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1、第一部分 三汇一矿深孔预裂爆破总结 第1章 三汇一矿基本情况第1节 矿井概况三汇一矿于1989年投产，设计生产能力60万吨/年，2005年核定生产能力为90万吨/年，2004年实际生产原煤64.2万吨。井田内含煤地层为二叠系龙潭煤系（P2l），总厚度为146.04167.7m，与下伏茅口灰岩为平行假整合接触，龙潭煤系可分为5段。矿井开采的K1煤层位于龙潭煤系第一段（P2l1）中，K4煤层位于龙潭组二段中。矿区共有可采及局部可采煤层4层,其中K1煤层全区可采，K3、K6煤层全区煤层全区不可采； K4煤层仅小面积局部可采，其煤层厚度、煤质、结构等在走向和倾向上变化均较大，没有开采经济价值。K1煤层
2、平均厚度为2.46m,总体由南向北逐渐变薄，北翼最薄；沿倾向厚度变化不大；煤层中含夹矸23层。煤层段角南缓北陡，介于1740之间。煤种为贫煤。矿井为平硐+斜井开拓方式，共有5个井筒，分别为：+280m主平硐、+770m放水平硐、+920m管线斜井、+920m矸石斜井、+950m回风风井（其中+280m主平硐与三汇一矿共用）。矿井共分+770m，+590m，+440m，+2900m，0m、-200m六个水平进行开拓。+770m水平以上K1已全部回采完毕，采空区已作密闭处理，现生产水平为+590m水平+674770阶段。矿井采用采区前进、区内后退式走向长壁采煤方法，放炮落煤工艺，单体液压支柱支护，
3、全部垮落法管理顶板。第2节 瓦斯赋存及通风、抽放系统本年度矿井瓦斯等级鉴定矿井相对瓦斯涌出量34.77m3/t，绝对瓦斯涌出量45.12m3/min，煤层最大瓦斯含量为40.06m3/t，瓦斯压力为2.75Mpa。矿井历年来共发生煤与瓦斯突出6次，死亡22人。曾于1983年1月24日280m皮带上山掘进时遇F4断层发生突出，其突出煤量5000t,突出瓦斯量44.5万m3，死亡12人。据统计，发生100t级以上的突出事故4次。可见，矿井瓦斯灾害是影响我矿安全生产的主要因素，且随开采深度的增加而日益严重。 三汇二矿瓦斯抽放系统于2003年10月建成投入使用，共有瓦斯抽放泵三台，其中SKA-303型
4、泵1台，配套电机功率75KW，最大抽速53m3/min，极限真空33hpa。SKA-253型泵2台，配套电机功率75KW，最大抽速41m3/min，极限真空33hpa。设计时，考虑前期抽采量小，选用1台SKA-253型泵运转，后期需抽量大时，选用1台SKA303型泵运转或2台SKA-253泵联合运转。由于区内大面积无保护层可采，抽放以预抽为主，现未实施采空区及卸压瓦斯抽放。矿井抽采瓦斯排空未进行利用。第2章 一矿深孔预裂爆破目的及试验区选择第1节 目的及意义矿井开采高瓦斯强突出煤层，根据“以风定产，先抽后采，监测监控”的要求，必须对有突出危险的煤层抽放瓦斯，并达到抽放效果后，才能进行采掘作业。
5、据重庆煤炭科学技术研究分院及天府矿务局提供资料，井田内煤层透气性系数为1.0110-44.9610-3 m2/Mpa2*d，属介于较难抽放与可以抽放范围间的煤层。我矿现有抽放以预抽为主，采取了煤层底板巷穿层预抽、回采工作面顺层预抽、掘进工作面顺层预抽、石门揭煤工作面预抽等多种抽放形式。但受煤层透气性影响，抽放效果较差，达到预期消突目的需较长时间，严重地制约了采掘生产。根据重煤集团对科研项目低透气性煤层深孔预裂爆破预抽瓦斯技术应用的研究的总体部署和三汇一矿的实际情况，天府矿业公司主要利用深孔预裂爆破达到煤巷掘进防突、加快巷道煤巷掘进速度的目的。实施深孔爆破的重要意义是：第一，利用炸药的爆轰作用，
