工作面超前预爆破方案

xxxx工作面超前预爆破设计方案顶煤的冒放性是指顶煤在支承压力和自重压力的作用下，在采空区冒落和放出的难易程度。影响顶煤冒放性的因素很多，主要有顶煤的强度(硬度)和节理裂隙发育程度。煤层的硬度大，虽然在支承压力作用下能够在采空区冒落，但由于冒落的块度大，流动性差，不易放出。尽管有些煤层硬度大，但原生裂隙发育，在支承压力作用下，原生裂隙进一步扩展，并且产生了更多的次生裂隙，将顶煤切割成块度较小的散体，散煤的流动性好，容易放出。因此，改善硬煤冒放性主要从降低煤层硬度和增加煤层裂隙等方面入手。1、设计依据：参考依据：《xxxx工作面作业规程》、《xxxx轨道巷作业规程》、《xxxx皮带巷作业规程》、《xxxx煤矿改扩建初步设计说明书》、《采掘工程平面图》MT1036-2007《煤矿井下深孔控制预裂爆破条件》、《煤矿安全规程》等为基础数据来源和相关参考、依据。2、设计内容为确保工作面顶部煤层能够得到有效松动垮落，设计了两种煤层超前预爆破设计方案，分别为：轨道巷、皮带巷采用分别深孔松动爆破工艺处理顶煤和在皮带巷施工措施巷后，分别向工作面两侧、轨道巷深孔松动爆破工艺处理顶煤。3、设计思路围绕解决xxxx工作面顶煤不易放落、回采率低的问题，进行本次设计。4、设计原则（1）不影响xxxx工作面的推进速度；（2）提高顶煤回采率；（3）不增加大型机械设备。方案一：轨道巷、皮带巷采用分别深孔松动爆破工艺处理顶煤一、炮孔直径采用深孔爆破弱化煤层，一般炮孔直径在42mm～95mm。当炮孔直径较小时，装药比较困难，而且爆破影响范围与炮孔爆破直径成正比关系，炮孔孔径小爆破效果较差，但当炮孔直径太大时，封泥困难，会影响爆破效果。因此，深孔爆破弱化煤层的炮孔直经不能太大也不能太小，xxxx工作面深孔爆破炮孔直径定为Φ75mm。二、炮孔间距炮孔间距和排距由炸药在爆破后形成的破碎区半径与裂隙区半径决定，炸药爆破后所形成的各区域如图1所示。图1炮孔爆破后各区分布示意图炸药爆炸后，从爆源向外依次形成压碎区、裂隙区和震动区。计算爆破作用下产生的裂隙区范围，可以确定合理的炮孔间距。由于爆破是在无自由面情况下进行的，不耦合装药时，按爆炸应力波计算卸压爆破的裂隙区范围。不耦合装药爆破，作用于孔壁上的径向应力峰值，即初始冲击压力为：式中：、—分别为炸药密度和爆速：＝1.27×103kg/m3，根据三级煤矿许用乳化炸药性能指标及规格，爆速D≥3.2×103m/s，根据经验值爆速取值=4400m/s；、—分别为炸药和炮孔直径，为Φ75mm和Φ60mm；n—爆生气体碰撞岩壁时产生的应力增大倍数，n＝8～12，取12。式中：煤体的泊松比b=0.35,抗拉强度，三号乳化炸药密度=1.27g/cm3，衰减指数a=1.65。说明在炮眼直径为Φ75mm，药卷直径在Φ60mm的情况下，炸药爆炸后形成的裂隙区半径为3247.78mm，直径为6495.5mm。则炮眼间距取6000~7000mm。根据上述顶板的力学参数和3号乳化炸药性能参数，计算结果为裂隙区直径φ6495.5mm。因此，爆破时组内炮孔间距应为6000~7000mm左右比较合适，为了最大限度的起到煤层松动爆破的效果，最终选择为6500mm。三、炮孔布置及参数工作面上下顺槽超前开切眼30m处起施工第一组炮孔，每组3个炮眼，炮眼布置垂直于巷道中心线，炮孔间距6.5m，循环布置炮孔，保证超前工作面50m施工，炮眼直径75mm，如图所示，炮眼参数见图表。四、设备及工具钻机的型号：ZDY-750煤矿用全液压坑道钻机，钻机及配套钻杆。五、爆破工艺安排炮孔施工完毕→装药→封孔→爆破。装药方案一装药工作分为如下几个工序。1）用炮棍探孔：用炮棍一节一节连接好，深入孔内探测炮孔深度，并有专人记录孔深。2）做防下滑倒刺：在每节炸药端部100mm处做个穿透小孔，将细钢丝插入其中，其作用为防止炸药装入孔内下滑。