工作面超前預爆破方案

xxxx工作面超前預爆破設計方案頂煤的冒放性是指頂煤在支承壓力和自重壓力的作用下，在采空區(qū)冒落和放出的難易程度。影響頂煤冒放性的因素很多，主要有頂煤的強度(硬度)和節(jié)理裂隙發(fā)育程度。煤層的硬度大，雖然在支承壓力作用下能夠在采空區(qū)冒落，但由于冒落的塊度大，流動性差，不易放出。盡管有些煤層硬度大，但原生裂隙發(fā)育，在支承壓力作用下，原生裂隙進一步擴展，并且產生了更多的次生裂隙，將頂煤切割成塊度較小的散體，散煤的流動性好，容易放出。因此，改善硬煤冒放性主要從降低煤層硬度和增加煤層裂隙等方面入手。1、設計依據(jù)：參考依據(jù)：《xxxx工作面作業(yè)規(guī)程》、《xxxx軌道巷作業(yè)規(guī)程》、《xxxx皮帶巷作業(yè)規(guī)程》、《xxxx煤礦改擴建初步設計說明書》、《采掘工程平面圖》MT1036-2007《煤礦井下深孔控制預裂爆破條件》、《煤礦安全規(guī)程》等為基礎數(shù)據(jù)來源和相關參考、依據(jù)。2、設計內容為確保工作面頂部煤層能夠得到有效松動垮落，設計了兩種煤層超前預爆破設計方案，分別為：軌道巷、皮帶巷采用分別深孔松動爆破工藝處理頂煤和在皮帶巷施工措施巷后，分別向工作面兩側、軌道巷深孔松動爆破工藝處理頂煤。3、設計思路圍繞解決xxxx工作面頂煤不易放落、回采率低的問題，進行本次設計。4、設計原則（1）不影響xxxx工作面的推進速度；（2）提高頂煤回采率；（3）不增加大型機械設備。方案一：軌道巷、皮帶巷采用分別深孔松動爆破工藝處理頂煤一、炮孔直徑采用深孔爆破弱化煤層，一般炮孔直徑在42mm～95mm。當炮孔直徑較小時，裝藥比較困難，而且爆破影響范圍與炮孔爆破直徑成正比關系，炮孔孔徑小爆破效果較差，但當炮孔直徑太大時，封泥困難，會影響爆破效果。因此，深孔爆破弱化煤層的炮孔直經不能太大也不能太小，xxxx工作面深孔爆破炮孔直徑定為Φ75mm。二、炮孔間距炮孔間距和排距由炸藥在爆破后形成的破碎區(qū)半徑與裂隙區(qū)半徑決定，炸藥爆破后所形成的各區(qū)域如圖1所示。圖1炮孔爆破后各區(qū)分布示意圖炸藥爆炸后，從爆源向外依次形成壓碎區(qū)、裂隙區(qū)和震動區(qū)。計算爆破作用下產生的裂隙區(qū)范圍，可以確定合理的炮孔間距。由于爆破是在無自由面情況下進行的，不耦合裝藥時，按爆炸應力波計算卸壓爆破的裂隙區(qū)范圍。不耦合裝藥爆破，作用于孔壁上的徑向應力峰值，即初始沖擊壓力為：式中：、—分別為炸藥密度和爆速：＝1.27×103kg/m3，根據(jù)三級煤礦許用乳化炸藥性能指標及規(guī)格，爆速D≥3.2×103m/s，根據(jù)經驗值爆速取值=4400m/s；、—分別為炸藥和炮孔直徑，為Φ75mm和Φ60mm；n—爆生氣體碰撞巖壁時產生的應力增大倍數(shù)，n＝8～12，取12。式中：煤體的泊松比b=0.35,抗拉強度，三號乳化炸藥密度=1.27g/cm3，衰減指數(shù)a=1.65。說明在炮眼直徑為Φ75mm，藥卷直徑在Φ60mm的情況下，炸藥爆炸后形成的裂隙區(qū)半徑為3247.78mm，直徑為6495.5mm。則炮眼間距取6000~7000mm。根據(jù)上述頂板的力學參數(shù)和3號乳化炸藥性能參數(shù)，計算結果為裂隙區(qū)直徑φ6495.5mm。