爆破技術在綜采工作面過大斷層的實踐應用

楊 威

(西山煤電集團公司官地礦)

12510綜采工作面地表位于黃冶溝支溝右側山梁上,植被發育,井下位于南五采區北配巷右側,右鄰12508綜采工作面采空區,左鄰12512綜采工作面采空區,12510綜采工作面所采煤層為2#煤層,俗稱九尺煤,該煤層為穩定可采煤層,煤層傾角為3°～12°,煤層厚度為2.84 m。全煤層中發育著一層厚度為0.20～1.35 m的砂質泥巖夾石層,沒有偽頂,直接頂為細砂巖,灰色、較硬、水平層理,厚度為6.38 m左右;老頂為灰色細砂巖,含云母碎片和暗色物質,是斜層理。工作面底板直接底為細砂巖,以石英、長石為主;老底砂質頁巖、灰黑色、呈條帶狀呈現。工作面采用M GTY250/600-1.1D型采煤機割煤,SGZ-764/630型刮板輸送機和DSP1050/1000膠帶輸送機運煤,采用ZZ-4000型的支架支護頂板。

斷層情況：根據掘進施工及工作面推進到530 m左右時,揭露一條落差為3.5 m逆斷層,傾角45°。斷層先從機頭揭露,從機頭斷開一直斜切到機尾,走向距離230 m。

為保證工作面順利通過斷層,西山煤電集團公司官地礦安排工程區參與巖石爆破工作。對工作面內出現的巖石實施打眼爆破,然后用采煤機裝矸通過。

1 爆破設計

1)設計要求。

a)保證工作面支架和相關設備的安全。打眼爆破不能損壞溜槽、電纜、支架操作手柄、液壓管路等。

b)爆破的巖石原則上不超過擋煤板。

c)選擇合理的爆破參數,針對不同巖性、不同厚度的巖石,合理優化爆破參數,取得較好的效果。

2)方案確定。

a)采取檢修班打眼、裝藥,實施爆破,其他兩個班割煤生產。

b)根據斷層的性質、落差、角度等情況,回采過斷層時,采用由斷層的上盤以-8°破底托煤頂找下盤的方法。

圖1 炮眼布置圖示意圖

3)爆破參數的確定。爆破工藝的主要爆破參數有爆破器材的選擇、炮眼布置參數、起爆順序等。

a)爆破器材的選擇：根據毫秒延期爆破的原理,采用毫秒延期雷管1、3、5段分別起爆,采用2號煤礦銨銻炸藥。

b)炮眼布置參數：一般根據采高、煤的硬度、煤層節理、層理及頂板情況來確定炮眼布置參數,但也與使用的炸藥種類、藥量及起爆方式有關。根據本工作面的具體情況,炮眼采用五花眼布置,炮眼深度、間距和炮眼角度見圖1。眼距1 m,上排眼距頂板0.8 m,下排眼距底板0.2m,下排眼向底板方向根據斷層的性質,破底角度 -8°。為了增加最小抵抗線,減弱巖塊的拋擲距離,增大斷層巖石破碎度,炮眼深度選定為1.2 m。

c)炮眼裝藥量：炮眼裝藥量不僅影響巖石的破碎塊度和巖塊的拋擲距離,而且影響勞動生產率,材料消耗、噸煤成本和頂底板穩定性等,所以裝藥量的選擇是否合理非常重要。根據經驗公式并結合經驗,確定頂眼、腰眼、底眼裝藥各200 g。

d)起爆順序：起爆順序的選擇應使后期的裝藥能充分利用先期起爆炸藥形成的自由面。一次起爆裝藥的炮數少,除能充分利用自由面外,還能減弱爆破拋擲,降低爆破地震效應以及減弱空氣沖擊和爆破噪音,但為了提高爆破效率,適當增加每段起爆的炮數,起爆順序見圖2。

2 實施效果

圖2 起炮順序示意圖

經過現場精心組織,基本實現檢修班打眼爆破,兩班生產的正規循環,但裝藥量有時受巖性、巖石厚度、炮泥封堵質量等影響,調整不及時會出現巖石拋出距離遠,對電纜、液管、支架有沖擊,或爆破效果不好,巖石裂塊大,對采煤機通過有影響?，F場根據巖石性質及時調整炮眼間排距、裝藥量等,以經濟、有效的爆破效果保證工作面順利通過斷層。

3 經濟和社會效益

1)經濟效益。12510綜采工作面采用爆破的方法過斷層230 m,多回收煤15萬 t,直接經濟效益2 700多萬元。減去因過斷層增加2個月的回采時間的各種投入100萬元左右,創收約2 600多萬元。

2)社會效益。

a)采用爆破法過大斷層在官地礦為首次,此次過斷層成功,為此項技術積累了經驗,為以后類似地質條件下開采打下了基礎。

b)此次使用爆破技術順利通過斷層,為采煤工藝改革提供了新的技術支持。

c)爆破技術在綜采工作面過大斷層得到實踐應用,說明使用爆破法過大斷層是可行的。根據巖石性質、采煤工藝和爆破環境合理優化爆破參數,使之達到理想效果,是爆破施工的關鍵技術。

[1] 陳修建.松動爆破技術在綜采工作面斷層的應用[J].煤礦爆破,2009(3)：29-30.

[2] 萬清生.綜采工作面過斷層技術[J].煤炭科學技術,2006(12)：76-77.