3）头药制作：取一节炸药，将一头的炸药盖子去掉，在盖子上扎3mm左右的两个小孔(以能穿过母线为准)，将红、蓝母线分别穿过每个小孔，母线留有100mm的线头并打结，卡住母线防止掉出小孔，母线头分别与两个瞬发电雷管雷管连接，将雷管放入三级乳化炸药内。在装药过程中需要的炮棍如形状和尺寸如图所示，炮棍采用Φ18×2000mm的锚杆用螺帽进行相互连接，第一节锚杆的长度为500mm，直经为60mm；其余的长度为1500mm，直经为50mm。图炮棍三维图方案二：用炮棍探孔：用炮棍一节一节连接好，深入孔内探测炮孔深度，并有专人记录孔深。采用乳胶基质与敏化剂两种化工材料配合制成的混合炸药。两种材料混合之前，为化工材料，均不属于火工品，在炮孔内混合后形成乳胶基质炸药。装药采用BCJ－5型装药机正向装药，并加装逆止器；每个炮孔起爆药为煤矿三级乳化炸药一只，内装2发雷管，引起爆药雷管线采用并联方式连接。用BQF-100封孔器封孔，填塞封孔材料选用黄土。综合考虑采用方案一。2、封孔方案一：在装完药后，开始封孔，先用半米的树脂药卷放入孔内，然后中间采用较潮湿的黄土，最后用半米的树脂药卷进行封孔，要求每次送入0.5m左右长的黄土棒，黄土棒规格为Φ50mm×500mm，黄土棒要用塑料薄膜包装，要求装填捣实后继续装填，要求封孔要到孔口位置。方案二：在装完药后，开始封孔，先用马丽散封孔1米，然后采用较潮湿的黄土封孔3米，再用马丽散封孔1米，依次交替封孔。要求每次送入0.5m左右长的黄土棒，黄土棒规格为Φ50mm×500mm，黄土棒要用塑料薄膜包装，要求装填捣实后继续装填，要求封孔要到孔口位置。方案三：在装完药后，开始封孔，采用较潮湿的黄土封完全孔。要求每次送入0.5m左右长的黄土棒，黄土棒规格为Φ50mm×500mm，黄土棒要用塑料薄膜包装，要求装填捣实后继续装填，要求封孔要到孔口位置。综合考虑采用方案二。3、爆破同组1、2、3号炮孔必须在全部施工完毕后再进行一次起爆，上、下顺槽炮严禁同时起爆，同组1、2、3号炮孔应采用孔内并联空外串联的爆破方式一次爆破。随工作面推进循环实施钻眼放炮工作。起爆前工作面支架必须接顶严实并达到标准工作阻力，并对两巷超前支护单体进行补液加压，确保两巷超前单体支护工作阻力符合标准，刚性连接牢固可靠。在不受采动影响下，进行装药，保证超前工作面30m进行爆破。起爆方式：每排爆破孔每组一次性爆破。两顺槽巷道支护长度：至少40米警戒线与起爆点距离：至少300米。方案二：皮带巷施工措施巷后向工作面两侧、轨道巷采用分别深孔松动爆破工艺处理顶煤巷道开口选择距离在工作面开切巷100米。从皮带巷开口，掘进到巷道顶板后，再向轨道巷方向掘进40米。巷道断面2.5米*2米。二、炮孔布置及参数1、沿巷道两侧布置炮孔，炮孔间距10m，炮眼直径75mm，如图所示，炮眼参数见表。2、巷道迎头成扇形布置共5组钻孔，每组2孔，如图所示，炮眼参数见表。方案三从轨道巷向工作面采用深孔松动爆破工艺处理顶煤工作面上顺槽超前开切眼30m处起施工第一组炮孔，每组3个炮眼，炮眼布置垂直于巷道中心线，炮孔间距10m，循环布置炮孔，保证超前工作面50m施工，炮眼直径75mm，如图所示，炮眼参数见图表。缺点是无法避开工作面中部压力集中区，且装药困难。钻孔、爆破安全技术措施1、钻孔安全技术措施（1）钻机工经过正规的专业技术培训并考试合格后，方准持证上岗。（2）钻机工必须掌握钻机使用说明书的内容，能熟练操作，了解钻机的结构原理，按规定对钻机进行日常维护保养，并能排除一般故障。（3）作业前钻机工必须认真学习，熟悉掌握炮眼布置、爆破说明书等有关规定。（4）钻机应有“MA”标志。入井前由防爆电气设备检查员检查其防爆性能，确认防爆性能良好，方准入井使用。（5）安设钻机前，必须先检查工作地点附近的顶板及巷道支护情况，若有隐患，应进行处理安全后方可安设钻机。并详细检查钻机各部位是否完好正常，安设时必须严格按炮孔参数支设，利用巷道中线和直角尺定炮眼水平角，利用坡度规定炮眼倾角。钻架必须安设牢固可靠，经试运转确认安全可靠后方可开钻作业。（6）钻机必须设有并使用检漏、短路、过负荷、远距离启动和停机等综合保护装置。