因此，爆破時組內炮孔間距應為6000~7000mm左右比較合適，為了最大限度的起到煤層松動爆破的效果，最終選擇為6500mm。三、炮孔布置及參數(shù)工作面上下順槽超前開切眼30m處起施工第一組炮孔，每組3個炮眼，炮眼布置垂直于巷道中心線，炮孔間距6.5m，循環(huán)布置炮孔，保證超前工作面50m施工，炮眼直徑75mm，如圖所示，炮眼參數(shù)見圖表。四、設備及工具鉆機的型號：ZDY-750煤礦用全液壓坑道鉆機，鉆機及配套鉆桿。五、爆破工藝安排炮孔施工完畢→裝藥→封孔→爆破。裝藥方案一裝藥工作分為如下幾個工序。1）用炮棍探孔：用炮棍一節(jié)一節(jié)連接好，深入孔內探測炮孔深度，并有專人記錄孔深。2）做防下滑倒刺：在每節(jié)炸藥端部100mm處做個穿透小孔，將細鋼絲插入其中，其作用為防止炸藥裝入孔內下滑。3）頭藥制作：取一節(jié)炸藥，將一頭的炸藥蓋子去掉，在蓋子上扎3mm左右的兩個小孔(以能穿過母線為準)，將紅、藍母線分別穿過每個小孔，母線留有100mm的線頭并打結，卡住母線防止掉出小孔，母線頭分別與兩個瞬發(fā)電雷管雷管連接，將雷管放入三級乳化炸藥內。在裝藥過程中需要的炮棍如形狀和尺寸如圖所示，炮棍采用Φ18×2000mm的錨桿用螺帽進行相互連接，第一節(jié)錨桿的長度為500mm，直經為60mm；其余的長度為1500mm，直經為50mm。圖炮棍三維圖方案二：用炮棍探孔：用炮棍一節(jié)一節(jié)連接好，深入孔內探測炮孔深度，并有專人記錄孔深。采用乳膠基質與敏化劑兩種化工材料配合制成的混合炸藥。兩種材料混合之前，為化工材料，均不屬于火工品，在炮孔內混合后形成乳膠基質炸藥。裝藥采用BCJ－5型裝藥機正向裝藥，并加裝逆止器；每個炮孔起爆藥為煤礦三級乳化炸藥一只，內裝2發(fā)雷管，引起爆藥雷管線采用并聯(lián)方式連接。用BQF-100封孔器封孔，填塞封孔材料選用黃土。綜合考慮采用方案一。2、封孔方案一：在裝完藥后，開始封孔，先用半米的樹脂藥卷放入孔內，然后中間采用較潮濕的黃土，最后用半米的樹脂藥卷進行封孔，要求每次送入0.5m左右長的黃土棒，黃土棒規(guī)格為Φ50mm×500mm，黃土棒要用塑料薄膜包裝，要求裝填搗實后繼續(xù)裝填，要求封孔要到孔口位置。方案二：在裝完藥后，開始封孔，先用馬麗散封孔1米，然后采用較潮濕的黃土封孔3米，再用馬麗散封孔1米，依次交替封孔。要求每次送入0.5m左右長的黃土棒，黃土棒規(guī)格為Φ50mm×500mm，黃土棒要用塑料薄膜包裝，要求裝填搗實后繼續(xù)裝填，要求封孔要到孔口位置。方案三：在裝完藥后，開始封孔，采用較潮濕的黃土封完全孔。要求每次送入0.5m左右長的黃土棒，黃土棒規(guī)格為Φ50mm×500mm，黃土棒要用塑料薄膜包裝，要求裝填搗實后繼續(xù)裝填，要求封孔要到孔口位置。綜合考慮采用方案二。3、爆破同組1、2、3號炮孔必須在全部施工完畢后再進行一次起爆，上、下順槽炮嚴禁同時起爆，同組1、2、3號炮孔應采用孔內并聯(lián)空外串聯(lián)的爆破方式一次爆破。隨工作面推進循環(huán)實施鉆眼放炮工作。起爆前工作面支架必須接頂嚴實并達到標準工作阻力，并對兩巷超前支護單體進行補液加壓，確保兩巷超前單體支護工作阻力符合標準，剛性連接牢固可靠。在不受采動影響下，進行裝藥，保證超前工作面30m進行爆破。起爆方式：每排爆破孔每組一次性爆破。兩順槽巷道支護長度：至少40米警戒線與起爆點距離：至少300米。