综采工作面初次放顶安全技术措施Word文档格式.docx

综采工作面初次放顶安全技术措施Word文档格式.docx

《综采工作面初次放顶安全技术措施Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《综采工作面初次放顶安全技术措施Word文档格式.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

虽然粉碎区范围很小，但消耗了冲击波的大部分能量，使得在粉碎区界面上冲击波衰减为应力波，并继续在岩石中径向传播。

应力波通过后，岩石在径向上受压应力作用，切向上受拉应力作用。

由于岩石本身抗拉强度较低，在拉应力的作用下会产生一定范围的径向裂隙。

深孔内部爆破后，岩石中的径向裂隙区及其扩展范围，是超前预爆破处理坚硬顶板方式成败与否的关键。

3、爆炸震动波的震动效应

爆炸应力波造成岩石径向产生裂隙后，进一步衰减为弹性震动波，并沿径向向深部传递，仅使岩石产生弹性震动，由强而弱直至消失。

4、爆炸气体的气楔效应

在爆炸后，由于充分有效的堵孔方式，高压爆生气体将在孔内形成新的准静态应力场，并因高压而挤入初始径向裂隙，产生“气楔效应”。

由于高压爆生气体的作用时间较应力波动态作用时间长得多，并在一定时间内其压力值相对稳定，从而使初始裂隙得到充分的扩展。

二、内部爆破所产生的裂隙区半径确定

对于深孔不偶合装药结构的内部爆破，其产生的初始裂隙区半径用下式计算：

（mm）

式中：

Pc—冲击波作用在孔壁岩石上的初始冲击压力，MPa；

rb—炮孔半径，mm

St—岩石抗拉强度，MPa

λ—岩石特性系数，λ=ν/（1－ν），ν为岩石泊松比

a—应力波衰减指数，a=2－λ

其中：

（MPa）

ρ0—炸药密度，kg/m3

V—炸药爆速，m/s

n—爆炸产物冲击孔壁时的压力增大系数，一般n=8～15

k—装药径向不偶合系数，k=炮孔半径/药卷半径

由上式计算得乳化炸药的爆炸裂隙区的范围如下：

炸药密度ρ0

Kg/m3

炸药爆速V

m/s

压力增大系数n

装药不偶合系数k

初始冲击压力

Pc

MPa

炮孔半径

rb

mm

岩石抗拉强度

St

岩石特性系数

λ

岩石泊松比ν

应力波衰减指数a

裂隙区半径Rt

910

3200

9/6cm

=1.5

15725

45

30

0.32

0.24

1.68

949

由于岩体自身存在着不同程度的原生弱面（节理、裂隙等），影响了爆炸应力波的传播及产生爆炸裂隙的范围，实际爆炸裂隙区的半径会比计算数值略小。

这需要根据顶板情况适当增加孔数量及减少炸药末端至煤层面的距离。

第三节初次放顶参数设计

依据25221工作面顶板岩性特征及处理老顶主要承压层的目的，结合三级煤矿许用乳化炸药的特性，初次放顶设计采用双侧布孔方式，即在工作面运输和回风巷内同时布置钻孔。

一、采用乳化炸药初次放顶的炮孔布置位置

25221工作面开切眼处煤层倾角为42º

根据以往对5号煤层开采情况，回采工作面初次来压步距一般为20-28m，对25221工作面而言，考虑采用乳化炸药及对5号煤层开采经验，本次初次放顶步距取26m。

二、初次放顶的炮孔布置方式

为充分保证初次放顶对老顶承压层的切断作用，结合以往初次放顶经验，同时考虑乳化炸药性能及钻孔钻进速度，本设计采用布置两组初次放顶孔进行初次放顶，其中初放孔距离开切眼（东侧煤壁）26。

