张 晋

（山西焦煤集团公司 西山煤电官地煤矿，山西 太原030000）

山西焦煤集团官地煤矿（以下简称官地矿）已有60余年的开采历史，属于中老型矿井，官地矿29406综放工作面是厚煤层综放工作面，机采高度3.2 m，放煤高度4.5 m。工作面回采过程中于预计揭露陷落柱Z4-17（55 m×46 m）和Z4-18（45 m×30 m），若采煤机强行通过地质构造会导致刀具磨损严重，因此采用松动爆破先行破碎岩石达到采机顺利通过的目的。工作面前期采取风钻打浅孔钻爆方案，但工作效率较低，而且放炮崩出的石渣容易损坏工作面支架[1]。且因综采工作面沿线机械和电气设备较多，均距煤壁较近，爆破时如不能确保沿线机械和电气设备安全，造成设备崩坏会带来直接的经济损失，更为甚者会导致工作面停产。为提高工作面推进效率，分别采用打2 m、3 m深眼，分段装药两级毫秒延时爆破方法进行作业。官地矿井田范围内陷落柱发育较多，为减少过陷落柱过程中设备事故，确保顶板安全，达到安全高效生产，特对综放工作面应用中深孔松动爆破法快速过陷落柱的工艺进行优化及研究应用。

1 中深孔分段装药两级毫秒延时爆破的方案设计

1.1 工程预期

通过提高钻孔的精度、确保钻孔深度，使爆破后的岩石剥落深度能达到采机滚筒截割深度的2～3倍，可使采机顺利通过两个循环。同时有效降低爆破时的岩石抛出距离，保障沿线机械和电气设备的安全。

1.2 爆破方案及参数设计

根据提高工作面工作效率的要求，最大限度地减少陷落柱段爆破的次数、保障沿线设备安全及工作面推进速度，提出此爆破方案。

1）钻孔深度。根据采机截深以及矿现有的风动钻机钻孔能力，确定炮眼深度为2 m或3 m。

2）钻孔直径。根据现有设备，钻孔直径选为Φ40 mm。

3）钻孔布置。工作面陷落柱岩石硬度系数较大处炮眼呈“五花眼”布置，间距为1.0 m，顶眼距顶0.8 m，与煤壁夹角向上呈20°布置，底眼距底0.6 m，与煤壁夹角向下呈20°布置，中间眼距顶眼0.8 m，垂直于煤壁布置（见图1）。

图1 “五花眼”炮眼布置示意图（mm）

陷落柱的煤岩硬度系数较小处，炮眼呈“三花眼”布置，炮眼间距为1.2 m，顶眼距顶0.8 m，与煤壁夹角向上呈20°布置，底眼距底0.8 m，与煤壁夹角向下呈20°布置（见图2）。

图2 “三花眼”炮眼布置示意图（mm）

4）单孔装药量。根据类似工程实践经验，确定为2 m深炮眼单孔装药量最多1 kg，3 m深炮眼单孔装药量最多1.5 kg，具体装药量根据现场岩石实际软硬程度来调整确定。

5）炮孔装药结构。采用正向装药，炮孔装药结构见图3和图4。

图3 2 m深炮孔装药结构图

图4 3 m深炮孔装药结构图

6）起爆网络。采用煤矿许用的毫秒电雷管引爆，联接方式为串联，见图5。

图5 起爆网络示意图

7）分段起爆。为防止爆破后煤矸压住运输机，导致运输机因负荷太大无法正常运转，要求每次最多可起爆7个架范围内的炮眼。

2 松动爆破具体实施方案

2.1 钻眼施工要求和注意事项

1）准备工作。钻眼前先检查并加强作业地点工作面顶板支护，同时要检修钻机，备齐钻杆和钻头，并检查压风管是否有漏损现象、风压是否满足要求。

2）钻眼注意事项。钻眼时要掌握好眼位、眼深、角度，钻眼精度不准确可能影响岩石抛掷方向，造成设备的损坏[2]。

2.2 装药工作

由持证的专职爆破员进行装药，装药时要严格按照爆破说明书标明的数量装填药卷，每孔完成装药后要及时封堵。同时要保证雷管脚线和钻孔引出线的连接质量，核对钻孔编号及起爆顺序后再接入雷管，防止出现雷管段位误接。