（7）钻眼前要充分准备好所使用的钻具，钻杆要直、水平孔要正，并要完整无损，钻头应锋利。供水管、电源须接送至工作地点附近，保证水电使用方便、正常和安全。（8）进入工作地点要进行敲帮问顶工作，有危岩、悬煤(矸)时，要及时清理，难以清理时，要进行加强支护。在支护完整的条件下方可钻眼。（9）钻机工严禁带手套作业，开钻前必须扎紧袖口、裤管、扣好衣扣，围巾必须在塞在上衣领子内。严禁围巾和衣服的线头外露。（10）在钻眼操作过程中，工作人员必须精力集中，注意观察钻进情况。（11）发现有煤岩变松、片帮、来压或钻孔中有压力水，水量突然增大，或出现有害气体涌出等异常现象时，必须停止钻眼，钻杆不要拔出，并及时向调度室汇报，听候处理。工作地点的人员应立即撤至安全地点。（12）钻机移动或停止使用时，必须将开关手把打到“零”位。（13）必须采用湿式打眼，做到开机时先开水后开机，停机时，先停机再停水。钻孔打到位后，将钻机离合手轮打到空档位置，继续转动反浆，直到炮眼内的煤粉反干净为止。（14）钻机打眼过程中，要时刻观察钻机是否发热，或出现异常声音。若发现异常后，必须立即停机处理，严防损坏钻机或将钻杆扭断。（15）钻机在工作中出现故障时，应立即检修或更换，不许“带病”运转。（16）钻眼中，发现有钻头合金片脱落，钻杆弯曲或中心孔不导水时，必须及时更换。（17）严禁钻眼与装药平行作业或在残眼内钻眼。（18）严格按标定的眼位和爆破说明书规定的炮眼角度、深度打眼，凡出现相互钻透或不合格的炮眼，必须重新钻眼。（19）钻眼时要随时注意煤帮、顶板，发现有片帮、冒顶危险时，必须立即停钻处理。（20）钻眼过程中，出现粉尘飞扬时要停止钻进，检查水管是否有水，钻头、钻杆中心是否畅通，处理好后再钻眼。（21）在钻眼过程中，发现钻机的零部件、设施等出现异常情况时，必须停钻处理。（22）钻眼时，钻杆不要上下、左右摆动，以保持钻进方向；钻杆下方不要站人，以免钻杆折断伤人。（23）更换钻眼位置或移动调整钻架时，必须将钻机停止运转。（24）使用完钻机后，应拔下钻杆，切断电源，并把电缆、钻杆、钻机撤至无淋水和支护完好的安全地点，将电缆盘放好。2、装药安全技术措施（1）装药前必须先检查通风是否正常，巷道支护是否安全可靠。同时检查炮棍拉绳完好情况，无隐患后方可作业。（2）装药前必须用炮棍捅炮眼至孔底后进行试孔后，再进行装药。（3）装药放炮严格执行“一炮三检”制度，装药前要认真检查工作地点附近20米范围内风流中的瓦斯浓度，只有在瓦斯浓度小于1%，方可装药。（4）装药前要对两顺槽及工作面进行用水彻底的冲洗煤尘。3、爆破安全技术措施（1）爆破工必须由责任心强，具有二年以上采煤经验，熟悉通风、瓦斯和爆破材料管理及爆破技术，经过培训并经考试合格，持有爆破工合格证的专职人员担任。（2）爆破作业前必须将两巷超前支护单体、工作面液压支架进行补液，初撑力符合要求；（3）、放炮时必须通知调度室，矿调度室接到通知立即通知相关作业地点，待邻近作业人员撤离安全地点后，由矿调度室同意后，方可进行放炮作业。（4）严格执行“一炮三检”制和“三人连锁”放炮制。（5）爆破前，必须用水冲洗放炮地点50米范围内的煤尘。（6）爆破前必须详细检查工作面及爆破地点及附近20米范围内风流中瓦斯浓度，只有当瓦斯浓度不超过1.0％时方可起爆。（7）爆破母线用铜芯绝缘线，长度不小于300米。禁止使用钢轨，金属管等当作回路或母线使用。爆破母线与电缆、电线、信号线应分别悬挂在巷道两侧，如遇到特殊情况必须挂在同一侧时，爆破母线必须挂在电缆或信号线下方300mm处。（8）雷管脚线与母线的连接及通电爆破只准由爆破工本人操作。（9）雷管脚线必须悬空，不得与任何物体接触。爆破母线不得有破皮或明接头。（10）在连线爆破前，必须在爆破地点30米范围内进行第二次瓦斯检查，在瓦斯浓度小于1.0％时，方可进行连线爆破，否则必须采取措施处理。（11）爆破前，必须详细检查巷道内通风设施是否完好正常，有问题必须及时处理好后，方可爆破。