综放工作面顶煤预松动爆破.pptx

目目 录录 一、概述一、概述 二、顶煤预松动爆破弱化处理方法二、顶煤预松动爆破弱化处理方法 三、工程实践三、工程实践 四、效果分析四、效果分析 五、结论五、结论 放顶煤工作面的回采率主要受顶煤回收率影响。放顶煤工作面的回采率主要受顶煤回收率影响。顶煤的冒放性对顶煤的回收率有决定性的作用，是顶煤的冒放性对顶煤的回收率有决定性的作用，是顶煤能否由工作面支架放煤口放出的基础，它由煤顶煤能否由工作面支架放煤口放出的基础，它由煤层力学特性和赋存状态决定。因此，提高顶煤的回层力学特性和赋存状态决定。因此，提高顶煤的回收率必须以顶煤有良好的可放性为前提。收率必须以顶煤有良好的可放性为前提。宁夏灵武矿区新建现代化矿井主采宁夏灵武矿区新建现代化矿井主采2#2#煤层，高煤层，高韧性是韧性是2#2#煤层的显著特征，煤层的力学特性和赋存煤层的显著特征，煤层的力学特性和赋存状态确定了其难冒放的特点。如何解决高韧性煤层状态确定了其难冒放的特点。如何解决高韧性煤层难冒放的难题对建设高产高效、安全本质型矿井建难冒放的难题对建设高产高效、安全本质型矿井建设具有重要意义。设具有重要意义。一、概一、概 述述高韧性煤层即抗压强度不大，不易破坏，达到高韧性煤层即抗压强度不大，不易破坏，达到峰值前应变量大的煤层。影响煤的韧性有四个峰值前应变量大的煤层。影响煤的韧性有四个参考指标见下表。参考指标见下表。压拉比c/t弹性模量/GPa 破坏前变形量 孔隙率/%指 标 16 0.015 12 图图1 1 脆性煤和高韧性煤脆性煤和高韧性煤曲线示意图曲线示意图 脆性煤和高韧性煤工作面压力传递示意图脆性煤和高韧性煤工作面压力传递示意图（a a）脆性煤工作脆性煤工作面压力传递示意图面压力传递示意图（b b）高韧性煤工作）高韧性煤工作面压力传递示意图面压力传递示意图二、顶煤预松动爆破弱化处理方法二、顶煤预松动爆破弱化处理方法 目前国内顶煤弱化处理方法从大的方面讲有两种即：注目前国内顶煤弱化处理方法从大的方面讲有两种即：注水弱化方法和顶煤预松动爆破方法。其中顶煤预松动爆破方水弱化方法和顶煤预松动爆破方法。其中顶煤预松动爆破方法又包括两巷深孔爆破、工艺巷深孔爆破和架前爆破。法又包括两巷深孔爆破、工艺巷深孔爆破和架前爆破。由于工艺巷顶煤预松动爆破工作能与工作面生产实现平由于工艺巷顶煤预松动爆破工作能与工作面生产实现平行作业，不影响工作面正常生产的优点及灵武矿区行作业，不影响工作面正常生产的优点及灵武矿区2#2#煤层注煤层注水之后韧性增大的特点，确定水之后韧性增大的特点，确定2#2#煤层弱化方法为工艺巷顶煤煤层弱化方法为工艺巷顶煤预松动爆破。预松动爆破。三、工三、工 程程 实实 践践1 1 工作面概况工作面概况 神华宁煤集团羊场湾煤矿神华宁煤集团羊场湾煤矿Y142Y142综放工作面位于工业综放工作面位于工业广场东南广场东南750950m750950m，回风井井筒东北，回风井井筒东北02980m02980m区域内，区域内，地面为沙丘覆盖的自然地表，有少量植被。工作面埋深地面为沙丘覆盖的自然地表，有少量植被。工作面埋深228332m228332m，工作面走向长，工作面走向长2958m2958m，倾斜长，倾斜长200m200m，开采，开采2#2#煤层总厚煤层总厚10.18m10.18m，倾角，倾角11111414，平均，平均1212，煤层年代，煤层年代为侏罗系中下统延安组。为侏罗系中下统延安组。2#2#煤层伪顶为碳质泥岩，厚度煤层伪顶为碳质泥岩，厚度0.050.25 m0.050.25 m；直接顶为粉砂岩，厚度；直接顶为粉砂岩，厚度2.26 m2.26 m，成份以，成份以石英为主，泥质胶结，石英为主，泥质胶结，f=4.0f=4.0；老顶为细粉砂岩和粉砂；老顶为细粉砂岩和粉砂岩，厚度岩，厚度6.81 m6.81 m，以浅灰、灰白色为主，泥质胶结，缓，以浅灰、灰白色为主，泥质胶结，缓波状层理，含有少量的暗色矿物，波状层理，含有少量的暗色矿物，f=5.0f=5.0。