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摘要：刘庄煤矿-762m中央回风石门首次揭13-1煤，此煤层具有突出危险性，在揭煤过程中使用了一些做法，如采用注料罐快速封孔技术及深孔松动爆破快速揭煤技术，应用效果较好。注料罐快速封孔技术在封孔技术中应用较为先进，最大的特点是快速和封闭性能好，此技术在这次揭煤工程中起到关键性作用。
关键词：封孔 测压 深孔松动爆破 揭煤
1 矿井概况
刘庄煤矿13-1煤层瓦斯风氧化带下界面距基岩面平均垂深为133m，-762m瓦斯含量6．0m3/t．r，瓦斯含量梯度为1.m3t.r.100m左右。13-1煤厚2.41-5.73m，平均4.24m。13-1煤走向N105°，倾向SW，倾角15。左右。13-1煤顶板泥岩，易破碎，底板砂质泥-岩。矿井采用中央并列式通风方式，即主井、副井、矸石井进风，中央回风井回风。762m中央回风石门方位N355°，巷道断面直墙半园拱，掘进断面19．4m2，净断面17．82m2，支护形式锚网喷，过煤层段架U29棚，喷厚140mm。
2 揭煤工艺
正常施工揭煤过程采取分步实施，从石门工作面距煤层顶(底)板10m垂距开始至石门工作面进入煤层底(顶)板2m止，分别进行如下施工步骤：①石门工作面距煤层顶板10m法距之前，施工地质探煤钻孔，并初步预测突出危险性：煤的瓦斯放散初速度指标(△P)和煤的坚固性系数(f)。②石门工作面施工至法距5m以前，施工穿透煤层全厚的测压(预测)钻孔，测定煤层瓦斯压力(P)、煤的瓦斯放散初速度和没得坚固性系数(f)，预测煤层突出危险性，如果有突出危险性，施工排放钻孔进行瓦斯抽排，一段时间后，再进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。③石门工作面施工至法距3m时，施工3个钻孔，采用钻孔法测定每个钻孔的最大钻屑量S和最大瓦斯涌出初速度q，预测13-1煤层的突出危险性，如果有突出危险性，施工排放钻孔进行瓦斯抽排，一段时间后，再进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。④石门工作面施工至法距1．5m时，再采用钻孔法测定每个钻孔的最大钻屑量S和最大瓦斯涌出初速度q，预测13-1煤层的突出危险性，如果有突出危险-性，施工排放钻孔进行瓦斯抽排，一段时间后，再进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。
3 探煤、测压
根据煤科院抚顺分院的揭煤设计，在－762m中央回风石门到达预定停头位置后，开始严格按揭煤防突工艺流程进行探煤、测压工作。
第一轮探煤、测压孔数据如下：
先后尝试采用三种封孔方法：1#、2#孔用马丽散泵压注马丽散(高膨胀性堵水材料)封孔，3#孔用黄泥人力封孔，4#钻孔采用安徽理工大学研制的注料罐封孔。三种方法对比，第一种方法速度快，但密封效果不好；第二种方法费时费力，效果也不理想；第三种方法速度快，效果好。操作如下：封泥采用过筛的粒度≤5mm的干土，封孔前稍加水湿润，拌均，手握能成团即可。提前将注料管(1″胶管)伸入钻孔内预定位置，外口固定好，防止甩出伤人。将拌好的土料装入注料罐后送压风，罐内压力迅速上升，持续约5秒，操纵阀门将土料打入孔内，每次注入后，将注料管往外拉0．4-0．5m，如此反复，孔口用水泥砂浆封孔。为补偿气体损失，提高压力上升速度，上压力表前，每孔内充填1－2瓶高压氮气。
此轮探煤、测压得出迎头距13-1煤法距14.9m，13-2与13-1煤垂距5.5m，煤层倾角120，最大瓦斯压力6．3MPa(4#孔)。压力上升曲线见，图一。
图一 －762中央回风石门第一轮测压4#孔瓦斯压力上升曲线