主要初次放顶孔：

上、下巷内各布置四个初次放顶孔，分别为：

一个老顶切断孔、一个辅助老顶孔、一个三角区控制孔及一个端头切断孔。

采用双侧扇形布孔方式，该组初次放顶孔距开切眼（东侧煤壁）26m。

三、炮孔顶端装药高度h上的确定

针对老顶切断孔的顶端装药高度h上，以岩石爆破冒落后将采空区充填满为目的，根据岩石冒落后碎胀系数取1.3、回采高度取3.5-4m，则：

1.3×

h上=3.5+h上，

h上=11.67m。

考虑老顶承压层的实际厚度，取老顶切断孔炮孔顶端装药高度h上=12m，辅助老顶孔取h上=11m。

针对端头切断孔顶端装药高度h上，考虑顶板冒落后形成自然平衡拱的两端高度将低于老顶切断孔的处理高度，取h上=11m。

四、炮孔下端装药高度h下的确定

炮孔下端装药高度应保障炮孔爆破不影响回采工艺要求，保证工作面不漏顶、不片帮，保证炮孔有足够的充填堵塞长度，根据上述原则确定如下：

1、老顶切断孔下端装药高度取h下=4m（距煤层面）；

2、辅助老顶孔下端装药高度取h下=4m（距煤层面）；

3、运输巷端头切断孔下端装药高度取h下=4.5m（距煤层面），回风巷端头切断孔下端装药高度取h下=4m（距煤层面）

4、三角区控制孔下端装药高度取h下=4m（距煤层面）

五、炮孔水平转角α

初次放顶孔：

为提高爆破效果，第一组主要初次放顶孔均与工作面斜交一定角度。

1、老顶切断孔水平转角：

运输巷老顶切断孔α=85°

（与运输巷轴线夹角）

回风巷老顶切断孔α=85°

（与回风巷轴线夹角）

2、辅助老顶孔水平转角：

运输巷辅助老顶孔α=65°

回风巷辅助老顶孔α=65°

3、端头切断孔水平转角：

上、下巷均取α=20°

（与巷轴线夹角）

4、三角区控制孔水平转角：

上、下巷均取α=40°

六、炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L投

对于老顶切断孔，在煤层倾斜面上的投影长度，用下式计算：

L投=S－H

L投——老顶切断孔在煤层倾斜面上的投影长，m

S——工作面倾斜，105m

H——上、下巷老顶切断孔终端之间的距离，取20m

因此L投=105－20=85m

1、初次放顶孔：

①老顶切断孔在煤层倾斜面上的投影长：

上巷取L投=30m，下巷取L投=55m。

②辅助老顶孔在煤层倾斜面上的投影长：

上巷取L投=28m，下巷取L投=34m。

③三角区控制孔在巷道轴线的投影长，上巷取L投=24m，下巷取L投=32m。

④断头切断孔在煤层面上的投影长，上巷取L投=23m，下巷取L投=23m。

七、各炮孔参数计算

㈠、初次放顶孔

1、运输巷老顶切断孔①

设计炮孔顶端装药高度h上=12m，炮孔下端装药高度h下=4m，炮孔水平转角α=85°

（与运输巷轴线夹角），炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L投=55m，煤层倾角α’=42º

，计算炮孔参数如下：

1.炮孔深度L：

L=

=56m

2.炮孔与煤层面夹角β’：

β’=arcsin

=120

3.炮孔与水平面夹角β：

Β=12+0420=540

4.封孔长度L2：

L2=

=19m

5.装药长度L1：

L1=56-19=37m

⑻装药量Q：

Q=L1×

3kg/m=37×

3kg/m=111kg

2、运输巷辅助老顶孔②

设计炮孔顶端装药高度h上=11m，炮孔下端装药高度h下=4m，炮孔水平转角α=65°

（与运输巷轴线夹角），炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L投=34m，煤层倾角α’=42º

L=

=36m

=180

Β=18+0420=600

=13m

L1=36-13=23m

6.装药量Q：

3kg/m=23×

3kg/m=69kg

3、运输巷端头切断孔③

设计炮孔顶端装药高度h上=10m，炮孔下端装药高度h下=4.5m，炮孔水平转角α=20°

（与运输巷轴线夹角），炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L投=23m，煤层倾角α’=42º

=25m

2.炮孔与水平面夹角β：

61Β=230+420=650

3.炮孔与煤层面夹角β’：

=230

=11.5m

L1=25-11.5=13.5m

3kg/m=13.5×

3kg/m=40.5kg

4运输巷三角区控制孔④

设计炮孔顶端装药高度h上=10m，炮孔下端装药高度h下=4m，炮孔水平转角α=45°

（与运输巷轴线夹角），炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L投=32m，煤层倾角α’=42º

