兖煤菏泽能化有限公司王玉昌
摘要：综采放顶煤是厚煤层实现高产高效、安全、低耗、低成本的采煤工艺。随着放顶煤采煤法的应用，顶煤硬度大不易冒落，可放性差，成为造成顶煤回收率降低的主要问题。本文介绍了硬顶煤条件下，深孔预裂爆破技术在放顶煤开采中的研究及应用，对深孔预裂爆破的机理、试验研究进行了论述。该课题作为原煤炭工业部“九五”攻关项目“综采机械化放顶煤开采成套技术与装备研究”的子专题，.成功地提出一套50～80米深孔控制预裂爆破的打钻、成孔、装药、封孔及起爆工艺与配套设备，经科技项目检索查新，达到国际先进水平，具有广阔的应用前景。 关键词：综采放顶煤开采硬顶煤深孔预裂爆破煤炭回收率
1.概述
兖矿集团鲍店煤矿是一座年设计能力300万吨的大型现代化矿井。目前主要采用综采放顶煤开采技术。
顶煤硬度大、可放性差，顶煤滞后冒落、产生大块是造成顶煤回收率低的主要原因之一。硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究目的和意义是：针对一些煤体强度大，节理裂隙不发育，顶煤中含夹矸，等条件下的放顶煤开采工作面，生产中存在的顶煤滞后冒落或产生大块堵住天窗，使顶煤不易放出等情况，采用“深
孔预裂爆破技术”，在回采前进行顶煤预裂，并结合常压注水，提高顶煤可放行，从而提高顶煤回收率，减少采空区自燃发火，提高煤炭产量。
2.硬顶煤深孔预裂爆破机理
在工作面顺槽内，沿工作面倾斜方向打爆破空与控制空；孔深50～100m，爆破孔直径为75mm，控制控直径为90mm，孔间距为8m左右。通过爆破作用，炮孔周围产生直径为100～250mm的柱状粉碎圈带和一沿爆破孔与控制孔连心线方向长为8～10m的贯穿爆破裂缝带及次生的裂隙圈带。爆破后，通过爆破孔向煤层注水，进一步扩大裂隙带几次生裂隙带的宽度；此外，在支架与矿压的反复作用下，使已经产生大量裂缝的顶煤进一步破碎。这样，在放煤过程中，可以将硬顶煤顺利放出，达到提高工
作面回采率与煤层注水的效果，减少采空区浮煤，防止自燃发火的目的。
3.深孔预裂爆破研究与实施的基本条件
1310综放面是鲍店煤矿北翼一采区的第八个区段，工作面走向长度1028m，倾向长198m，所采煤层为山西组3层煤，煤层厚度8.2～9.5m，平均8.70m，煤层普氏硬度f=3.6～4.9。硬质煤体较发育。工作面采用综采放顶煤一次采全高的采煤方式，放煤采用双轮顺序多头点放煤，放煤步距1.2m，采放比为1 ：1.9，选用ZFP5600-17/35低位放顶煤支架，采煤机为AM-500双滚筒采煤机。正常情况下，回采率为80%左右。
4.深孔预裂爆破的工艺过程及方法
4.1试验工艺与装备
4.1.1打钻：利用钻机按照设计要求打出钻孔。
游戏中的数学
4.1.2装药：采用压风装药器及抗静电阻燃塑料管，进行连续耦合装药。为防止管道效应的产生，沿炮孔全长敷设煤矿。装药密度为0.7～0.8g/cm3，单位长度装药量为4kg/m。型号为一级煤矿许用。
4.1.3封孔：使用装药器和抗静电阻燃塑料管，进行压风喷泥封孔。为了使爆破孔爆破后不产生“打筒”现象，保证预裂爆破效果和施工安全，封孔长度必须大于12m。
4.1.4起爆：采用双炮头、正向起爆的爆破方法。型号为MFB-200。每次起爆不得超过一个爆破孔。爆破孔内两个炮头的脚线为并联。炮头制作前，须进行导通测试。连好放炮母线，经检查无误后，方可在警戒线外有掩护的安全地点进行放炮。警戒距离不小于200m。
4.1.5注水：爆破后，将爆破孔内的炮泥用钻机掏出，作为注水孔与控制孔一起进行煤体注水。
4.2工艺过程及操作说明
4.2.1装药
4.2.1.1准备工作
(1)对于爆破孔前后10m范围内的巷道支护进行检查加固。
(2)对于爆破地点及附近的设备、电缆进行妥善保护。
(3)将装药器抬到爆破孔附近，固定好，清理干净。
(4)接上风源，打开进气阀，封盖、调压、检查装药器密封情况。
(5)接好输药管，打开送药阀，吹净装药器内及输药管内的杂物及水。
(6)将各阀门手柄处于关闭位臵。
1.进风口；
2.上风路；
3.底风路；
4.卸压口
5.装药口
6.输药口；
检验医学与临床7.输药开关
8.调压阀
9.搅拌桨摇把10.缸体
深圳超导可视无痛人流图1 BQF-50A型装药器示意图