由于瓦斯压力高，疑是水压影响，公司分管领导、安徽理工大学及抚顺煤科分院专家到现场会诊。将4#孔压力表卸后，仅放水50L，基本排除了静压水、承压水压力的影Ⅱ自。之后又补打5#孔测水压，但压力表显示为零。为慎重起见，决定继续进尺，在距13-1煤法距6m时停头，再次布孔测压，数据见表二。
此轮封孔均采用注料罐压注土料，外口2m用水泥封孔。最终压力：3#孔1．70MPa，5#孔1．75MPa。瓦斯压力上升曲线见图二。
4 揭煤
考虑到第一轮打钻时1#、4#孔过13-2煤时均喷孔严重，最大喷出煤量1．5t，喷出距离达4～5m，加之揭煤点在断层带附近，故13-2煤层虽然较薄(真厚0．5m，其中夹泥岩厚0．1m)，仍采取震动放炮措施揭煤。在距13-2煤法距1．5m时停头，按震动放炮要求一次揭开13-2煤。揭开13—2煤层后，在巷道施工至13-2煤层距巷道底板1．1m左右时，沿煤层施工超前排放钻孔5个，其有效范围控制在巷道断面轮廓线外4m。
在中央回风石门距13-1煤法距3m时，施工深孔松动爆破孔12个。为保证一次揭开煤层，提前将迎头刷成5"6m的斜面(与煤层倾角相同120)，在斜面上布孔三排。1#、5#孔前方遇断层按设计孔深未见13-1煤停钻，2样孔、3#孔均穿过13-1煤底板，4#孔因塌孔严重停钻。决定将2#、3#孔作为松动爆破后的瓦斯释放通道，剩余的7个孔，即6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#孔作为深孔松动爆破孔，装药爆破。
7个松动爆破孔，逐个施工，逐个装药。装药全过程均由放炮队长负责，通风管理、技术人员跟班。爆破药卷采用直径42mm，长1000mm的深孔松动爆破控制专用药管，每个钻孔在煤层段装药，即装药长度等于煤层段长度，为保证爆破效果，每个炮眼用两发一段毫秒电雷管和放炮用的胶质线做两个炮头，并用绝缘胶带缠紧，防止短路和断路。装药采用正向装药方式。起爆方式孔外两发雷管的胶质线并联，7个孔间串联网路起爆。由于炮孔内有煤渣，在装药前要进行探孔，探孔用专用探孔管进行，在探孔管刚拨出时，立即将专用药管按其自身螺纹一管一管对接地装入炮孔中，注意母线附于管壁侧面，并用胶带固定，以防药管与孔壁的摩擦使雷管脚线脱落。若无法装入，则必须用钻杆透孔，或用压风扫孔。装药完毕后，采用注料罐将略潮的土料压入孔内。封孔长度为岩石段长度，即药管以外部分全部封实。
放炮时井下全部断电撤人，采用地面一台2*30KW局扇向中央回风石门供风。放炮地点在风井上口无压风门以外30m的地面进行。采用4mm2专用放炮电缆，电缆长度达1300m，MFB-200发爆器起爆，爆破前对电爆网路电阻进行了测试。放炮时通风技术人员在监控中心站密切观察瓦斯变化情况，并与矿调度保持联系。放炮一小时后，一个救护小队由矸石井(进风井)下并侦察，现场查看效果理想，斜面岩体被掀开，岩石破碎程度高，顺利揭开13-1煤层。
5 结论
刘庄煤矿首次揭煤顺利成功取决于计划周密，组织得当，措施到位。从揭煤设计到安全防护措施，从采用新工艺封孔到深孔松动爆破快速揭开煤层，均严格按防突细则要求实施。先后设置了压风自救装置、隔爆水袋、避难峒室、反向风门等一整套安全防护措施，并对在风井区域作业的所有人员进行了防突培训及考核。机电部门加强了该区域电气设备的防爆检查。通风部门在打钻、测压、揭煤的全过程安排人员跟班，在揭煤前完成了KJ90煤矿安全监控系统的安装调试，加强瓦斯传感器的调校，每天一次断电试验等。
不足之处：由于放炮震动大，导致风筒中途脱节，迎头风量小，加之巷道断面大，风速小，导致炮后中央回风石门瓦斯超限持续时间较长。
