新型材料替代炮泥封孔技术研究.pdf

煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 顶板预裂爆破是处理坚硬、 难垮落顶板的有效方 式之一， 在全国范围内广泛应用。 为保证爆破效果， 爆 破孔封孔长度一般超过 10m， 通常采用黄土制作的炮 泥， 人工用炮棍将炮泥逐节送入。 此种方式效率极低、 人工劳动强度大、 填塞质量差， 急需从材料、 工艺上改 进[12]。本文以赵庄煤业 1309 工作面顶板预裂爆破孔 封孔为例， 介绍新型材料替代炮泥技术。 1工程概况 赵庄煤业属于高瓦斯矿井， 1309 大采高工作面 开采 3 煤层， 埋深超过 750m， 工作面采高 4.75m， 矿 压显现剧烈。布置 3 条顺槽， 13093 巷、 13091 巷、 13092 巷，其中 13093 巷为上一工作面复用巷道。 1309 工作面南侧为 1308 工作面采空区， 北侧为 1310 工作面， 尚未回采； 西侧为煤柱， 东侧为盘区大巷。为 了避免工作面在回采过程中 13093 巷变形量过大， 且 出现瓦斯动力现象， 计划在 13093 巷进行超前深孔预 裂爆破。如图 1 所示。 爆破孔布置在 13093 巷两侧， 钻孔间距 8m， 孔深 30m， 孔径 75mm， 仰角 55， 如图 2 所示。爆破使用 煤矿许用三级乳化炸药， 直径 45mm， 长度 500mm， 共 计装入 18 卷， 总长 9m， 采用 PE 管装药， 送入孔底， 封孔长度 12m。 初始计划采用炮泥机制作炮泥卷人工 填塞封孔。 图 113093 巷与工作面位置关系图 图 2爆破钻孔位置示意图 2封孔存在问题及解决思路 使用炮泥封孔时，为了避免炮泥在爆破孔内堵 塞，必须使用炮棍将炮泥一节一节缓慢推入爆破孔 内， 轻轻捣实， 炮棍采用 2m/ 节的 PVC 管制作， 每送 入一节炮泥， 需要重复的拆装， 工序十分复杂， 效率极 低， 填塞质量无法保证， 期间还需要防止雷管绞线损 新型材料替代炮泥封孔技术研究 王 风 琨 （霍州煤电集团亿隆煤业 ，山西 霍州 031400） 摘要 针对炮泥封孔存在的作业效率低、 填塞质量差、 人工劳动强度大等问题， 提出新型材料灌注 方式替代炮泥材料， 该材料 12min 失去流动性， 2h 即具备 0.4MPa 强度。现场试验表明 炮泥封孔单 孔封孔时间约 4h， 新型材料封孔单孔封孔用时仅 20min， 极大地提高了作业效率， 降低了人工劳动强 度， 爆破效果表明新型材料具有与炮泥类似的作用， 替代效果良好。 关键词 新型材料 ； 封孔 ； 灌注 ； 单孔封孔用时 ； 炮泥 中图分类号 TD323文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2020） 02-0115-02 Research on New Material Replacement Mud Sealing Technology WANG Fengkun （Huozhou Coal and Electricity Group Yilong Coal Industry , Huozhou Shanxi 031400） Abstract Aiming at the problems of low efficiency, poor packing quality and high labor intensity, the new material infusion is pro- posed to replace the mud material. The material loses fluidity for 12min and has 0.4MPa strength for 2h. The field test shows that the sealing time of single hole sealing with gun mud is about 4h, and the sealing of single hole of new material is only 20min, which greatly improves the working