丁集矿14321运顺底板巷深孔预裂爆破方案修改Word下载.docx

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表1煤层顶板和底板岩性特征

顶底板名称

岩石名称

厚度（m）

岩性特征

老顶

中细砂岩

9.6～10.85

浅灰～灰白色，分选一般，钙质胶结，夹条带状泥质薄层.

直接顶

11-3煤

0～0.88

黑色,块状,金属光泽,为亮煤.

砂质

泥岩

1.5～3.1

灰色,较致密,块状,砂泥质结构,局部为泥岩。

伪顶

／

直接底

2.2～3.1

灰色,较致密,块状,砂泥质结构,夹有菱铁结核,植物化石碎片丰富,参差状断口.

老底

3.7

灰色,富含植化碎片,局部夹菱铁结核.

3、地质构造：

工作面煤层底板标高为-890～-900m，总体西高东低，煤层倾角0～６°

。

巷道施工区域，煤层平缓。

4、瓦斯情况：

根据《丁集矿井电子版地质报告汇编》，工作面位于F84～85断层间，钻孔瓦斯取样化验资料只有工广附近的28-6、28-8、29-12孔，11-2煤层瓦斯含量分别为3.03m3/t、4.57m3/t、7.49m3/t，根据西部11-2煤采掘工作面实测瓦斯资料，该区域11-2煤瓦斯压力为1.4MPa，煤层平均瓦斯含量为5.65m3/t。

三、聚能装药爆破药柱结构设计

50年代以来，各国学者都在探求高能气体的有效利用方法。

聚能效应是炸药爆炸直接作用的一种特殊情况。

随着测试手段的科学化和现代化，揭示了瞬时高压作功的物理过程。

炸药爆炸的聚能效应也就逐渐地得到了广泛的应用。

众所周知，爆轰产物运动方向具有与表面垂直或大体垂直这一基本规律。

利用这一基本规律将药包制成特殊形状（如半球形空穴，抛物形空穴。

双曲线形空穴，锥形空穴等），爆炸时，靠空穴闭合产生冲击，高压、碰撞、高密度、高速运动的气体流或金属流，使爆轰产物集聚，能量密度提高。

沿轴线向外射出的高能流密度的聚能流统称之为聚能效应，又称诺尔曼效应。

能形成聚能流的装药为聚能装药，能形成聚能流的装置为聚能装置。

因此，根据上述聚能装药现象，以及煤层深孔结构，设计一种聚能装药爆破药柱。

首先将药柱装药管体内壁安装一个平行于管体轴心线的聚能槽，并在槽内装入金刚砂，为提高聚能射流的有效能量，在聚能槽的对立面安装高速传爆体，具体结构见图1。

图1聚能装药爆破药柱轴向截面示意图

四、聚能装药爆破药柱深孔爆破增透原理

当侧向聚能爆破药柱装入煤层炮孔中，当药柱爆炸时，所产生的爆炸波到达到侧向聚能穴面时，爆炸产物将改变原来的运动方向，爆炸波阵面后的爆炸产物在聚能穴面任一点受两种力的作用；

第一种力是爆生气体的膨胀力，它垂直于穴的表面，使分该点垂直穴面以速度

运动；

另一种力为后面爆炸产物分子的推挤力，它垂直于波阵面，使该点垂直波阵面以速度

运动。

因此，使近靠穴面的金刚砂的运动速度为两速度的向量和，即：

由于聚能穴内的金刚砂获得了最大的能量密度与速度，金属聚能流的能量密度比爆轰波的能量密度高一个数量级。

这种高能射流首先碰撞到煤层孔壁上，在煤层炮孔的侧壁上产生高应力集中区，将炮孔壁上的煤压碎，为定向预裂创造有利条件。

随后爆炸应力波和爆生气体准静态压力使裂纹失稳，进一步扩宽、扩展聚能切割裂缝，同时，金刚砂射入煤体，从而支撑煤体，使裂隙不易重新闭合；

最终在炮孔侧壁面上形成一定深度，金刚砂支撑的切割裂缝。

此外，除定向裂隙较大外，炮孔的周围还将形成一个为爆破孔直径5~10倍的破碎圈，爆生气体传播到与爆破孔相邻的控制孔时，由于控制孔的存在使应力波反向拉伸，促进裂隙的进一步发展；

当爆破应力波全部衰减后，爆破远区的煤体受到爆破扰动，煤体中的瓦斯压力对煤体裂隙的产生起促进作用，整个过程煤体原应力平衡状态受到破坏，爆破孔周围煤体发生大幅度位移变化，促使煤体应力重新分布，集中应力带向深部转移，煤体有效应力降低；