2#2#煤单轴抗压强度煤单轴抗压强度13.913.920.9MPa20.9MPa，单轴抗拉强度，单轴抗拉强度为为0.890.891.48MPa1.48MPa。高韧性是。高韧性是2#2#煤层的显著特征，即抗煤层的显著特征，即抗压强度不大，不易破坏，达到峰值前应变量大。压强度不大，不易破坏，达到峰值前应变量大。工作面采煤工艺为一采一放、三轮顺序放煤，循环工作面采煤工艺为一采一放、三轮顺序放煤，循环放煤步距放煤步距0.8m0.8m，采放比为，采放比为3.0m3.0m：7.18m=17.18m=1：2.392.39，日推，日推进度进度3.2m3.2m，工作面推进至，工作面推进至20m20m时开始放顶煤。采煤机机时开始放顶煤。采煤机机组为组为MG400/920-QWDMG400/920-QWD型，基本架型号型，基本架型号ZFS6800/18/35ZFS6800/18/35型。型。2 2 顶煤预松动爆破工艺巷及钻孔布置顶煤预松动爆破工艺巷及钻孔布置 （1 1）预松动爆破工艺巷布置）预松动爆破工艺巷布置 顶煤爆破工艺巷布置在煤层中，巷道顶板距煤层顶煤爆破工艺巷布置在煤层中，巷道顶板距煤层顶板留有顶板留有1.50m1.50m厚的顶煤，沿倾斜分上下两个工艺巷。厚的顶煤，沿倾斜分上下两个工艺巷。上工艺巷距风巷平距为上工艺巷距风巷平距为55m55m（帮与帮之间距离下同），（帮与帮之间距离下同），下工艺巷距机巷平距下工艺巷距机巷平距55m55m，上下两工艺巷之间平距为，上下两工艺巷之间平距为85m85m。巷道采用矩形断面，净宽。巷道采用矩形断面，净宽净高净高3.22.5m3.22.5m，净断面净断面8.08.0，支护形式为锚网钢带。，支护形式为锚网钢带。3 3 顶煤预松动爆破工艺巷及钻孔布置顶煤预松动爆破工艺巷及钻孔布置 （2 2）钻孔布置方式）钻孔布置方式 工艺巷炮孔布置方式为双排眼、扇形布置，每排布工艺巷炮孔布置方式为双排眼、扇形布置，每排布置长短孔各一个，沿走向长短孔交替布置。炮眼间距为置长短孔各一个，沿走向长短孔交替布置。炮眼间距为1.20m1.20m，排距为，排距为1.0m1.0m，低位眼距离底板，低位眼距离底板0.5m0.5m，高位眼距，高位眼距离底板离底板1.50m1.50m。上工艺巷上帮长炮孔深度为上工艺巷上帮长炮孔深度为49m49m，短炮孔为，短炮孔为10m10m，高，高位眼钻孔倾角位眼钻孔倾角(仰角仰角)为为1414，钻孔末端距顶板，钻孔末端距顶板0.8m0.8m，低位眼炮孔倾角，低位眼炮孔倾角(仰角仰角)为为1010，钻孔末端距工作，钻孔末端距工作面顶板面顶板1.78m1.78m；下帮长炮孔深度为；下帮长炮孔深度为38m38m，短炮孔为，短炮孔为10m10m，高位眼钻孔倾角，高位眼钻孔倾角(俯角俯角)为为1010，钻孔末端距顶板，钻孔末端距顶板1.17m1.17m，低位眼炮孔倾，低位眼炮孔倾(俯角俯角)角为角为1515，钻孔末端距，钻孔末端距工作面顶板工作面顶板1.48m1.48m。下工艺巷上帮长炮孔深度为。下工艺巷上帮长炮孔深度为38m38m，短炮孔为，短炮孔为10m10m，高位眼钻孔倾角，高位眼钻孔倾角(仰角仰角)为为1414，钻，钻孔末端距顶煤孔末端距顶煤1.17m1.17m，低位眼炮孔倾角，低位眼炮孔倾角(仰角仰角)为为99，钻孔末端距工作面顶板，钻孔末端距工作面顶板1.48m1.48m；下帮长炮孔深度为；下帮长炮孔深度为49m49m，短炮孔为，短炮孔为10m10m，高位眼钻孔倾角，高位眼钻孔倾角(俯角俯角)为为1010，钻孔末端距顶煤，钻孔末端距顶煤0.8m0.8m；低位眼炮孔倾角；低位眼炮孔倾角(俯角俯角)为为1414，钻孔末端距工作面顶板，钻孔末端距工作面顶板1.78m1.78m。