爆破技術在綜放工作面過大斷層的實踐應用

張春輝

（汾西礦業南關煤業，山西 靈石 031300）

1 工作面概況

山西汾西礦業南關煤業二采區5301工作面煤層厚度 8.35～9.24 m，平均 8.71 m，硬度 f=3.1～3.9。煤層老底由灰～灰白色中、細砂巖、粉砂巖組成，f=6～10，厚度 14.01～24.24/17.71 m。直接底為深灰色粉砂巖，泥鈣質膠結，裂隙較為發育，厚度為0.95～1.68/1.21 m，f=4～6，局部為泥巖。

工作面共發現斷層7條，其中F12的斷層落差最大，達到了8 m，并在軌道巷揭露，估計將沿走向延長85 m。為保障5301工作面能順利通過該斷層，煤礦協同巷修工區制定了專業的爆破技術方案，準備采用采煤機割碎矸通過該斷層。

2 爆破設計方案研究

2.1 爆破方案設計要求

（1）必須保證爆破的安全性，保障該工作面的液壓支架及相應開采機械設備的安全。松動爆破不能破壞溜槽、電纜槽、液壓管路。（2）爆破的巖石原則上不超過溜槽，最遠到電纜槽邊。（3）選擇合理的爆破參數，針對不同巖性、不同厚度的巖石，以合理的裝藥量，起到最好的效果。

2.2 方案確定

（1）該工作面開采共四班，早班為檢修班，晚、中班兩個班次主要實施爆破松動作業，下午班和晚班主要實施割煤作業。割煤設計為：破矸量小時，割煤3刀1.8 m；破矸量大時，每班割煤2刀1.2 m。（2）根據5301工作面煤層開采的采高情況，爆破設計采用三花眼和五花眼，打眼角度上層眼垂直方向為90°，水平方向向面中傾5°～10°，炮眼的布置及角度示意圖見圖1所示。

2.3 爆破參數的確定

打眼采用YT-28式風鉆打眼。爆破器材使用FD-200Z型發爆器。根據爆破現場的工況，確定以下爆破參數。

炮眼直徑：Φ42 mm。

炮眼深度：L=L0/cosα+L1

式中：

L-炮眼深度，m；

L0-采煤步距，每班割煤走向長度，m；

α-鉆眼角度，5°～10°；

L1-鉆眼超出割煤步距的長度，取0.1m。

最小抵抗線：

式中：

d-炮眼直徑，當巖層硬度大時，取小值為1050 mm，反之取大值1260 mm。

炮眼間排距：

式中：

m-炮眼密集系數，取0.3～0.8；

w-每排炮眼的經驗數，0.9m，硬巖為小數，反之大數。

圖1 炮眼布置示意圖

裝藥結構：本次爆破方案主要采用正向裝藥結構。采用毫秒電雷管一次打眼、一次裝藥、一次起爆的方式爆破。爆破材料使用乳化炸藥和毫秒電雷管。

圖2 毫秒延期電雷管串聯起爆網絡圖

起爆順序：順序的選擇一般遵循的原則為，應使后期的裝藥能充分利用先期起爆炸藥形成的白由面。針對本次爆破設計，每次起爆眼數30個，采取從里向軌順方向分1～5雷管分批編號，串聯聯線，從里向外依次起爆，具體的順序見圖3所示。

圖3 起爆順序示意圖

2.4 炮眼裝藥量計算

考慮到該煤層巖石硬度大，需采用放松動炮進行爆破。該爆破能有效地降低煤機割巖的難度。爆破要求為使巖石進行破碎，降低大塊巖塊的數量，但是又必須控制巖石的拋出距離，因此必須認真控制松動炮的裝藥量。爆破為松動爆破，松動爆破裝藥量的計算公式為：

式中：

q-單位耗藥量，kg/m3；

V-爆破漏斗體積，m3。

因工況不同裝藥量設計也不一樣，對于硬巖石，裝藥量每孔設計為上層1～2塊，中間2塊，底層3塊；對于軟巖石設計每孔裝藥量1塊。松動炮選用高強度乳膠炸藥，每塊重量為450 g。

3 實施效果

（1）對于本次爆破方案的實施，技術人員認真地進行了組織，對于技術方案進行了準確的確認。實施過程中安全可靠，爆破結果達到了設計目的。整個爆破實現了兩班打眼爆破、兩班生產的正規循環，根據現場的巖性、巖石厚度、炮泥封堵質量來對裝藥量進行適當的調整。保障了巖石拋出距離以及對電纜槽沖擊的不良影響。同時也保障了爆破效果，無大塊的巖石裂存在，同時現場根據巖石性質及時調整炮眼間排距、裝藥量，減少裝藥量和鉆孔數，以最經濟、最有效的爆破效果保證采煤工作面順利通過。整個爆破工作進行了15 d，5301工作面安全通過該斷層。

（2）經濟效益。針對南關煤業5301綜放工作面過F12斷層設計采用爆破技術的方案順利通過了大斷層190 m，該作業方式安全省事。對比以往重 新設定工作面進行開采的方式具有相當大的優勢，并能產生較大的經濟效益。采用爆破技術過斷層的費用主要包括煤機增加切割頭費用、打鉆費用、炸藥雷管等爆破費用，共計52萬元；重新設定工作面進行開采，施工及安裝費用需要共計285萬元。兩者對比前者可節約費用為：285-52=233（萬元）。同時爆破技術過斷層多回收煤炭資源7萬t，產生直接經濟效益1200多萬元，極大地提高了該礦的經濟效益。

（3）社會效益。爆破法過大斷層的技術是對以往重開切眼技術的一種補充，為煤礦開采工藝提供了新的技術指導。實踐效果證明爆破法過大斷層是切實可行的，同時需要根據爆破現場的工況設定各理的爆破參數，將爆破效果優化到理想效果，這也是爆破技術方案的關鍵所在。

4 總結

在南關煤業5301綜放工作面強推過斷層過程中，采取爆破松動巖石、采煤機切割松動巖石的爆破技術方案，5301綜放工作面用時15 d順利通過了落差8 m的斷層，保證了安全生產。該爆破技術的成功應用，為南關煤業產生了1400多萬元的經濟效益，積累了技術經驗，可以在山西汾西礦業中進行推廣應用。