6、在煤体内产生裂隙，增大煤体孔隙率，改善煤体透气性和增加瓦斯抽放效果、缩短抽放时间。第二，通过超长深孔爆破后爆破的直接作用和爆破震动影响，改变原煤应力的分布，降低煤层中的瓦斯压力，防止瓦斯突出。第2节 试验实施地点的选择（煤层情况、突出危险情况）根据矿井采掘部署和区域突出危险情况，试验地点选在590m水平+725m阶段S3采区的K1煤层2132工作面机巷掘进工作面。一井K4突出煤层2428掘进工作面。2132工作面煤层赋存稳定，机巷在掘进过程中没有遇到大断层；在局部地段，可能受小断层影响 ，煤厚有一定变化。在施工过程中，尽量靠煤层天板施工。煤层平均倾角为22, 倾向95，平均煤厚2.5米。该巷在
7、掘进过程中发生过1次煤与瓦斯突出事故，相邻的2131工作面机巷和1127工作面共发生过4次煤与瓦斯突出事故，投产以来所有突出事故均发生在该区域，为此，选择2132工作面机巷作为试验地点具有广泛的代表性。第3章 深孔预裂爆破技术简述第1节 关键爆破技术一装药方式和装药结构装药方式是深孔预裂爆破成功的关键，根据北京科大的指导，采用整体与局部输送相结合的柔性材料（竹片）串联联接法。具体方法是：将竹片加工成2.3米长、3厘米宽度的竹板，竹板的两段分别打孔，将炸药放竹板上用胶带纸固定，竹板与另一竹板用铁丝连接后不断向孔内推送。 特点：竹块在煤层中有弹性，堵孔时仍能装药通过；而且操作简单；可用各种安全炸药
8、和有水环境；可根据煤层条件选择满孔装药和径向、轴向不耦合装药，线装药密度和总装药量可控，材料成本较低。如图是装药结构示意图。二堵塞方式封孔深度715m，以两种方式进行炮孔堵塞：第一种是复合黄泥堵塞，在炸药全部装入竹板后，先用倒楔形的绵纱装入炸药的端部，然后用压风装药器喷入干燥的粉状黄泥至孔口三米处，最后用较湿的黄泥人工封堵到孔口。第二种是用模具炮泥在地面压成60mm、高250mm、干湿适当的圆柱状炮泥，再运至井下堵塞。第一种方法，封堵工作量小，缺点是地面干黄泥粉的加工较麻烦；第二种方法前期准备工作少，但井下堵塞时工作量大。三起爆和安全防护技术采用一个起爆点时，正常炮孔内超过2米会形成管道效应而
9、造成炸药拒爆。根据中国矿大的研究，当炮孔直径和药卷直径之比在： 时管道效应最为明显。一般抽放钻孔直径在65125mm，经过计算，此时不偶合系数dH/dC=2.324.46，正位于管道效应显著的区间。因此本课题要实现超过50米左右炮孔的安全起爆，必须突破管道效应的影响。常规的办法是用多个雷管在不同位置起爆，但如用于长度达50米以上的水平炮孔，则需要至少20发以上的雷管，这将大大增加爆破施工的难度、降低起爆的可靠度，并在直径10厘米大小的孔内实际上也是不可能实现的。为避免管道效应，最终选取煤矿许用的安全导爆索作为传爆材料。导爆索的成份是猛炸药之一的黑索金，特点是传爆速度大于6500米/秒，在100
10、米管道内爆炸从头到尾传播只需用15ms，并相当于在装药的每点都形成雷管起爆的效应。 起爆采用专门设计的双保险爆破网络：起爆体用两个独立网路联接的雷管击发，两组雷管安装在炸药孔口区段的不同位置，这样即使一组起爆电路出现故障也不致影响正常爆破。 为防止装入起爆体的炸药在孔内因雷管及电源线在堵塞过程全部破坏，试验中还采取了最后一道安全措施，在位于尾端的装药载体连接一根粗细适宜的保护绳到孔外，如出现上述情况还可将起爆药包拉回巷道。四炸药品种的选择以前的瓦斯孔控制爆破技术之所以不能真正推广，除了具有安全隐患、操作复杂工人不接受外，另一个重要的原因是只能使用粉状的铵梯炸药，无法使用防水炸药。这样无法在众多
