采效果和顶煤回收情况。以往在未实施深孔预裂爆破的工作面，工作面瓦斯抽采率为73%，工作面瓦斯抽采量为24.82m3/min，顶煤回收率为74%。303工作面通过实施了深孔预裂爆破后，工作面的瓦斯抽采量达到28.9m3/min，工作面瓦斯抽采率85%。顶煤回收率达到81%。

5结论

通过在亭南煤矿303工作面实施深孔控制预裂爆破，并对其进行详细的效果考察，可知深孔控制预裂爆破对工作面瓦斯抽采和顶煤回收都有很好的效果。深孔预裂爆破后工作面瓦斯抽采率达到85%，较未实施深孔预裂爆破的工作面提高了11%，顶煤回收率达到81%，较未实施深孔控制预裂爆破的工作面提高了8%。为亭南煤矿取得了良好的经济社会效益。

参考文献

[1]蒋文中．深孔预裂爆破工艺技术研究趋势[J]．煤矿安全，2009，（10）．

[2]黄日华，李特力．厚煤层预裂爆破提高瓦斯抽采率实践应用[J]．煤炭科技，2011，（5）．

[3]贾平于，李刚．深孔预裂爆破技术在李家庄煤矿的应用研究[J]．内蒙古煤炭科技，2011，（8）．

[4]马庆杰．特厚煤层工作面瓦斯瓦斯综合防治技术研究[J]．能源技术与管理，2008，（14）．

作者简介：邹德龙（1987-），男，辽宁喀左人，供职于煤科集团沈阳研究院有限公司安全工程研究分院，研究方向：瓦斯防治。

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