（12）、爆破前，带班队长必须与当班班长一起清点综采工作面及回风巷的所有人员，队长清点人数，确认无误后，方准下达起爆命令。爆破工必须最后离开爆破地点，并必须在安全地点起爆。（13）、爆破前，班组长必须亲自布置专人在警戒线和可能进入爆破地点的所有通路上担任警戒工作，各警戒岗距爆破地点的距离不少于300米。爆破工躲避距离不得小于300米，并避开直线方向，各警戒点必须“人、绳、牌”三齐全。工作面不得有人工作和停留，工作面的人员撤至距工作面300米以外的进风顺槽内。爆破前，所有人员必须全部撤到警戒以外，警戒区内严禁有人。爆破期间回风顺槽严禁有人工作和停留。（13）母线与脚线连接好后，爆破工必须最后退出工作面，并沿途检查爆破母线是否符合要求。边往外走，边发出第一次准备爆破信号。（14）爆破工进入爆破地点后，随即发出第二次准备爆破信号。信号工具为哨子，规定“一响为准备，二响为爆破，三响为解除爆破”，响与响间隔3秒。（15）班组长清点人数确认无误后，发送爆破命令，爆破工将母线与发爆器连接。并将发爆器把手插入发爆器、转至充电位置。（16）第三次发出爆破信号，再过10~15秒钟，发爆器灯亮稳定后，将发爆器把手转回爆破位置进行爆破。（17）爆破后，爆破工将发爆器把手拔出，将母线从发爆器连接器上摘下，并扭结短路。发出解除爆破信号。（18）发爆器把手必须由矿专职安全员随身携带，严禁转交他人。不到爆破通电的时间不得将把手插入发爆器内。（19）等工作面炮烟排净后(至少30分钟)，班组长、爆破工、瓦检员首先进入工作面，由外向里检查通风、瓦斯、煤尘、支护、顶板、拒爆及残爆情况，发现问题及时处理。处理安全后爆破工报告班组长，由班组长解除爆破警戒，其他人员方可进入工作地点工作。如有异常，立即通知矿调度室。（20）通电后炮不响时，爆破工必须先从发爆器上摘下母线并扭结短路，然后至少再等20分钟，方可沿线路检查不响的原因。如果是短路、断线或连接不良造成的拒爆可重新连线爆破。（21）检查处理拒爆或重新联线爆破前，必须进行敲帮问顶，处理悬煤(矸)，确认安全的条件下方可操作。在拒爆处理完之前，严禁在该地点进行与处理拒爆无关的工作。（22）爆破后，要将爆破母线、发爆器、瓦斯报警仪等收拾整理好，清点剩余的电雷管、炸药，填写好使用单，在核清领取数量与使用及剩余数量吻合后，经班组长签字，当班剩余火工品要交回炸药库，严禁私藏爆破器材或存放在井下。（23）爆破后，安排专人对巷道顶板变化进行观测；工作面所有人员也要随时注意观察顶板,发现顶板变化及时进行加强支护并汇报调度室。（24）升井后，要将发爆器、瓦斯报警仪等交回规定的存放处。（25）工作面每次装药前、爆破前及爆破后，爆破工必须携带数字式瓦斯检测报警仪，检查装药及爆破地点附近20米范围内的瓦斯浓度。当瓦斯浓度超过1.0%时，不准装药爆破，必须立即汇报调度室，采取措施处理。爆破后瓦斯浓度超过1.0%时不准开动电气设备。4、炸药运输、贮存安全技术措施（1）炸药运送时必须用专用矿车，且加盖上锁，并由专职押送人员押送，炸药与雷管应人工分装分运，严禁混在一起运输和存放。（2）炸药及雷管在运送及使用过程中，必须妥善保管，严禁丢失。（3）火药箱内最多储存300kg炸药，火药箱应放置在警戒以外的安全地点，并加锁。（4）炸药及雷管在使用过程中，严禁乱扔乱放。（5）必须配备专职瓦检员，并经常检测瓦斯情况，当瓦斯浓度超过1%或风量不足时，必须停止作业，撤出人员。（6）必须加强瓦斯管理，保证通风正常，并设置瓦斯断电装置及钻机综合保护装置，杜绝电器失爆。5、预防残爆及拒爆措施（1）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5min，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，特别是俯孔，要将未排出的煤渣捅到孔底。（2）一旦出现塌孔，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