4.2.1.2劳动组织
该装药器由5人操作，一人上药，一人操作装药器各阀门，二人负责拔管，一人负责盘管。
4.2.1.3操作步骤
(1)送输料管：将输药管插入孔内，同时将钩挂在输药管的端头，
一起送入孔底，送管时可打开底风，以免煤渣进入输料管内。的长度要比装药长度长2～3m，其外端要用细铁丝系住连出孔外。
双脉冲发动机(2)上药：第一次上药不得超过10kg，药粉不能结块或有其它杂物。
(3)封盖：通过调压阀调节装药器压力，保持在0.35～0.4MPa。
(4)拔管人员将输药管拔出0.5～1m，然后向装药器操作人员发出装药指令。
(5)一次打开送药阀门，并摇动搅拌手柄，同时拔管开始（送药到开始拔管间隔时间应根据输药管长度确定，在0.35～0.4MPa压力下，药的装运速度为5～6m/s，拔管速度一般为0.5～0.6m/s。
(6)当发现孔内返风时，通知关闭给药阀门（此时压力表下降到0.2MPa 左右）。可打开底风，反复吹一两次。
(7)重复以上装药过程，直至装药到预定长度为止。为了较好掌握装药长度，避免封孔段过短，应预先在输药管做上记号。
(8)每次将一个炮头用炮棍缓缓送到预定位臵，使其与充分接触。
(9)在炮头送入后，用炮棍封入200～300mm的炮泥。
4.2.2封孔
利用装药器和抗静电阻燃塑料管及压风喷泥技术封孔。
(1)采用过筛的略潮黄土作为封孔材料；
(2)上土每次不超过5kg ；
(3)封盖后将压力调至最大；
(4)将输土管送入炮头后的封泥处，并通知送料；
(5)拔管时可随喷土时的反作用力缓缓向外退管；
(6)重复以上过程直至孔长度≥12m为止。
(7)封孔后，将装药器连同输土管一并用清水清洗干净，并用风吹干，以备下次再用。
4.2.3起爆
装药、封孔完成后，连好放炮母线，经检查无误，方可在警戒线外的安全地点进行放炮。
4.3深孔预裂爆破的工业试验
4.3.1工艺与设备的研究试验
“硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究”有两个技术关键: 一是打钻成孔工艺；二是装药起爆与封孔工艺。
统括保单4.3.1.1打钻与成孔的试验研究
在实施深孔预裂爆破技术的过程中，为了取得预期爆破效果，保证爆破安全和生产过程中不出现局部冒顶及较大的折帮，需要根据具体情况布臵爆破孔和控制孔，并且要求其成孔质量好、定向准确和达到设计深度。为确保定向准确，我们研制了三级变径定向钻头。该钻头是一种组合式钻头。它由三个不同直径的钻头组合而成，其中，第一级为Φ50mm，第二级为Φ60mm，第三级为Φ75mm。每级钻头之间距离为400mm。在研制三级变径钻头的同时，还根据孔径的不同选择使用了煤芯管钻头。
4.3.1.2装药器和输药管的研制与改进
深孔预裂爆破技术的首要问题是装药工艺，为此采用了压风装药器和抗静电阻燃塑料管相配套的连续耦合装药。通过研究试验，改进了装药器，在罐体内安装了搅拌装臵，从而很好地解决了反粉、堵管问题，实现了连续耦合装药，使装药速度大大提高，以50～70m深孔为例，纯装药时间仅20～30分钟。在解决深孔爆破的装药工艺的同时，对其封孔工艺也进行了深入细致的研究。由于深孔预裂爆破的爆破孔封孔长度大，封泥量大，采用传统的炮棍封泥方法，存在着封泥速度慢、劳动强度大、封泥质量差、间断封泥等特点。为克服上述缺点，经过研究试验证明，使用装药器进行封孔具有封泥压力大，封孔质量好，和封孔时间短等优点。
为了保证深孔预裂爆破装药到位和在井下有限空间操作方便，对输药管也进行了改制。改制的抗静电阻燃输料管为15m一节，梯形螺纹对接。它具有刚度好，连接快和操作方便等优点。
4.3.2深孔预裂爆破参数的选择
根据该项目的技术方案和实验室研究及理论分析，并结合现场的实际条件，在试验中重点对爆破孔直径、爆破孔与控制孔间距以及封孔长度这几个主要参数进行了合理选择。
4.3.2.1爆破孔与控制孔孔径的选择
由理论分析和模拟试验可知，爆破孔孔经越大，装药量越多，爆炸能量越大；控制孔孔径越大，其导向及补偿作用越显著；因而，越有利于裂课堂教学即时评价
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