方案二：皮帶巷施工措施巷后向工作面兩側、軌道巷采用分別深孔松動爆破工藝處理頂煤巷道開口選擇距離在工作面開切巷100米。從皮帶巷開口，掘進到巷道頂板后，再向軌道巷方向掘進40米。巷道斷面2.5米*2米。二、炮孔布置及參數(shù)1、沿巷道兩側布置炮孔，炮孔間距10m，炮眼直徑75mm，如圖所示，炮眼參數(shù)見表。2、巷道迎頭成扇形布置共5組鉆孔，每組2孔，如圖所示，炮眼參數(shù)見表。方案三從軌道巷向工作面采用深孔松動爆破工藝處理頂煤工作面上順槽超前開切眼30m處起施工第一組炮孔，每組3個炮眼，炮眼布置垂直于巷道中心線，炮孔間距10m，循環(huán)布置炮孔，保證超前工作面50m施工，炮眼直徑75mm，如圖所示，炮眼參數(shù)見圖表。缺點是無法避開工作面中部壓力集中區(qū)，且裝藥困難。鉆孔、爆破安全技術措施1、鉆孔安全技術措施（1）鉆機工經過正規(guī)的專業(yè)技術培訓并考試合格后，方準持證上崗。（2）鉆機工必須掌握鉆機使用說明書的內容，能熟練操作，了解鉆機的結構原理，按規(guī)定對鉆機進行日常維護保養(yǎng)，并能排除一般故障。（3）作業(yè)前鉆機工必須認真學習，熟悉掌握炮眼布置、爆破說明書等有關規(guī)定。（4）鉆機應有“MA”標志。入井前由防爆電氣設備檢查員檢查其防爆性能，確認防爆性能良好，方準入井使用。（5）安設鉆機前，必須先檢查工作地點附近的頂板及巷道支護情況，若有隱患，應進行處理安全后方可安設鉆機。并詳細檢查鉆機各部位是否完好正常，安設時必須嚴格按炮孔參數(shù)支設，利用巷道中線和直角尺定炮眼水平角，利用坡度規(guī)定炮眼傾角。鉆架必須安設牢固可靠，經試運轉確認安全可靠后方可開鉆作業(yè)。（6）鉆機必須設有并使用檢漏、短路、過負荷、遠距離啟動和停機等綜合保護裝置。（7）鉆眼前要充分準備好所使用的鉆具，鉆桿要直、水平孔要正，并要完整無損，鉆頭應鋒利。供水管、電源須接送至工作地點附近，保證水電使用方便、正常和安全。（8）進入工作地點要進行敲幫問頂工作，有危巖、懸煤(矸)時，要及時清理，難以清理時，要進行加強支護。在支護完整的條件下方可鉆眼。（9）鉆機工嚴禁帶手套作業(yè)，開鉆前必須扎緊袖口、褲管、扣好衣扣，圍巾必須在塞在上衣領子內。嚴禁圍巾和衣服的線頭外露。（10）在鉆眼操作過程中，工作人員必須精力集中，注意觀察鉆進情況。（11）發(fā)現(xiàn)有煤巖變松、片幫、來壓或鉆孔中有壓力水，水量突然增大，或出現(xiàn)有害氣體涌出等異?，F(xiàn)象時，必須停止鉆眼，鉆桿不要拔出，并及時向調度室匯報，聽候處理。工作地點的人員應立即撤至安全地點。（12）鉆機移動或停止使用時，必須將開關手把打到“零”位。（13）必須采用濕式打眼，做到開機時先開水后開機，停機時，先停機再停水。鉆孔打到位后，將鉆機離合手輪打到空檔位置，繼續(xù)轉動反漿，直到炮眼內的煤粉反干凈為止。（14）鉆機打眼過程中，要時刻觀察鉆機是否發(fā)熱，或出現(xiàn)異常聲音。若發(fā)現(xiàn)異常后，必須立即停機處理，嚴防損壞鉆機或將鉆桿扭斷。（15）鉆機在工作中出現(xiàn)故障時，應立即檢修或更換，不許“帶病”運轉。（16）鉆眼中，發(fā)現(xiàn)有鉆頭合金片脫落，鉆桿彎曲或中心孔不導水時，必須及時更換。（17）嚴禁鉆眼與裝藥平行作業(yè)或在殘眼內鉆眼。（18）嚴格按標定的眼位和爆破說明書規(guī)定的炮眼角度、深度打眼，凡出現(xiàn)相互鉆透或不合格的炮眼，必須重新鉆眼。