同时由于煤体中新裂缝和裂隙的产生和应力水平的降低打破了煤体中瓦斯吸附与解吸的动态平衡，使部分吸附瓦斯转化成游离瓦斯，而游离瓦斯则通过裂隙运移并通过抽采钻孔进行抽采，很大程度地释放了煤体及围岩中的弹性潜能和瓦斯膨胀能，煤体瓦斯透气性得到很大幅度提高，提高了煤体瓦斯抽采率，从而使了煤体的塑性增加，脆性减小，降低煤体中残存瓦斯的解吸速度。

因此在煤体中形成一定范围的卸压、抽采瓦斯区域，在这个安全区域内，破坏了煤与瓦斯突出发生的基础条件，进而起到了有效的防治突出效果。

五、爆破孔布孔方式

本次试验深孔预裂爆破试验地点是1432

（1）运顺底抽巷30#钻场内，试验采用的药柱采用的是高效聚能药柱，药柱直径75mm，每节长度1m，根据其药柱特性，预计其药柱对煤体松动有效半径为4m。

爆破孔布孔原则主要是依据药柱煤体松动半径和不改变原有钻场抽采钻孔设计的基础上从抽采钻孔选择相应钻孔作为爆破孔，在经过充分考虑，选择128组和126组抽采钻孔中3#和8#共4个抽采钻孔作为爆破孔，并一次起爆。

其爆破钻孔布置示意图见图2所示。

爆破参数见表2所示。

爆破钻孔施工要求：

从11-2煤层顶底板柱状情况分析，离11-2煤层上方1m左右有11-3煤层，因此此次试验爆破钻孔穿过11-3煤层顶板0.5m，装药长度从11-2煤层底板至11-3煤层顶板，爆破钻孔孔径为94mm，在钻孔施工过程中要详细记录钻孔的见煤位置与止煤位置。

表21432

（1）运顺底板巷30#钻场深孔松动爆破孔设计参数表

钻场

孔号

方位角

倾角

孔径

mm

见11-2煤深度m

止11-2煤深度m

孔深m

30#

Y126-3

左1.3

40.07

94

40.3

46.4

46.9

Y126-8

左14.1

61.00

28.8

33.1

33.6

Y128-3

右18.8

38.73

44.8

48.1

48.6

Y128-8

右29.9

58.41

30.1

34.3

34.8

备注：

钻孔装药长度以实际施工见煤长度为准。

图2爆破孔布置图

六、装药工艺及长度

1、探孔

用安徽理工大学提供的专用探孔管对爆破孔进行探孔。

2、装药

本次爆破炸药使用聚能装药爆破药柱。

装药参数：

按照钻孔穿过煤层的长度进行装药，即将药柱装在穿煤层的钻孔内。

装药方式见图3所示。

由于炮孔内有煤渣，同时又受地应力的影响，在爆破孔钻探孔管刚拨出时，立即将专用聚能装药爆破药柱装入炮孔中，最后装入炮头，见图3所示。

本次爆破炸药采用外径为75mm的专用聚能装药爆破药柱。

每根药柱间用螺纹连接。

用4#镀锌管送药。

注意；

送药管也作注浆管用。

图3正向装药方式方式

3、固定药柱。

为防止上向装药时药柱因重力作用下滑，每一节聚能装药爆破药柱采用钢丝固定，如图4所示。

具体方法为：

在每一节聚能装药爆破药柱分别打两个相距100mm、直径为8mm的贯穿小孔。

两个小孔互相垂直。

在两个小孔上分别插入长度为300mm、直径为2mm的钢丝。

如果用4#镀锌管一次送药可行，则不必用固定药柱装置。

图4固定药柱

图5爆破孔封孔方式

4、炮头制作

取一根聚能装药爆破药柱，打开内丝盖子，钻两个直径6mm左右的小孔，将两根放炮用的胶质线分别穿入盖子的两个小孔中，打结，各与一发脚线长度为20cm的煤矿许用电雷管联结即制得炮头。

要求装药前要对雷管进行导通检查，其导通电阻符合要求，方可将雷管装入药柱头内。

封孔后也要对雷管进行导通检查。

5、封孔

爆破孔装药完毕，随即采用图5所示的方法封孔。

封孔时，钻孔内首先插入注封孔剂管和返封孔剂管，返封孔剂管终端距爆破专用药柱0.5m，孔口段采用聚氨脂封口，等孔口段聚氨脂凝固后方可注入专用封孔剂，等返封孔剂管返封孔剂后停止注封孔剂。