揭煤后由抚顺煤科分院及时取样检验，并得出13-1煤基本参数：煤的灰份：14．94％水份：1．84％挥发份：29．97％；真密度：1．38t／m3；吸附常数：a=13．0152 b=12868；软分层f=0．34；软分层Ap=12：综合指标D=79．67 K=35．29；瓦斯含量：10．2m3/t；煤的破坏类型：Ⅲ—Ⅳ类。
关键词：封孔 测压 深孔松动爆破 揭煤
1 矿井概况
刘庄煤矿13-1煤层瓦斯风氧化带下界面距基岩面平均垂深为133m，-762m瓦斯含量6．0m3/t．r，瓦斯含量梯度为1.m3t.r.100m左右。13-1煤厚2.41-5.73m，平均4.24m。13-1煤走向N105°，倾向SW，倾角15。左右。13-1煤顶板泥岩，易破碎，底板砂质泥-岩。矿井采用中央并列式通风方式，即主井、副井、矸石井进风，中央回风井回风。762m中央回风石门方位N355°，巷道断面直墙半园拱，掘进断面19．4m2，净断面17．82m2，支护形式锚网喷，过煤层段架U29棚，喷厚140mm。
2 揭煤工艺
正常施工揭煤过程采取分步实施，从石门工作面距煤层顶(底)板10m垂距开始至石门工作面进入煤层底(顶)板2m止，分别进行如下施工步骤：①石门工作面距煤层顶板10m法距之前，施工地质探煤钻孔，并初步预测突出危险性：煤的瓦斯放散初速度指标(△P)和煤的坚固性系数(f)。②石门工作面施工至法距5m以前，施工穿透煤层全厚的测压(预测)钻孔，测定煤层瓦斯压力(P)、煤的瓦斯放散初速度和没得坚固性系数(f)，预测煤层突出危险性，如果有突出危险性，施工排放钻孔进行瓦斯抽排，一段时间后，再进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。③石门工作面施工至法距3m时，施工3个钻孔，采用钻孔法测定每个钻孔的最大钻屑量S和最大瓦斯涌出初速度q，预测13-1煤层的突出危险性，如果有突出危险性，施工排放钻孔进行瓦斯抽排，一段时间后，再进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。④石门工作面施工至法距1．5m时，再采用钻孔法测定每个钻孔的最大钻屑量S和最大瓦斯涌出初速度q，预测13-1煤层的突出危险性，如果有突出危险-性，施工排放钻孔进行瓦斯抽排，一段时间后，再进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。
3 探煤、测压
根据煤科院抚顺分院的揭煤设计，在－762m中央回风石门到达预定停头位置后，开始严格按揭煤防突工艺流程进行探煤、测压工作。
第一轮探煤、测压孔数据如下：
先后尝试采用三种封孔方法：1#、2#孔用马丽散泵压注马丽散(高膨胀性堵水材料)封孔，3#孔用黄泥人力封孔，4#钻孔采用安徽理工大学研制的注料罐封孔。三种方法对比，第一种方法速度快，但密封效果不好；第二种方法费时费力，效果也不理想；第三种方法速度快，效果好。操作如下：封泥采用过筛的粒度≤5mm的干土，封孔前稍加水湿润，拌均，手握能成团即可。提前将注料管(1″胶管)伸入钻孔内预定位置，外口固定好，防止甩出伤人。将拌好的土料装入注料罐后送压风，罐内压力迅速上升，持续约5秒，操纵阀门将土料打入孔内，每次注入后，将注料管往外拉0．4-0．5m，如此反复，孔口用水泥砂浆封孔。为补偿气体损失，提高压力上升速度，上压力表前，每孔内充填1－2瓶高压氮气。
此轮探煤、测压得出迎头距13-1煤法距14.9m，13-2与13-1煤垂距5.5m，煤层倾角120，最大瓦斯压力6．3MPa(4#孔)。压力上升曲线见，图一。
图一 －762中央回风石门第一轮测压4#孔瓦斯压力上升曲线
由于瓦斯压力高，疑是水压影响，公司分管领导、安徽理工大学及抚顺煤科分院专家到现场会诊。将4#孔压力表卸后，仅放水50L，基本排除了静压水、承压水压力的影Ⅱ自。之后又补打5#孔测水压，但压力表显示为零。为慎重起见，决定继续进尺，在距13-1煤法距6m时停头，再次布孔测压，数据见表二。