（19）鉆眼時要隨時注意煤幫、頂板，發(fā)現(xiàn)有片幫、冒頂危險時，必須立即停鉆處理。（20）鉆眼過程中，出現(xiàn)粉塵飛揚時要停止鉆進，檢查水管是否有水，鉆頭、鉆桿中心是否暢通，處理好后再鉆眼。（21）在鉆眼過程中，發(fā)現(xiàn)鉆機的零部件、設施等出現(xiàn)異常情況時，必須停鉆處理。（22）鉆眼時，鉆桿不要上下、左右擺動，以保持鉆進方向；鉆桿下方不要站人，以免鉆桿折斷傷人。（23）更換鉆眼位置或移動調整鉆架時，必須將鉆機停止運轉。（24）使用完鉆機后，應拔下鉆桿，切斷電源，并把電纜、鉆桿、鉆機撤至無淋水和支護完好的安全地點，將電纜盤放好。2、裝藥安全技術措施（1）裝藥前必須先檢查通風是否正常，巷道支護是否安全可靠。同時檢查炮棍拉繩完好情況，無隱患后方可作業(yè)。（2）裝藥前必須用炮棍捅炮眼至孔底后進行試孔后，再進行裝藥。（3）裝藥放炮嚴格執(zhí)行“一炮三檢”制度，裝藥前要認真檢查工作地點附近20米范圍內風流中的瓦斯?jié)舛龋挥性谕咚節(jié)舛刃∮?%，方可裝藥。（4）裝藥前要對兩順槽及工作面進行用水徹底的沖洗煤塵。3、爆破安全技術措施（1）爆破工必須由責任心強，具有二年以上采煤經驗，熟悉通風、瓦斯和爆破材料管理及爆破技術，經過培訓并經考試合格，持有爆破工合格證的專職人員擔任。（2）爆破作業(yè)前必須將兩巷超前支護單體、工作面液壓支架進行補液，初撐力符合要求；（3）、放炮時必須通知調度室，礦調度室接到通知立即通知相關作業(yè)地點，待鄰近作業(yè)人員撤離安全地點后，由礦調度室同意后，方可進行放炮作業(yè)。（4）嚴格執(zhí)行“一炮三檢”制和“三人連鎖”放炮制。（5）爆破前，必須用水沖洗放炮地點50米范圍內的煤塵。（6）爆破前必須詳細檢查工作面及爆破地點及附近20米范圍內風流中瓦斯?jié)舛?，只有當瓦斯?jié)舛炔怀^1.0％時方可起爆。（7）爆破母線用銅芯絕緣線，長度不小于300米。禁止使用鋼軌，金屬管等當作回路或母線使用。爆破母線與電纜、電線、信號線應分別懸掛在巷道兩側，如遇到特殊情況必須掛在同一側時，爆破母線必須掛在電纜或信號線下方300mm處。（8）雷管腳線與母線的連接及通電爆破只準由爆破工本人操作。（9）雷管腳線必須懸空，不得與任何物體接觸。爆破母線不得有破皮或明接頭。（10）在連線爆破前，必須在爆破地點30米范圍內進行第二次瓦斯檢查，在瓦斯?jié)舛刃∮?.0％時，方可進行連線爆破，否則必須采取措施處理。（11）爆破前，必須詳細檢查巷道內通風設施是否完好正常，有問題必須及時處理好后，方可爆破。（12）、爆破前，帶班隊長必須與當班班長一起清點綜采工作面及回風巷的所有人員，隊長清點人數(shù)，確認無誤后，方準下達起爆命令。爆破工必須最后離開爆破地點，并必須在安全地點起爆。（13）、爆破前，班組長必須親自布置專人在警戒線和可能進入爆破地點的所有通路上擔任警戒工作，各警戒崗距爆破地點的距離不少于300米。爆破工躲避距離不得小于300米，并避開直線方向，各警戒點必須“人、繩、牌”三齊全。工作面不得有人工作和停留，工作面的人員撤至距工作面300米以外的進風順槽內。爆破前，所有人員必須全部撤到警戒以外，警戒區(qū)內嚴禁有人。爆破期間回風順槽嚴禁有人工作和停留。（13）母線與腳線連接好后，爆破工必須最后退出工作面，并沿途檢查爆破母線是否符合要求。邊往外走，邊發(fā)出第一次準備爆破信號。