efficiency and reduces the labor intensity. The blasting effect indicates that the new material has the gun. The similar effect of the mud, the substitution effect is good. Key words new material ; sealing; perfusion ; Single hole sealing time ; mud 115 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 伤。每个爆破孔填塞炮泥时间 4 个小时以上， 每天仅 有检修班可以进行爆破， 严重影响爆破进度和工作面 回采。 炮泥封孔缺陷在于材料， 炮泥为固体状， 无流动 性， 必须依靠人工填送， 孔内情况复杂， 封孔质量过于 依赖工人技术和责任心。计划研发一种新型封孔材 料， 初期具备一定的流动性， 能够通过泵压注入封孔 段， 注入后能够快速凝固， 并具备类似炮泥的性能， 简 化封孔工艺。其性能要求如下 1） 材料初期具备 12min 流动性， 能够提供注入 所需时间； 2） 2min 后迅速失去流动性， 不发生漏浆； 3） 2h 以内具备 0.20.4MPa 强度， 满足当班爆破 需求； 4） 强度不可过高， 起到压缩缓冲作用， 防止强度 过高爆破冲击波将封孔段整体爆出。 3新型封孔材料性能及现场试验 3.1新型封孔材料性能 新型封孔材料为两种无机材料，分为 A 型和 B 型， 使用时分别加水搅拌， 水灰比 31， 两种浆液混合 前， 4h 内不发生沉淀、 凝结， 混合后约 12min 失去流 动 性 ， 10min 具 备 一 定 的 强 度 ， 30min 即 可 达 到 0.2MPa， 2h 强度 0.4MPa。 3.2现场试验 1） 封孔方式。将炸药送至指定位置后， 导爆索连 接雷管， 将雷管绞线引出孔外， 在孔内插入两根 1214 型铝塑管， 两根长度均为 12.5m， 一根为注浆管， 一根 为返浆管， 孔口外漏 0.5m， 注浆管尾端安装连接头可 与高压胶管连接， 返浆管安装阀门， 在孔口 1m 长度 填塞棉纱或者炮泥封口。如图 3 所示。 图 3封孔结构示意图 2） 注浆设备、 材料。注浆设备采用 2ZBQ40/19 型 气动双液注浆泵， QB200 型气动搅拌桶 2 个，相应风 水管路、 连接头及配件， 封孔材料使用新型封孔材料。 3） 注浆方式。将返浆管阀门打开， 打开注浆泵混 合管连接注浆管开始注浆，当返浆管开始返浆时， 先 关闭返浆管阀门， 再停止注浆， 将注浆管管口堵塞。 采 用集中封孔方式，最后一个爆破孔封孔结束等待 2h 后， 即可进行集中爆破作业。 4） 效果考察。采用新型封孔材料灌注封孔技术 后， 每个孔平均封孔时间仅为 20min， 大大提高了作 业效率， 减轻了人工劳动强度； 爆破结果表明， 该封 孔材料完全能够起到与炮泥类似的作用，爆破效果 良好。 4结论 1） 深孔爆破封孔中， 炮泥封孔方式填塞质量差、 作业效率低， 人工劳动强度大； 2） 采用一种新型封孔材料， 具备一定的流动性， 通过灌注方式进行封孔，灌注后能够 12min 失去流 动性， 2h 具备 0.4MPa 左右强度； 3） 进行了现场试验， 结果表明， 采用新型材料封 孔后， 单个钻孔封孔时间由 4h 减少到 20min， 大大提 高了作业效率， 减轻了工人劳动强度， 提高了填塞质 量， 能够起到和炮泥类似的作用， 替代效果良好。 参考文献 [1] 何满潮， 高玉兵， 杨军， 等. 厚煤层快速回采切顶卸压无 煤柱自成巷工程试验[J].岩土力学， 2018 （1） 261-271. [2] 张国锋， 何满潮， 俞学平， 等. 白皎矿保护层沿空切顶成 巷无煤柱开采技术研究 [J]. 采矿与安全工程学报， 2011 （4） 511-516. 作者简介 王风琨 （1990-） ， 男， 山西霍州人， 2015 年毕业于安徽理 工大学， 工学学士， 目前在霍州煤电亿隆煤业掘进三队从事 采掘和安全管理方面的工作。 （收稿日期 2019-2-20） 116