此轮封孔均采用注料罐压注土料，外口2m用水泥封孔。最终压力：3#孔1．70MPa，5#孔1．75MPa。瓦斯压力上升曲线见图二。
4 揭煤
考虑到第一轮打钻时1#、4#孔过13-2煤时均喷孔严重，最大喷出煤量1．5t，喷出距离达4～5m，加之揭煤点在断层带附近，故13-2煤层虽然较薄(真厚0．5m，其中夹泥岩厚0．1m)，仍采取震动放炮措施揭煤。在距13-2煤法距1．5m时停头，按震动放炮要求一次揭开13-2煤。揭开13—2煤层后，在巷道施工至13-2煤层距巷道底板1．1m左右时，沿煤层施工超前排放钻孔5个，其有效范围控制在巷道断面轮廓线外4m。
在中央回风石门距13-1煤法距3m时，施工深孔松动爆破孔12个。为保证一次揭开煤层，提前将迎头刷成5"6m的斜面(与煤层倾角相同120)，在斜面上布孔三排。1#、5#孔前方遇断层按设计孔深未见13-1煤停钻，2样孔、3#孔均穿过13-1煤底板，4#孔因塌孔严重停钻。决定将2#、3#孔作为松动爆破后的瓦斯释放通道，剩余的7个孔，即6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#孔作为深孔松动爆破孔，装药爆破。
7个松动爆破孔，逐个施工，逐个装药。装药全过程均由放炮队长负责，通风管理、技术人员跟班。爆破药卷采用直径42mm，长1000mm的深孔松动爆破控制专用药管，每个钻孔在煤层段装药，即装药长度等于煤层段长度，为保证爆破效果，每个炮眼用两发一段毫秒电雷管和放炮用的胶质线做两个炮头，并用绝缘胶带缠紧，防止短路和断路。装药采用正向装药方式。起爆方式孔外两发雷管的胶质线并联，7个孔间串联网路起爆。由于炮孔内有煤渣，在装药前要进行探孔，探孔用专用探孔管进行，在探孔管刚拨出时，立即将专用药管按其自身螺纹一管一管对接地装入炮孔中，注意母线附于管壁侧面，并用胶带固定，以防药管与孔壁的摩擦使雷管脚线脱落。若无法装入，则必须用钻杆透孔，或用压风扫孔。装药完毕后，采用注料罐将略潮的土料压入孔内。封孔长度为岩石段长度，即药管以外部分全部封实。
放炮时井下全部断电撤人，采用地面一台2*30KW局扇向中央回风石门供风。放炮地点在风井上口无压风门以外30m的地面进行。采用4mm2专用放炮电缆，电缆长度达1300m，MFB-200发爆器起爆，爆破前对电爆网路电阻进行了测试。放炮时通风技术人员在监控中心站密切观察瓦斯变化情况，并与矿调度保持联系。放炮一小时后，一个救护小队由矸石井(进风井)下并侦察，现场查看效果理想，斜面岩体被掀开，岩石破碎程度高，顺利揭开13-1煤层。
5 结论
刘庄煤矿首次揭煤顺利成功取决于计划周密，组织得当，措施到位。从揭煤设计到安全防护措施，从采用新工艺封孔到深孔松动爆破快速揭开煤层，均严格按防突细则要求实施。先后设置了压风自救装置、隔爆水袋、避难峒室、反向风门等一整套安全防护措施，并对在风井区域作业的所有人员进行了防突培训及考核。机电部门加强了该区域电气设备的防爆检查。通风部门在打钻、测压、揭煤的全过程安排人员跟班，在揭煤前完成了KJ90煤矿安全监控系统的安装调试，加强瓦斯传感器的调校，每天一次断电试验等。
不足之处：由于放炮震动大，导致风筒中途脱节，迎头风量小，加之巷道断面大，风速小，导致炮后中央回风石门瓦斯超限持续时间较长。
揭煤后由抚顺煤科分院及时取样检验，并得出13-1煤基本参数：煤的灰份：14．94％水份：1．84％挥发份：29．97％；真密度：1．38t／m3；吸附常数：a=13．0152 b=12868；软分层f=0．34；软分层Ap=12：综合指标D=79．67 K=35．29；瓦斯含量：10．2m3/t；煤的破坏类型：Ⅲ—Ⅳ类。