=34m

=170

Β=170+420=59

=14

L1=34-14=20m

3kg/m=20×

3kg/m=60kg

5、回风巷老顶切断孔

设计炮孔顶端装药高度h上=10m，炮孔下端装药高度h下=4m，炮孔水平转角α=85°

（与回风巷轴线夹角），炮孔在煤壁上的投影长度

=30m，煤层倾角α’=42º

1.炮孔与水平面夹角β：

β=0°

2.炮孔深度L：

=32m

L1=L-L2=32-13=19m

3kg/m=19×

3kg/m=57kg

6、回风巷辅助老顶孔

设计炮孔顶端装药高度h上=10m，炮孔下端装药高度h下=4m，炮孔水平转角α=65°

（与回风巷轴线夹角），炮孔在煤层倾斜面上的投影长度

=29m，煤层倾角α’=42º

=30m

β=5°

3.炮孔与在煤层面投影的夹角β’：

L1=L-L2=30-13=18m

3kg/m=18×

3kg/m=54kg

7、回风巷端头切断孔

设计炮孔顶端装药高度h上=8m，炮孔下端装药高度h下=4m，炮孔水平转角α=20°

（与回风巷轴线夹角），炮孔在巷道轴线上的投影长度L投=23m，煤层倾角α’=42º

，计算炮孔参数如下

=24m

m

24-12=12m

12×

3kg/m=36kg

8、回风巷三角区控制孔

设计炮孔顶端装药高度h上=9m，炮孔下端装药高度h下=4m，炮孔水平转角α=45°

=24m，煤层倾角α’=42º

=26m

26-12=14m

14×

3kg/m=52kg

初次放顶孔钻爆参数表

钻孔名称

钻孔倾角°

钻孔

长度m

装药

长度

装药量

kg

水平

转角

仰角

黄土细砂

孔口水泥

第一组：

主要初放孔

运输巷老顶切断孔①

85

54

56

37

111

16.5

2.5

运输巷辅助老顶孔②

65

60

36

23

69

10.5

运输巷端头切断孔③

20

25

13.5

40.5

8.5

运输巷三角区控制孔④

59

34

11.5

回风巷老顶切断孔⑤

82

32

19

57

回风巷辅助老顶孔⑥

7

18

9.5

回风巷端头切断孔⑦

16

24

12

回风巷三角区控制孔⑧

26

14

42

小计

炮孔装药上端及末端高度表

上端高度（h上）

下端高度（h下）

与煤层倾斜面投影

运输巷老顶切断孔

h上=12m

h下=4m

55m

运输巷端头切断孔

h上=10m

h下=4.5m

23m

运输巷辅助孔

h上=11m

34m

三角区控制孔

32m

回风巷老顶切断孔

30m

回风巷端头切断孔

h上=8m

回风巷辅助孔

29m

h上=9m

24m

详见《25221工作面初次放顶炮孔布置平、剖面图》。

7#孔距开切眼长度：

cos20°

×

24=22.5m<

26m3#孔距开切眼长度：

25=23.5m<

26m

8#孔距开切眼长度：

cos45°

26=18.3m<

26m4#孔距开切眼长度：

34=24m<

八、钻孔直径及装药直径

㈠炸药卷直径Φ1：

（按每米装药量与药卷装药密度计算）

Φ1＝60mm

㈡钻孔直径Φ2：

（取不偶合系数为0.67）

Φ2＝90mm

㈢每米炮孔装药量

Qm＝3.5kg/m

第四节、钻孔设备及爆破器材

一、钻孔设备

1、钻机：

根据顶板岩性特征及爆破参数，选用SKZ-120B型液压深孔钻机，其主要性能参数为：

SKZ-120B型

适应岩种：

f=8～16

钻具一次推进：

1000mm

钻孔直径：

90～110mm

回转速度（空载）：

45r/min

使用气压：

0.5～0.7MPa

耗气量：

7～8m3/min

钻孔深度：

水平及向上150m，向下30m。

2、冲击器、钻头及钻杆：

根据所选钻机，选配直径90mm的CIR-90冲击器、直径90mm钻头。

3、封孔器：

选用BQF-100型，受风压0.7MPa，堵孔时向孔内输送黄土细砂。

二、起爆器材

1、炸药：

采用二级煤矿许用乳化炸药，防静电塑料壳包装，规格：

