深孔爆破技术在立井井筒延伸揭煤中的应用

深孔爆破技术在立井井筒延伸揭煤中的应用

袁晓园李冬

中煤第七十一工程处有限责任公司安徽宿州234000

摘要：本文针对延深立井井筒抽排法揭煤过程中煤层透气性低，抽采率过低、工期过长、成本过高等问题，采用深孔爆破技术对煤层进行增透爆破，从而增强煤层透气性，提高抽采效率，节约成本，通过在土耳其卡拉硐煤矿1号井井筒揭煤施工中的应用，取得了良好的施工效果和经济效益，也为抽排法揭煤提供了宝贵的施工经验。

关键词：揭煤；深孔爆破；瓦斯；抽采率

一、工程概况

卡拉硐煤矿1号井井筒中心坐标为X=53214.191、Y=56645.475，井口标高为+48.691，延深处井筒标高为-420.070，延深360m，井筒净直径Φ6.5m，提升方位为138°54'36"，井筒为双层钢筋混凝土结构。

井筒在施工至-524m处时将揭露一层厚度为3.5m的煤层，通过前探测压显示该煤层瓦斯压力0.75MPa，并取样化验煤层瓦斯突出指标：瓦斯含量为6m3/t。

1、问题分析

设计方案采用抽排法揭煤，施工抽采钻孔共计60个，均进入煤层底板0.5m，最外层钻孔控制到井筒轮廓线12m，利用地面两台2BE1-253型水环真空泵抽采(一台使用、一台备用)。自抽采以来，开始3~4天内，抽采瓦斯纯量30m3/d左右，以后的抽采瓦斯纯量不足15m3/d，平均抽采浓度20％，抽采纯流量0.010m3/min，抽采量极低。分析原因，是由于煤层透气性和煤层瓦斯吸附力强造成的，严重影响了瓦斯抽采效果。

2、深孔爆破增透解决方案

为了提高煤层透气性，提高瓦斯抽采量，决定利用外圈部分钻孔采取深孔爆破技术进行增透爆破。

2.1爆破孔布置

由于外圈布置的45个抽采瓦斯孔瓦斯抽采量极低，为了增强整体煤层透气性，研究决定利用外圈10个抽采孔经套孔或者进行扩孔，作为增透爆破孔。增透爆破孔布置如图1所示。

图1增透爆破孔布置示意图

2.2爆破方案

（1）套孔或者扩孔

为了将直径38~43mm自制专用爆破药管全部安装在煤层段，选用直径70mm钻头对抽采孔进行套孔或扩孔，并将孔内煤岩屑排出孔外，以便装药，同时做好钻孔编号、钻孔直径、见煤位置、止煤位置等记录工作。

（2）装药参数

在10个爆破钻孔煤层段装药，即10个孔都施工完后，进行逐个孔探测，每探测1个孔后，按照钻孔穿过煤层的长度进行装药，装药方式见图2所示。

由于炮孔内有煤渣，同时又受地应力的影响，为防止塌孔，在钻探孔管拨出后，需立即将爆破药管按其自身螺纹逐管对接装入炮孔中，在最后两管药内各安装2发煤矿许用电雷管，并将其雷管脚线剪断，留10cm长，剪下的脚线用于母线（又称胶质导线）与管壁的固定。雷管按图3所示的并联方式连接，其接头用绝缘胶布裹紧，防止断路和短路。尤其注意将母线固定于管壁侧面，以防管与孔壁的摩擦致使雷管脚线与母线脱落，从而导致雷管断路或短路。

装药前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，封孔后对雷管再进行一次导通检查。

图2装药方式

图3接线方式

（3）封孔

装药完毕后，随即采用压风喷泥封孔器进行封孔，封孔潮湿黄土粒度选用10mm以下为宜，压风保证0.4Mpa以上。封孔长度由岩石孔长度决定，封孔时，持封孔器输送管的操作人员应注意安全，防止孔内煤、泥砂由于压风作用冲出伤人，可以在孔口用麻袋片护住孔口，以免煤、泥砂冲出。

若孔内有水，可先向孔内装入黄砂进行封堵，最后用黄泥封孔，其长度不小于3m，以防止穿孔。

（4）启爆

启爆前要对并联的雷管进行最后一次导通检查，确定电阻值与正常值符合，配备2名放炮员，采用GFB-1200型矿用发爆器，在地面井口附近设置的安全地点一次性启爆。采用孔内并联、网内串联启爆方式。

3、实施爆破效果监测

采取深孔增透爆破以来，通过对瓦斯抽采钻孔的抽采瓦斯量进行监测，同时监测该井筒抽采系统总的瓦斯抽采量，抽采瓦斯纯量达46m3/d，平均抽采浓度30％，抽采纯流量0.032m3/min增透效果十分明显。

7天累计抽采瓦斯量为1073m3，加上风排瓦斯量101.53，瓦斯抽采率达34%。瓦斯预抽采率大于30%，施工3个瓦斯残余压力钻孔进行封孔和瓦斯压力测量工作，测定结果显示最大瓦斯残余压力为0.25MPa，小于临界值0.74MPa，且在施工钻孔的过程中未出现任何动力现象，可以采取远距离放炮一次性揭穿煤层。

4、结语

通过深孔爆破技术增强煤层透气性，提高瓦斯抽采率，本方法适用于煤层瓦斯吸附力强和煤层透气性差、利用现有抽排设备施工效果不明显的突出矿井。在较短的时间内完成了抽采任务，达到防治煤与瓦斯突出的目的，为矿井安全揭煤创造了有利条件，加快了施工速度的同时，也带来了巨大的经济效益。