3 3 顶煤预松动爆破工艺巷及钻孔布置顶煤预松动爆破工艺巷及钻孔布置 （3 3）钻孔工艺）钻孔工艺 采用采用KHYD75dIAKHYD75dIA型煤矿用岩石电钻进行钻孔，钻型煤矿用岩石电钻进行钻孔，钻孔成孔直径为孔成孔直径为60mm60mm，采用湿式打眼，钻机功率为，采用湿式打眼，钻机功率为3KW3KW，上、下工艺巷各配备两台钻机，超前工作面，上、下工艺巷各配备两台钻机，超前工作面3030米进行施工。米进行施工。4 4 爆破工艺爆破工艺 （1 1）装药参数）装药参数 装药方式为径向不耦合轴向连续正向装药方式。装药方式为径向不耦合轴向连续正向装药方式。采用煤矿许用柱状安全乳化炸药，药卷规格为采用煤矿许用柱状安全乳化炸药，药卷规格为 50500mm50500mm，每节药量为，每节药量为1.2kg1.2kg。设计装药线密度。设计装药线密度为为2.4kg/m2.4kg/m，根据炮眼深度确定每孔装药量。采用微，根据炮眼深度确定每孔装药量。采用微潮的过筛黄土和沙子按一定比例加工制作的炮泥进潮的过筛黄土和沙子按一定比例加工制作的炮泥进行封孔，炮泥规格为行封孔，炮泥规格为55mm55mm，利用自制木质接力炮，利用自制木质接力炮棍进行装填，封泥长度为炮孔长度的棍进行装填，封泥长度为炮孔长度的252540%40%。长炮。长炮孔封孔长度为孔封孔长度为15m15m，短炮孔封孔长度为，短炮孔封孔长度为3m3m。（2 2）爆破方式）爆破方式 引爆方式为电雷管引爆导爆索，导爆索引爆炸药。引爆方式为电雷管引爆导爆索，导爆索引爆炸药。雷管为煤矿许用同段毫秒电雷管，导爆索为煤矿许用雷管为煤矿许用同段毫秒电雷管，导爆索为煤矿许用安全防水型导爆索。每孔并装两根导爆索，两发电雷安全防水型导爆索。每孔并装两根导爆索，两发电雷管。采用同孔并联，相邻孔总体串联的联线方式。管。采用同孔并联，相邻孔总体串联的联线方式。工艺巷预爆破超前工作面工艺巷预爆破超前工作面20m20m进行。联线采用进行。联线采用“局局部并联，总体串联部并联，总体串联”的方式进行，局部并联是指一个的方式进行，局部并联是指一个炮孔中双导爆索、双雷管并联；总体串联是每组爆破炮孔中双导爆索、双雷管并联；总体串联是每组爆破炮孔采用串联连接。炮孔采用串联连接。（2 2）爆破方式）爆破方式 （a）局部并联联线示意图（b）总体串联联线示意图 爆破使用爆破使用BF-200BF-200型起爆器，一次起爆量为上下工型起爆器，一次起爆量为上下工艺巷的上下帮各艺巷的上下帮各4 4个深孔、个深孔、4 4个短孔，即一次起爆量为个短孔，即一次起爆量为1616个炮孔，沿工作面推进方向爆破顶煤个炮孔，沿工作面推进方向爆破顶煤3.6m3.6m，爆破工，爆破工作超前工作面煤壁作超前工作面煤壁20m20m。上下工艺巷每天爆破次数。上下工艺巷每天爆破次数1 1次，次，1010天进行一次距离协调。天进行一次距离协调。钻孔超前爆破孔钻孔超前爆破孔101015m15m，即在爆破时即有空孔，即在爆破时即有空孔，又有装好的预留爆破孔，同时还有当班需爆破孔，当又有装好的预留爆破孔，同时还有当班需爆破孔，当班爆破孔与空孔之间留两排已装好得预留爆破孔，这班爆破孔与空孔之间留两排已装好得预留爆破孔，这样可以避免在放炮过程中影响预留的空孔。样可以避免在放炮过程中影响预留的空孔。爆破孔结构示意图爆破孔结构示意图4 4 操作过程注意事项操作过程注意事项 （1 1）在钻孔时尽量将孔内煤渣排除，要求钻杆）在钻孔时尽量将孔内煤渣排除，要求钻杆钻到规定深度时钻机空转钻到规定深度时钻机空转5min5min，打俯孔和深孔可适，打俯孔和深孔可适当加大其空转时间，并且在装药前用炮棍涮孔，特当加大其空转时间，并且在装药前用炮棍涮孔，特别是俯孔，要将未排出的煤渣捅到孔底。一旦出现别是俯孔，要将未排出的煤渣捅到孔底。