6、警戒

按照安全技术措施进行警戒。

7、起爆

抽采系统完好，所有警戒到位后，方可通知调度许可后方可起爆。

起爆时，孔最外所有雷管串联网路起爆。

七、深孔预裂爆破效果考察

1、爆破前，对30#钻场125组3#钻孔，126组2#、4#钻孔，127组2#、3#、4#钻孔和128组2#、4#钻孔等8个抽采钻孔为一个计量单元单独安装计量仪器；

30#钻场125组7#、8#钻孔，126组9#钻孔，127组8#、9#钻孔和128组7#、9#钻孔等7个抽采钻孔为一个计量单元单独安装计量仪器；

29#钻场、30#钻场各安装单独计量仪器。

深孔预裂爆破前对以上各单独计量仪器分别测试抽采负压、抽采浓度和抽采纯量。

各抽采钻场测量参数及记录方式如附表1所示。

2、放炮30分钟后，由放炮员进入控制爆破区域进行安全检查，确定该系统及放炮区域处在正常、安全状态，测试人员进入1432

（1）底板巷进行对各钻场的抽采负压、瓦斯流量、瓦斯浓度等进行测定、计量，以后每隔30分钟重复上述一次测试内容，总达8小时。

以后每班测试一次。

计算爆破前后的瓦斯抽采纯量，并进行对比，作好台帐记录。

八、施工组织

1、组织指挥

为了加强该项目的现场组织领导和指挥，矿专门成立了该项目实施领导小组。

组长：

王永保、刘泽功

成员：

高祥、徐宝华、孙明杰、陈德忠、夏国华、黄继银、段传谊、黄文尧、刘健、张凯、孟杰、张树川、张文清等。

2）、各单位职责

（1）勘探处负责按设计要求施工抽采钻孔和爆破孔的钻孔，以及封孔工作。

（2）安检科负责爆破需要的爆破材料进矿后的检查、验收、入井、入库的安全管理工作。

（3）通风区、放炮队必须安排专职的瓦斯检查工、测风员，负责爆破的“一炮三检”、爆破地点前后20m的洒水灭尘和爆破前后的风量、瓦斯的检测工作，且负责爆破时的撤人、警戒工作。

爆破时，放炮队必须安设专职爆破工。

（4）安徽理大学负责聚能装药爆破药柱设计、爆破技术方案，并配合矿方制定和审批安全技术措施、指导深孔爆破作业等。

九、爆破辅助设备与材料

丁集矿准备的材料如下

（1）矿直接按有关购买爆破物品购买方法到淮南舜泰化工有限责任公司购买聚能装药爆破药柱产品。

（该产品直径75mm，每米5Kg，具体数量根据每个炮孔装药长度确定购买数量。

）

（2）放炮线若干（每个孔内80m放炮胶质线。

孔外放炮胶质线具体数量根据起爆点到爆破点距离确定。

（3）电雷管若干（按每个爆破孔配备铜脚线同段别电雷管2发。

（4）封孔注浆泵一台（或扬程60m的气动隔膜泵一台）

（5）大功率放炮器一台；

爆破网络仪一台。

放炮大线（从布置的放炮线）；

（6）4’镀锌管若干（每个孔内用于送药的4’镀锌管38m。

每根2m，两头车丝连接牢固。

其中，每个炮孔的4’镀锌管准备一节在一头焊一个直径75m的平头，以便送药方便，并钻若干个直径8mm左右的用于注浆小孔。

另每个炮孔备一个4’镀锌管的开关，用于注浆后封堵该管，防止浆液流下来。

（7）返浆管（返浆管建议用太阳能上水管，每个孔38m）

（8）聚氨酯及其注入材料和设备

（9）封孔剂若干。

（10）防水胶带若干。

棉纱若干。

（11）混封孔剂铁桶二个（用普通油桶中间劈开，一分为二即可。

安徽理工大学准备的材料如下

（1）聚能装药爆破药柱装药管若干。

（2）探孔管200m。

（3）探孔头二个。

（4）药柱固定装置。

（5）聚能射流材料若干。

（6）快速高强度封孔材料待定（如用矿上的封孔材料能保证在封孔两小时后能防止不冲孔，则该材料就不用）。

附表1爆破效果考察记录表

时间

负压/（KPa）

瓦斯浓度/（%）

瓦斯纯量/（m3/min）

炮前/炮后