深孔预裂爆破钻孔封孔工艺技术创新

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  [摘 要]采煤工作面初采期间因顶板突然大面积垮落造成瓦斯超限事故和低透气性煤层穿层钻孔预抽效果差一直是制约顾桥矿井瓦斯治理的瓶颈之一,通过实施深孔预裂爆破技术能够破坏煤层完整性,大大增加煤层内部裂隙和煤体透气性,有利于瓦斯的解吸和穿层钻孔的抽采,提高抽采效果。
  预裂爆破钻孔施工完毕后,先将雷管、炸药送入孔底,然后进行封孔,本文重点对人工封孔和机械封孔的优缺点进行了详细阐述,实践说明机械封孔工艺在安全上和封孔效果上都具有巨大的优越性。
  [关键词]预裂爆破 封孔工艺 技术创新
  中图分类号:TD712.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)03-0003-01
  1 前言
  为了增加煤层裂隙和煤层透气性,需要实施深孔预裂爆破技术,爆破孔施工完毕后,用专用探孔管对爆破孔进行探孔,然后用探孔管将雷管、炸药送入孔底,采用正向装药方式装药。
  预裂爆破钻孔的封孔方式对于预裂爆破效果起着至关重要的作用。改进前采用人工封孔,易出安全事故。改进后采用机械封孔,封孔效果和安全系数均大大提高。
  2 人工封孔工艺
  2012年6月~7月,淮南矿业集团顾桥矿1123(1)工作面和1114(1)工作面回采前,为了防止初采期间顶板大面积垮落造成瓦斯超限,采取深孔预裂爆破强制放顶,钻孔封孔方式采用专用炮泥封孔器、封孔管和黄土。
  封孔步骤如下:
  第一步:根据已施工预裂爆破钻孔的钻孔量准备足够量的黄土,用直径8mm筛网将黄土筛好,然后将黄土用少量的水润湿至颜色发青,用手能捏成团即可。
  第二步:将进风管和封孔管分别与封孔器的进风口和出料口连接,检查风压是否大于5MPa,若小于5MPa,不得封孔。
  第三步:两人将封孔管送入炮孔底部后再往外拉出0.5m,一人用手按住编织袋封堵孔口,防止黄土向外喷出伤人。
  第四步:将调节好湿度的黄泥倒入封孔器中,每次倒入5~10Kg,关闭进料口和出料口阀门,开启进气阀门1min。
  第五步:通知送封孔管的两人握紧封孔管后,开启出料阀门往炮孔内送黄土,根据送入黄土的感觉匀速往外拉封孔管,使封孔管与孔底始终保持0.5m的喷距。当封孔器里面的黄土全部冲入炮孔中,此时关闭进风阀门。如此反复进行封孔,直至把炮孔封满为止。
  3 机械封孔工艺
  2013年11月~12月,1414(1)工作面、1211(3)工作面初采及南二13-1下盘区顶板回风大巷施工揭13-1煤穿層钻孔期间,均采取深孔预裂爆破技术增透,对封孔方式进行了改进,采用电动注浆泵、注浆管、返浆管和水泥封孔。
  封孔步骤如下:
  第一步:根据已施工预裂爆破钻孔的钻孔量准备足够量的水泥浆,水灰比为0.6:1。
  第二步:在孔内下入一根4分注浆管和一根4分返浆管。返浆管插至距离爆破药卷底部0.5m,注浆管插入孔内6m。
  第三步:孔口用聚氨酯封堵,封堵深度2.5m。
  第四步:用电动注浆泵通过注浆管向孔内注入水泥浆,待从返浆管返浆后停止注浆。
  4 人工封孔和机械封孔优缺点对比
  4.1 人工封孔工艺存在的缺点:
  4.1.1利用压风将黄土通过封孔软管吹入孔内,封孔过程中需要两人始终握紧封孔管,一人用编织袋封堵孔口,操作人员距离孔口太近,受压风作用黄土易向外喷出,伤到人的眼睛和身体其它部位。
  4.1.2封孔效果总体较差,易发生冲孔现象,爆破后从孔内冲出大量高浓度瓦斯,造成瓦斯超限。
  4.1.3在用压风向孔内吹入黄土的过程中,如果遇到压风大小控制不当、黄土粘结成团或者压风管堵实等情况时,因易发生黄土堵孔事故,用探孔管处理堵孔时间较长。情节严重者无法进行封孔,导致该爆破孔报废,孔内残留大量雷管和炸药,存在很大的安全隐患。
  4.1.4对钻孔深度大于80m的钻孔,黄土很难吹到孔底,封孔长度不够,造成预裂爆破效果差。对于上向孔,若角度大于20度,应设防滑装置,否则黄土不能吹到孔底,增加了施工难度。
  4.1.5由于爆破孔封孔不牢,或爆破孔附近的空孔没有封堵或封堵不牢,对炮孔和空孔正前的管线必须移开或用两层旧皮带进行防护,否则会损坏管线。
  4.2 机械封孔工艺存在的优点:
  4.2.1先用聚氨酯封堵孔口,然后利用电动注浆泵将水泥浆通过注浆管注入孔内,注浆期间不需要人员在孔口操作,不会发生人身安全事故。
  4.2.2封孔深度可以通过插入孔内的注浆管和返浆管深度进行调节,封孔深度易于控制,特别对于孔深大于80m或倾角大于20度的钻孔来讲,这一优点更加明显。
  4.2.3封堵严实程度好,水泥浆注入孔内48小时后,待水泥充分凝固后爆破,封堵效果好,不会发生冲孔事故,预裂爆破效果好。
  5 结论
  机械封孔和人工封孔相比具有安全系数高、封堵效果好、封堵钻孔长度不受限制、不易发生冲孔等优点,具体一定的推广价值,现已普遍应用于预裂爆破钻孔和预抽钻孔封孔过程中。
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