一旦出现塌孔，炮棍涮孔不顺利时，使用钻机钻杆涮孔，利塌孔，炮棍涮孔不顺利时，使用钻机钻杆涮孔，利用高压水的冲力将钻杆捣碎的煤渣排除孔外。用高压水的冲力将钻杆捣碎的煤渣排除孔外。（2 2）在装药过程中一次装药）在装药过程中一次装药2 23 3节，万一在装节，万一在装药时出现药卷卡堵，不得硬装，也不得用力向外拽药时出现药卷卡堵，不得硬装，也不得用力向外拽导爆索，可将卡堵部分进行封孔爆破。深孔送药时导爆索，可将卡堵部分进行封孔爆破。深孔送药时尽可能一次到位，防止导爆索外皮磨破或拉断，尽尽可能一次到位，防止导爆索外皮磨破或拉断，尽量避免用有接头导爆索。装药时，若发现炸药失效量避免用有接头导爆索。装药时，若发现炸药失效等情况，绝对不能装入炮眼。等情况，绝对不能装入炮眼。（3 3）为避免相邻爆破孔终孔处距离太近或终孔处）为避免相邻爆破孔终孔处距离太近或终孔处炮孔交叉，要求在钻孔过程中，炮孔终孔初水平偏炮孔交叉，要求在钻孔过程中，炮孔终孔初水平偏差最大不超过差最大不超过0.50.5。做好每个爆破孔的钻孔角度、。做好每个爆破孔的钻孔角度、偏差以及装药情况和爆破后的孔口状态记录，施工偏差以及装药情况和爆破后的孔口状态记录，施工中可做适当调整和记录可能发生残爆的位置，以便中可做适当调整和记录可能发生残爆的位置，以便在该处放煤时加强注意，放煤时如发现残余导爆索在该处放煤时加强注意，放煤时如发现残余导爆索和炸药应立即清除和炸药应立即清除（4 4）平衡好上、下两条工艺巷放炮进度，减少对）平衡好上、下两条工艺巷放炮进度，减少对装药炮眼的爆破震动次数。装药炮眼的爆破震动次数。（5 5）采用自制抽水器及时抽水炮眼内的积水，消）采用自制抽水器及时抽水炮眼内的积水，消除因积水造成的残爆隐患。除因积水造成的残爆隐患。四四 、应、应 用用 效效 果果 Y142Y142综放工作面自综放工作面自20062006年年2 2月开始初采以来，至月开始初采以来，至20082008年年5 5月回采结束，推进月回采结束，推进2910m2910m，累计生产原煤，累计生产原煤547.3547.3万万t t，平均月产量，平均月产量2020万万t t。利用预松动爆破技术能使顶利用预松动爆破技术能使顶煤预先形成一定量的裂隙消除高韧性煤层的煤预先形成一定量的裂隙消除高韧性煤层的“弹簧弹簧”作用，顶煤回收率达到作用，顶煤回收率达到79%79%，综合回收率，综合回收率85%85%。实现了。实现了顶煤顺利放出的目的。采用预松动爆破技术后，顶煤顶煤顺利放出的目的。采用预松动爆破技术后，顶煤冒落块度均匀，放煤速度加快，工艺巷超距工作面冒落块度均匀，放煤速度加快，工艺巷超距工作面2020米外支护完整，巷道无明显变形。工作面周期来压强米外支护完整，巷道无明显变形。工作面周期来压强度减缓，工作面来压期间动载系数为度减缓，工作面来压期间动载系数为1.381.38。五五 、结、结 论论 2#2#煤层采用长炮孔深度为煤层采用长炮孔深度为3849m3849m，短炮孔为，短炮孔为10m10m，超前工作面，超前工作面20m20m预松动爆，一次起爆沿工作面推进方预松动爆，一次起爆沿工作面推进方向长度为向长度为3.6m3.6m的预松动爆破技术有效的破坏了高韧性的预松动爆破技术有效的破坏了高韧性煤层的力学特性，实现了高韧性煤层的力学特性，实现了高韧性2#2#煤层的高效开采。煤层的高效开采。预松动爆破技术有效解决了高韧性煤层难冒放的预松动爆破技术有效解决了高韧性煤层难冒放的难题，顶煤回收率高于一般综放工作面，顶煤回收率难题，顶煤回收率高于一般综放工作面，顶煤回收率达到达到79%79%，为建设高产高效、安全本质型矿井奠定了基，为建设高产高效、安全本质型矿井奠定了基础。础。顶煤预松动工作能与工作面生产实现平行作业，顶煤预松动工作能与工作面生产实现平行作业，不影响工作面正常生产。不影响工作面正常生产。