爆破技術(shù)在綜放工作面過大斷層的實(shí)踐應(yīng)用

張春輝

（汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)，山西 靈石 031300）

1 工作面概況

山西汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)二采區(qū)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(xì)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(zhì)膠結(jié)，裂隙較為發(fā)育，厚度為0.95～1.68/1.21 m，f=4～6，局部為泥巖。

工作面共發(fā)現(xiàn)斷層7條，其中F12的斷層落差最大，達(dá)到了8 m，并在軌道巷揭露，估計(jì)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(xié)同巷修工區(qū)制定了專業(yè)的爆破技術(shù)方案，準(zhǔn)備采用采煤機(jī)割碎矸通過該斷層。

2 爆破設(shè)計(jì)方案研究

2.1 爆破方案設(shè)計(jì)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(yīng)開采機(jī)械設(shè)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(yuǎn)到電纜槽邊。（3）選擇合理的爆破參數(shù)，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(gè)班次主要實(shí)施爆破松動作業(yè)，下午班和晚班主要實(shí)施割煤作業(yè)。割煤設(shè)計(jì)為：破矸量小時(shí)，割煤3刀1.8 m；破矸量大時(shí)，每班割煤2刀1.2 m。（2）根據(jù)5301工作面煤層開采的采高情況，爆破設(shè)計(jì)采用三花眼和五花眼，打眼角度上層眼垂直方向?yàn)?0°，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(shù)的確定

打眼采用YT-28式風(fēng)鉆打眼。爆破器材使用FD-200Z型發(fā)爆器。根據(jù)爆破現(xiàn)場的工況，確定以下爆破參數(shù)。

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(dāng)巖層硬度大時(shí)，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(shù)，取0.3～0.8；

w-每排炮眼的經(jīng)驗(yàn)數(shù)，0.9m，硬巖為小數(shù)，反之大數(shù)。

圖1 炮眼布置示意圖

裝藥結(jié)構(gòu)：本次爆破方案主要采用正向裝藥結(jié)構(gòu)。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(lián)起爆網(wǎng)絡(luò)圖

起爆順序：順序的選擇一般遵循的原則為，應(yīng)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(shè)計(jì)，每次起爆眼數(shù)30個(gè)，采取從里向軌順方向分1～5雷管分批編號，串聯(lián)聯(lián)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(jì)算

考慮到該煤層巖石硬度大，需采用放松動炮進(jìn)行爆破。該爆破能有效地降低煤機(jī)割巖的難度。爆破要求為使巖石進(jìn)行破碎，降低大塊巖塊的數(shù)量，但是又必須控制巖石的拋出距離，因此必須認(rèn)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(jì)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(shè)計(jì)也不一樣，對于硬巖石，裝藥量每孔設(shè)計(jì)為上層1～2塊，中間2塊，底層3塊；對于軟巖石設(shè)計(jì)每孔裝藥量1塊。松動炮選用高強(qiáng)度乳膠炸藥，每塊重量為450 g。

3 實(shí)施效果

（1）對于本次爆破方案的實(shí)施，技術(shù)人員認(rèn)真地進(jìn)行了組織，對于技術(shù)方案進(jìn)行了準(zhǔn)確的確認(rèn)。實(shí)施過程中安全可靠，爆破結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。整個(gè)爆破實(shí)現(xiàn)了兩班打眼爆破、兩班生產(chǎn)的正規(guī)循環(huán)，根據(jù)現(xiàn)場的巖性、巖石厚度、炮泥封堵質(zhì)量來對裝藥量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(shí)也保障了爆破效果，無大塊的巖石裂存在，同時(shí)現(xiàn)場根據(jù)巖石性質(zhì)及時(shí)調(diào)整炮眼間排距、裝藥量，減少裝藥量和鉆孔數(shù)，以最經(jīng)濟(jì)、最有效的爆破效果保證采煤工作面順利通過。整個(gè)爆破工作進(jìn)行了15 d，5301工作面安全通過該斷層。

（2）經(jīng)濟(jì)效益。針對南關(guān)煤業(yè)5301綜放工作面過F12斷層設(shè)計(jì)采用爆破技術(shù)的方案順利通過了大斷層190 m，該作業(yè)方式安全省事。對比以往重 新設(shè)定工作面進(jìn)行開采的方式具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，并能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。采用爆破技術(shù)過斷層的費(fèi)用主要包括煤機(jī)增加切割頭費(fèi)用、打鉆費(fèi)用、炸藥雷管等爆破費(fèi)用，共計(jì)52萬元；重新設(shè)定工作面進(jìn)行開采，施工及安裝費(fèi)用需要共計(jì)285萬元。兩者對比前者可節(jié)約費(fèi)用為：285-52=233（萬元）。同時(shí)爆破技術(shù)過斷層多回收煤炭資源7萬t，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益1200多萬元，極大地提高了該礦的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）社會效益。爆破法過大斷層的技術(shù)是對以往重開切眼技術(shù)的一種補(bǔ)充，為煤礦開采工藝提供了新的技術(shù)指導(dǎo)。實(shí)踐效果證明爆破法過大斷層是切實(shí)可行的，同時(shí)需要根據(jù)爆破現(xiàn)場的工況設(shè)定各理的爆破參數(shù)，將爆破效果優(yōu)化到理想效果，這也是爆破技術(shù)方案的關(guān)鍵所在。

4 總結(jié)

在南關(guān)煤業(yè)5301綜放工作面強(qiáng)推過斷層過程中，采取爆破松動巖石、采煤機(jī)切割松動巖石的爆破技術(shù)方案，5301綜放工作面用時(shí)15 d順利通過了落差8 m的斷層，保證了安全生產(chǎn)。該爆破技術(shù)的成功應(yīng)用，為南關(guān)煤業(yè)產(chǎn)生了1400多萬元的經(jīng)濟(jì)效益，積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，可以在山西汾西礦業(yè)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。