2.3 堵塞工作

为防止爆破瞬间产生的高温、高压气体沿炮孔逸出，导致爆破能量未被充分利用，装药后要严格按照设计要求进行炮孔堵塞。具体操作为先用防爆电表导通起爆雷管，确认无误后再用炮泥封孔，确保长度达标、封堵密实，严禁用煤矸石或煤泥代替炮泥进行封堵，以保护炮孔内的导爆索完好。

2.4 联线工作

联线时必须把雷管脚线的接头刮净并扭结牢固；和放炮母线联接前，要先检查母线是否有电，排除杂散电流后再与雷管脚线联接；连接电雷管网络前，须撤出现场闲杂人员并设置警戒后，再进行网络总引出线的连接；网络连通后，由爆破员对整条线路进行仔细检查；采用低电阻绝缘电缆型的爆破母线，其端头采取开路绝缘，且严禁与起爆器提前连接。网络检验无误后，再将爆破母线与网络联接；各炮孔堵塞完毕后，须分别导通孔内的起爆雷管，并按爆破设计方案要求连接网路，检测网路总电阻与计算电阻是否有误差，二者一致时才可起爆。起爆网络按照爆破设计方案，采用大串联循环爆破，为防止剥落的岩石太多压死工作面的刮板运输机，可根据运输机的拉运能力及爆破震动要求分次起爆[3]。

2.5 放炮工作

放炮前，须在可能进入放炮地点的通道上设置警戒；爆破前，必须由班长指定专人负责在距放炮地点100 m的上下出口设置警戒并清点人数，尤其是支架内人员要全部撤出，待所有人员都撤离至警戒线以外的安全地点后，方可下达起爆命令。爆破员最后一个离开现场，爆破员接到起爆命令后，至少等待5 s，大喊三声“放炮啦”，方可起爆。

2.6 爆后安全检查

如现场出现瞎炮或盲炮，待处理完毕后才可撤销警戒。放炮后，爆破员在离开掩护地点前，须先把放炮母线与电源分离，并将两股线芯扭结在一起。如通电后未发生爆破，若使用延时雷管要等待15 min后方可沿线路巡查，查找原因并进行处理。

2.7 哑炮处理

爆破结束后，有毒气体经检测达到安全标准后方可进行哑炮处理。首先查明出现哑炮的范围，观察炮孔孔口堵塞情况，检测装药雷管电阻，如果雷管拒爆，电阻符合要求，需重新联线起爆。如有多个钻孔拒爆，应全部检测处理后，集中联线统一处理。某一区段爆破出现哑炮，视具体情况缩小警戒范围，做处理后方可撤离警戒，进行下一步工作。

3 结论

应用中深孔钻眼、分段装药两级毫秒延时爆破的方法爆破一轮后，一次爆破深度能满足割煤机通过两个循环，极大的提高了工作效率、设备开机率、日循环率和生产效率；减少打眼频次，优化工艺，简化工序；采用“五花眼”、“三花眼”炮眼布置方式联炮，任何一段都可形成充分的爆破自由面，提高爆破质量并有效减少大块矸石产生和崩出；本爆破方式可有效减小煤矸抛掷距离，防止爆破后架间矸石过多，从而降低了职工的劳动强度，保护综采设备。

优化工艺后工作面每月平均可多推进15 m，可较原计划提前20 d通过该陷落柱，加快了工作面过陷落柱的推进速度，提高了回采效率（40%～50%）；保证了工作面人员、设备以及顶板的安全系数。该技术方案适用于所有陷落柱等地质构造发育的综采工作面，具有广泛的应用范围和价值。