爆破技术在综采工作面过大断层的实践应用

杨 威

(西山煤电集团公司官地矿)

12510综采工作面地表位于黄冶沟支沟右侧山梁上,植被发育,井下位于南五采区北配巷右侧,右邻12508综采工作面采空区,左邻12512综采工作面采空区,12510综采工作面所采煤层为2#煤层,俗称九尺煤,该煤层为稳定可采煤层,煤层倾角为3°～12°,煤层厚度为2.84 m。全煤层中发育着一层厚度为0.20～1.35 m的砂质泥岩夹石层,没有伪顶,直接顶为细砂岩,灰色、较硬、水平层理,厚度为6.38 m左右;老顶为灰色细砂岩,含云母碎片和暗色物质,是斜层理。工作面底板直接底为细砂岩,以石英、长石为主;老底砂质页岩、灰黑色、呈条带状呈现。工作面采用M GTY250/600-1.1D型采煤机割煤,SGZ-764/630型刮板输送机和DSP1050/1000胶带输送机运煤,采用ZZ-4000型的支架支护顶板。

断层情况：根据掘进施工及工作面推进到530 m左右时,揭露一条落差为3.5 m逆断层,倾角45°。断层先从机头揭露,从机头断开一直斜切到机尾,走向距离230 m。

为保证工作面顺利通过断层,西山煤电集团公司官地矿安排工程区参与岩石爆破工作。对工作面内出现的岩石实施打眼爆破,然后用采煤机装矸通过。

1 爆破设计

1)设计要求。

a)保证工作面支架和相关设备的安全。打眼爆破不能损坏溜槽、电缆、支架操作手柄、液压管路等。

b)爆破的岩石原则上不超过挡煤板。

c)选择合理的爆破参数,针对不同岩性、不同厚度的岩石,合理优化爆破参数,取得较好的效果。

2)方案确定。

a)采取检修班打眼、装药,实施爆破,其他两个班割煤生产。

b)根据断层的性质、落差、角度等情况,回采过断层时,采用由断层的上盘以-8°破底托煤顶找下盘的方法。

图1 炮眼布置图示意图

3)爆破参数的确定。爆破工艺的主要爆破参数有爆破器材的选择、炮眼布置参数、起爆顺序等。

a)爆破器材的选择：根据毫秒延期爆破的原理,采用毫秒延期雷管1、3、5段分别起爆,采用2号煤矿铵锑炸药。

b)炮眼布置参数：一般根据采高、煤的硬度、煤层节理、层理及顶板情况来确定炮眼布置参数,但也与使用的炸药种类、药量及起爆方式有关。根据本工作面的具体情况,炮眼采用五花眼布置,炮眼深度、间距和炮眼角度见图1。眼距1 m,上排眼距顶板0.8 m,下排眼距底板0.2m,下排眼向底板方向根据断层的性质,破底角度 -8°。为了增加最小抵抗线,减弱岩块的抛掷距离,增大断层岩石破碎度,炮眼深度选定为1.2 m。

c)炮眼装药量：炮眼装药量不仅影响岩石的破碎块度和岩块的抛掷距离,而且影响劳动生产率,材料消耗、吨煤成本和顶底板稳定性等,所以装药量的选择是否合理非常重要。根据经验公式并结合经验,确定顶眼、腰眼、底眼装药各200 g。

d)起爆顺序：起爆顺序的选择应使后期的装药能充分利用先期起爆炸药形成的自由面。一次起爆装药的炮数少,除能充分利用自由面外,还能减弱爆破抛掷,降低爆破地震效应以及减弱空气冲击和爆破噪音,但为了提高爆破效率,适当增加每段起爆的炮数,起爆顺序见图2。

2 实施效果

图2 起炮顺序示意图

经过现场精心组织,基本实现检修班打眼爆破,两班生产的正规循环,但装药量有时受岩性、岩石厚度、炮泥封堵质量等影响,调整不及时会出现岩石抛出距离远,对电缆、液管、支架有冲击,或爆破效果不好,岩石裂块大,对采煤机通过有影响。现场根据岩石性质及时调整炮眼间排距、装药量等,以经济、有效的爆破效果保证工作面顺利通过断层。

3 经济和社会效益

1)经济效益。12510综采工作面采用爆破的方法过断层230 m,多回收煤15万 t,直接经济效益2 700多万元。减去因过断层增加2个月的回采时间的各种投入100万元左右,创收约2 600多万元。

2)社会效益。

a)采用爆破法过大断层在官地矿为首次,此次过断层成功,为此项技术积累了经验,为以后类似地质条件下开采打下了基础。

b)此次使用爆破技术顺利通过断层,为采煤工艺改革提供了新的技术支持。

c)爆破技术在综采工作面过大断层得到实践应用,说明使用爆破法过大断层是可行的。根据岩石性质、采煤工艺和爆破环境合理优化爆破参数,使之达到理想效果,是爆破施工的关键技术。

[1] 陈修建.松动爆破技术在综采工作面断层的应用[J].煤矿爆破,2009(3)：29-30.

[2] 万清生.综采工作面过断层技术[J].煤炭科学技术,2006(12)：76-77.