直径60mm，长度550mm，单位重量3.5kg/m，联结方式为丝扣联结式。

二级煤矿许用乳化炸药的主要性能指标如下：

猛度：

≥10mm

爆力：

≥250ml

爆速：

≥3200m

殉爆距离：

≥30mm

2、导爆索：

选用煤矿安全防水抗拉导爆索，其主要性能参数如下：

药量：

12g/m

外径：

6.2mm

>

5500m

抗热性能：

置于50+3℃环境6小时，外观及性能不变。

防水性能：

浸入水中1m，1小时后导爆性能不变。

3、雷管及发爆器：

选用毫秒延期电雷管，利用MFB-100型电容式发爆器起爆。

第五节、装药堵孔结构及起爆方式

一、装药结构

根据顶板岩石物理力学性质、岩体结构等，按松动爆破原则，用类比法并折合成所选炸药单耗，采用不偶合装药结构。

为保证起爆的可靠性，每一个炮孔的炸药串由两根导爆索起爆，主导爆索插入孔底第一个药卷，副导爆索插入距孔底4～5m处的药卷。

导爆索插入药卷的长度不小于200mm，导爆索由毫秒延期电雷管引爆，每次只准起爆一组炮孔，同一炮孔内的雷管段别必须一致。

二、堵孔结构

为保障超前预爆破效果及防止爆炸气体外泄，炮孔的充填堵孔形式及质量至关重要。

本工作面预爆破炮孔的堵孔结构采用塑—刚结构，即在装药末端充填黄土细砂等塑性材料，后端采用专用堵孔水泥，以保证爆炸气体不冲出孔口并对岩体产生持续的作用，充分利用炸药能量，提高超前预爆破效果。

充填的黄土细砂配比为：

黄土：

细沙：

水=75：

20：

5，由封孔器输送至孔内。

第六节、矿压观测及劳动组织

一、矿压观测观测目的

1、掌握顶板矿压显现特征及规律；

2、观测支架工作状态及支护效果，考察支架对煤层顶板的适应性；

3、检验超前预爆破处理顶板的效果；

4、积累资料，为综采工作面的顶板分类、顶板管理的规范化、标准化奠定基础。

二、矿压观测内容

1、液压支架工作阻力、活柱下缩量及安全阀开启率、支架零部件损坏情况；

2、巷超前支护工作阻力及顶板下沉量；

3、采空区悬顶面积、漏顶及煤壁片帮状况等；

三、矿压观测方法及仪器

于工作面上、中、下部各布置一条观测线，利用现有ZKYJ-Ⅱ型矿压监测系统进行矿压观测。

ZKYJ-Ⅱ型矿压监测系统由矿用数字压力计、矿用压力数据采集器、通讯适配器及综采支架压力监测数据管理系统处理软件等构成。

第七节、安全技术措施

一、安全管理措施

1、采煤工作面初次放顶的超前预爆破，要有生产副矿长、总工程师参加，并由生产技术和安监部门及有关区队干部组成安全管理小组。

每班都要有安全管理小组人员参加并检查超前预爆破作业安全措施的执行情况。

发现有不安全隐患，应立即采取果断措施进行处理，坚决防止重大事故发生。

2、成立初次放顶领导小组

组长：

夏伟

副组长：

李光辉

成员：

宋志新、苟新建、李增峰、伍卫国、张江、孙发科、方长鑫、王军、张新疆

3、领导小组职责

⑴初放期间领导小组成员跟班现场指挥。

⑵领导小组负责措施的审核、审批，负责验收炮孔质量情况、装药封孔情况、放顶效果。

⑶检查监督放顶措施执行情况。

⑷发现不安全隐患立即采取措施进行处理，坚决防止重大事故发生。

⑸放顶具体工作由综采队负责，生产技术部负责监督。

领导小组下设办公室：

办公室主任：

伍卫国

成员：

王守法、李作文、曾礼、娄能斌、陈春雷、张腾

4、成立专门的超前预爆破放顶队，所有钻孔、放炮人员都必须经过安全培训。

放炮员必须执有专门安全培训合格证书才能上岗。

作业时，必须作好开工前及作业中的安全检查与不安全隐患处理工作，如有不安全因素存在绝不允许进行作业。

二、防止爆炸冲孔措施

靠近炸药串的专用堵孔水泥长度均不得小于0.4m靠近孔口的专用堵孔水泥长度不得小于2m；

中部充填的黄土细砂按一定配比由封孔器输送至孔内；

专用堵孔水泥由人工顶推至孔内并捣实。

三、防止爆炸火焰外泄措施

每一个炮孔在充填堵孔的主要工作结束后，孔口处应预留不小于0.5m的空段，用于放置连接好的导爆索及毫秒延期电雷管，最后用黄土将孔口预留段封堵密实，防止毫秒延期电雷管及出露在堵孔水泥外的少量导爆索起爆时产生的火焰。