（14）爆破工進入爆破地點后，隨即發(fā)出第二次準備爆破信號。信號工具為哨子，規(guī)定“一響為準備，二響為爆破，三響為解除爆破”，響與響間隔3秒。（15）班組長清點人數(shù)確認無誤后，發(fā)送爆破命令，爆破工將母線與發(fā)爆器連接。并將發(fā)爆器把手插入發(fā)爆器、轉至充電位置。（16）第三次發(fā)出爆破信號，再過10~15秒鐘，發(fā)爆器燈亮穩(wěn)定后，將發(fā)爆器把手轉回爆破位置進行爆破。（17）爆破后，爆破工將發(fā)爆器把手拔出，將母線從發(fā)爆器連接器上摘下，并扭結短路。發(fā)出解除爆破信號。（18）發(fā)爆器把手必須由礦專職安全員隨身攜帶，嚴禁轉交他人。不到爆破通電的時間不得將把手插入發(fā)爆器內。（19）等工作面炮煙排凈后(至少30分鐘)，班組長、爆破工、瓦檢員首先進入工作面，由外向里檢查通風、瓦斯、煤塵、支護、頂板、拒爆及殘爆情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。處理安全后爆破工報告班組長，由班組長解除爆破警戒，其他人員方可進入工作地點工作。如有異常，立即通知礦調度室。（20）通電后炮不響時，爆破工必須先從發(fā)爆器上摘下母線并扭結短路，然后至少再等20分鐘，方可沿線路檢查不響的原因。如果是短路、斷線或連接不良造成的拒爆可重新連線爆破。（21）檢查處理拒爆或重新聯(lián)線爆破前，必須進行敲幫問頂，處理懸煤(矸)，確認安全的條件下方可操作。在拒爆處理完之前，嚴禁在該地點進行與處理拒爆無關的工作。（22）爆破后，要將爆破母線、發(fā)爆器、瓦斯報警儀等收拾整理好，清點剩余的電雷管、炸藥，填寫好使用單，在核清領取數(shù)量與使用及剩余數(shù)量吻合后，經班組長簽字，當班剩余火工品要交回炸藥庫，嚴禁私藏爆破器材或存放在井下。（23）爆破后，安排專人對巷道頂板變化進行觀測；工作面所有人員也要隨時注意觀察頂板,發(fā)現(xiàn)頂板變化及時進行加強支護并匯報調度室。（24）升井后，要將發(fā)爆器、瓦斯報警儀等交回規(guī)定的存放處。（25）工作面每次裝藥前、爆破前及爆破后，爆破工必須攜帶數(shù)字式瓦斯檢測報警儀，檢查裝藥及爆破地點附近20米范圍內的瓦斯?jié)舛?。當瓦斯?jié)舛瘸^1.0%時，不準裝藥爆破，必須立即匯報調度室，采取措施處理。爆破后瓦斯?jié)舛瘸^1.0%時不準開動電氣設備。4、炸藥運輸、貯存安全技術措施（1）炸藥運送時必須用專用礦車，且加蓋上鎖，并由專職押送人員押送，炸藥與雷管應人工分裝分運，嚴禁混在一起運輸和存放。（2）炸藥及雷管在運送及使用過程中，必須妥善保管，嚴禁丟失。（3）火藥箱內最多儲存300kg炸藥，火藥箱應放置在警戒以外的安全地點，并加鎖。（4）炸藥及雷管在使用過程中，嚴禁亂扔亂放。（5）必須配備專職瓦檢員，并經常檢測瓦斯情況，當瓦斯?jié)舛瘸^1%或風量不足時，必須停止作業(yè)，撤出人員。（6）必須加強瓦斯管理，保證通風正常，并設置瓦斯斷電裝置及鉆機綜合保護裝置，杜絕電器失爆。5、預防殘爆及拒爆措施（1）在鉆孔時盡量將孔內煤渣排除，要求鉆桿鉆到規(guī)定深度時鉆機空轉5min，打俯孔和深孔可適當加大其空轉時間，并且在裝藥前用炮棍涮孔，特別是俯孔，要將未排出的煤渣捅到孔底。（2）一旦出現(xiàn)塌孔，炮棍涮孔不順利時，使用鉆機鉆桿涮孔，利用高壓水的沖力將鉆桿