11、有水的煤层中运用，另外新的煤矿安全规程明确规定在瓦斯突出矿必须使用含水炸药，这成了以往控制爆破难以突破的障碍。 采用新的装药载体和装药技术为使用含水炸药创造了良好的条件，实践表明，本课题所采用的装药方法不仅可使用任意品种的炸药，还可解决过去爆破线装药密度不可控、只能进行满装药，不能调节不耦合系数等一系列问题。为根据煤层条件选取不同的炸药量创造了必要条件。第2节 爆破参数的确定（钻孔直径、炮眼布置、装药量、） 一钻孔孔径及抽放工艺抽放孔采用ZY-150型钻机施工，孔径75mm,由于塌孔严重，部分爆破孔采用86孔透孔。二炮眼布置抽放半径取1.5m，每循环布置1114个抽放钻孔（单排布置，中深孔与浅
12、孔相结合），控制巷道上部5米、下部3米、前方水平距离4550米范围。其中选择1孔作为预裂爆破孔装药爆破。为防止爆破孔垮孔影响装药，抽放孔施工完并封孔后，才实施爆破孔进行预裂爆破孔。如图是2132和2428工作面机巷掘进时的深孔控制爆破炮孔布置图。三线装药密度（装药量） 试验区间的煤层十分松软，打钻后塌孔现象比较普遍。根据一矿的实际情况，如用双药卷会导致装药更加困难。因此爆破时常用的装药为单药卷连接，线装药密度一般在0.851.1kg/m之间。四爆破网络由于施工数量和安全方面的考虑，一般每次爆破的炮孔数量不多，所以孔与孔之间的连接采用串联即可。而孔内的爆破为了确保安全准爆，防止由于起爆网络或起爆
13、器材等方面的因素，造成拒爆、半爆或残爆等安全事故，造成采煤过程中的严重安全隐患，所以孔内采用两组雷管并联起爆网络，一组雷管直接连接到安全导爆索上，另一组雷管安装到炸药卷内。大量试验表明，这种网络安全性高，可以保证控制爆破的起爆安全。 第四章 试验过程及爆破效果分析 第1节 试验实施过程及应用的爆破参数12132工作面试验情况2005年12月前后，首先在严重突出危险的K1煤层2132机巷掘进工作面试验，共试验3个循环。第1循环：抽放钻孔11个，孔径75mm，控制深度40.4m，钻尺493.9m，有效控制面积566m2。对其中5孔进行预裂爆破，孔径86mm，孔深30.4m，装药15.6Kg，装药长
14、度16.6m，封孔长度8.8m。第2循环：共施工抽放孔12个，其中7#进行预裂爆破，孔深38m，装药量为17.2Kg，装药深度18m，爆破控制深度为725m。第3循环：抽放钻孔14个，孔径75mm，控制深度48.2m，钻尺584.6m，有效控制面积674.6m2。对其中5、7孔进行预裂爆破，孔径86mm，孔深分别42m、38m，装药分别19.6Kg、16.4Kg，装药长度分别19.8m、16.4m，封孔长度分别11.1m、6m。22428工作面试验情况：2006年1月开始，在一井K4突出煤层2428掘进工作面预裂爆破转入正常生产活动，至7月已进行了7个循环。第1循环实施情况： 抽放孔20个，最
15、小折算孔深37.2m。预裂爆破孔2个，孔径75mm，孔深45m，装药分别25.6Kg、16Kg，装药长度分别25.6m、16m，封孔长度分别4.6m、5m。第2循环情况：施工抽放孔20个，最小折算孔深33.5m。预裂爆破孔2个，孔径75mm，孔深分别38m、42m，装药分别64Kg、36Kg，装药长度分别32m、18m，封孔长度分别6m、6.5m。第3循环情况：抽放孔13个，最小折算孔深39.98m。预裂爆破孔1个，5钻孔，孔径75mm，孔深40m，装药21Kg，装药长度13m，封孔长度12m。第4循环情况：施工抽放孔15个，最小折算孔深37.8m。预裂爆破孔2个，8、9钻孔，孔径75mm，孔深分别38m、42m，装药分别10Kg、18Kg，装药长度分别10m、18m，封孔长度12m。第5循环情况：
