掘进工作面深孔预裂爆破技术应用分析

张家文

（贵州水矿控股集团有限责任公司，贵州 六盘水 553000）

1 矿井概况

水城矿业集团大湾矿西井（以下简称“大湾西井”）位于水城矿区西北端。矿井设计生产能力为90万t/a，服务年限为29年。大湾西井井田范围内可采和局部从上往下为2、4、5、7、8、9、11、12等8层资源可采。2号层厚度0.85m～1.55m；9号层厚度1.70m～3.13m；11号层厚度1.50m～3.56m。根据重庆研究院鉴定报告，大湾西井属于突出矿井。其主采的9、11号层的压力分别为2.7MPa、3.38MPa。9号层的透气性系数为1.075837m2/MPa2.d，属于可抽采层，然而在现实抽采中，9号层的效果不理想，抽采达标时间长，制约矿井采掘接替。为此，在大湾矿西井X10901-3轨巷掘进工作面实施深孔预裂爆破增透技术，可增加掘进效率，缓解采掘接替紧张的局面。

2 X10901-3轨巷掘进工作面深孔预裂爆破增透方案

2.1 X10901-3轨巷掘进工作面增透钻孔设计

为了增加X10901-3轨巷掘进工作面抽采效果，缩短预抽时间，提高X10901-3轨巷掘进效率，决定在X10901-3轨巷掘进工作面实施深孔预裂爆破增透措施。具体增透钻孔及抽采钻孔设计如图1所示。

图1 透钻孔及抽采钻孔布置平面示意图

2.2 X10901-3轨巷掘进工作面增透现场实施方案

（1）钻孔施工。钻孔施工顺序按照4#抽采孔、3#抽采孔、2#抽采孔、1#抽采孔、3#爆破孔、2#预裂、1#预裂孔的施工顺序进行，抽采孔施工完毕后，立即封孔接抽，封孔长度不宜小于10m；爆破孔施工完毕后，不封孔，待预裂炸药安装完毕后，封孔、致裂。钻孔施工参数见表1所示。

①爆破孔和抽采孔的布置必须严格按措施要求进行布孔和施工。②深孔预裂爆破孔和抽采孔的深度不宜小于20m，抽采孔深度与应略深于爆破孔或相同（平距）[1，2]。③为确保爆破孔装药顺利进行，爆破孔施工到位退钻结束后必须及时进行装药，否则推迟退钻时间。④钻孔内煤渣（粉）要排出干净。

（2）封孔。①封孔采用压风封孔器进行，封孔材料为粒度小于Φ5毫米的干粘土（喷水）或水泥粉煤粉混合不燃性材料。②深孔爆破孔全孔进行装药后，外部留不少于6m装填封泥或其他不燃性封孔材料。③为了防止破后超限，施工完抽采孔则应立即抽孔。④抽采孔封孔深度宜大于10m，封孔应保证严密。

3 效果考察

3.1 考察方案

K1值、抽采变化关系具体考察钻孔布置如图2所示。

图2 考察钻孔剖面布置示意图

考察主要从K1值及含量随抽采时间降低程度分析，得出深孔预裂爆破后K1值及含量随抽采时间变化曲线，进而分析掘进工作面采取深孔预裂爆破后消突效果，确定合理的抽采时间。

3.2 效果分析

从图3中可以看出，巷道掘进的9号层预抽之前钻屑指标K1值大小在0.5左右，实时深孔预裂爆破技术并对抽采钻孔接抽以后，钻屑指标K1值明显降低，最低值降低到约为0.26，完成掘进区域预先抽采之后，开始进行正常进行巷道掘进作业，钻屑指标K1值随着掘进工作的推进逐渐增加，完成一个循环的巷道掘进后（约70m），钻屑指标K1值升高至0.35。采用深孔预裂爆破技术后，巷道掘进工作面的抽采效率明显增高，掘进过程中的危险性得以降低。

图3 K1值变化情况

测量的抽采钻孔数据如图4所示，从图中可以看出，掘进工作面在进行深孔预裂爆破之前，抽采钻孔的初始抽采纯量较大，但是钻孔抽采衰退的时间很快，3d之后衰退约46%，开展深孔预裂爆破之后，抽采钻孔的抽采出纯量增加明显，实验后3d抽采纯量就能达到0.38m3/min，较实验前提升约80%，随着接抽时间的增加，抽采钻孔抽采有所衰减，但是衰减不明显，抽采钻孔接抽3周内，抽采钻孔的抽采纯量仍能保持在0.27m3/min左右。

图4 抽采纯量变化情况

4 总结

大湾矿X10901-3轨巷采用深孔预裂爆破增透技术后，抽采纯量由预裂爆破前的0.18m3/min增加到0.38m3/min，提升约90%，并且较高的流量保持时间较长，在巷道掘进一个循环之内，钻屑指标K1值一直保持在低位，降低了巷道掘进期间的危险性，增加了巷道的掘进效率。