穿过堵孔水泥的导爆索在起爆时会产生约Ф15mm孔径的空洞，但由于炸药爆炸的瞬间会使中部充填的黄土细砂迅速被压缩密实，装药段产生的爆炸气体通道被切断，因而消除了空洞的影响。

四、防止拒爆、早爆、迟爆等措施

1、为防止拒爆的产生，每一个炮孔内放置两根导爆索，保证炸药的充分起爆。

引爆导爆索的雷管应事先与长约200～300mm的导爆索联结好，再以水手结形式与炮孔内导爆索联结。

雷管的聚能穴朝向与导爆索传爆方向必须一致；

2、导爆索与炸药串每间隔1m用电工胶布捆绑固定，以防止传爆不良而造成炸药卷拒爆；

3、炸药卷采用丝扣连接方式，向孔内装药时必须拧紧，用子母木炮棒采用人工顶推的方式将炸药送入孔内，严禁锤打冲击炮棒，严禁利用钻孔设备装药；

4、导爆索应按需要长度在装药前用电工刀加工切好，严禁在装入炸药串后再切断导爆索，严禁用剪刀或钢锯条去剪断或锯断导爆索；

5、保证起爆器材性能，禁止使用过期的炸药、导爆索以及非毫秒延期电雷管，同一孔内的雷管段发必须一致；

6、使用防爆性能可靠的发爆器。

五、防止摩擦静电引爆炸药的措施

1、为便于装药，炸药采用圆筒包装，炸药筒之间采用丝扣连接方式。

为避免出现装药过程中由于炸药卷与孔壁发生摩擦所产生的静电引爆炸药，采用抗静电塑料筒包装炸药；

2、采取湿式凿岩作业，装药前用水冲洗炮孔，以减低静电的危害。

3、在向孔内输送炸药过程中，其推送速度不得大于0.5m/s。

六、防止爆破振动危害的措施

1、炮孔内装药末端与巷道煤壁的距离不得小于10m；

2、自工作面开切眼起20m范围内的超前预爆破工作必须在工作面开刀前完成，其后的超前预爆破地点必须超前回采工作面的距离不得小于50m；

3、起爆时，所有人员必须撤离工作面，与超前预爆破地点的安全距离不得小于300m；

4、各进入工作面通道处必须设警戒人员，放炮员必须在500m远以外引爆，严禁短距离或直线起爆。

七、防止有毒有害气体的措施

由于采取有效的封孔措施后，爆炸生成的气体不会外泄，随着爆炸裂隙的产生并随同原生裂隙的扩展，孔内压力和温度将缓慢降低。

随着回采工作面的推进，岩体中原岩应力场受采动应力的影响，使得原生及人工裂隙不断的扩展和分支，孔内气体将逐渐释放并吸附于裂隙表面。

当炮孔所处的岩体位于老塘内而垮落时，剩余微量的气体将因工作面的有效通风而稀释。

因此特采取以下措施：

1、放炮后经通风30分钟之后，安监人员方可进入检查放炮地点及回采工作面，确认安全后，其他人员才能进入作业地点；

2、上、下巷及回采工作面的风量必须达到设计要求的风量；

3、上、下巷内必须安设喷雾洒水设施并切实执行；

八、炸药运输的安全措施

1、建立相应的炸药运输安全管理制度、岗位安全责任制度，制订安全防范措施和事故应急预案；

2、建立出入库检查、登记制度，做到账目清楚，账物相符；

3、领取炸药时，应由专人如实记载领取、发放炸药的品种、数量、编号以及领取、发放人员姓名；

4、井上、下接触爆炸材料的人员，必须穿棉布或抗静电衣服；

5、领取炸药的数量不得超过当班用量，作业后剩余炸药必须当班清退回库；

6、由地面爆炸材料库直接向工作地点用人力运送爆炸材料，并遵守下列规定：

⑴、电雷管必须由爆破工亲自运送，炸药应由爆破工或在爆破工监护下由其他人员运送；

⑵、爆炸材料必须装在耐压和抗撞冲、防震、防静电的非金属容器内。

电雷管和炸药严禁装在同一容器内。

严禁将爆炸材料装在衣袋内。

领到爆炸材料后，应直接送到工作地点，严禁中途逗留；