煤矿综采工作面采用松动爆破技术过断层的工艺和方法

【摘要】通过研究煤矿综采工作面采用松动爆破技术帮助综采机组过断层的工艺和方法，从而将技术路线初步确定了下来。本文简要的对爆破方案选择、炮孔的布置方式、孔网参数、爆破参数的计算依据等方面的探索和试验进行了叙述，并且对实践效果进行了分析。

【关键词】松动爆破；综采工作面；断层

岩层或岩体破裂后断裂两侧的岩层或岩体会有显著位移的断裂构造就被称为断层。在煤矿综采工作中，断层本身的构成参数，比如落差、倾向和倾角；位置；煤层本身的厚度、倾角、顶底部条件、生产条件等诸多因素都会对过断层的难易程度产生影响。我国目前的综采机组过断层的主要方法有调整割煤高度法、挑顶起底法、搬家跳采法等；在通常情况下，断层的落差越小，通过的程度就会越容易。在大多数的情况下，对于落差比较大的断层，会在采区设计或采准巷道布置与施工中设法避开或加以处理。但是，在实际的综采中，往往会在回采工作面中隐藏着很多落差比较小的断层，但是断层的走向与工作面巷道大致平行或者是小角度斜交而未被发现，这样就增加了回采的难度。对于这些断层，应该好好处理，因为如果处理不当的话，在严重影响生产的同时，还会造成一些安全隐患；如果是一般的情况，通常会采用割煤机直接破岩，综采机组就直接强行通过，有时可能会造成很大程度的刀具破坏；但是如果综采机组遇到了不能自行穿过的硬岩断层，就会选择搬家，这样不仅耗时费力，还会大大的影响生产。

采用爆破的方法可以帮助综采机组穿过断层，但是在施工的过程中可能会造成顶板的严重破坏，或者是会出现大面积片帮而让顶板变得难于支护，甚至还可能会将液压支架的管路和支护的镀层崩坏，这些都会让设备遭受到重大的损失。要想解决这些问题，必须对断层岩石进行深孔松动爆破技术的研究，从而在研究和试验中不断的总结成功或者失败的经验，不断提高和完善深孔松动爆破的工艺技术，要选择合理适当的爆破参数，在作业时保护好工作面顶、底板和机组设备。

1、工作面和断层地质状况

本次的研究试验工作是在象山煤矿的21302工作面进行，这个21301综采工作面位于一采区浅部，它的下部则是设计中的21302工作面，这个工作面走向长160米左右，选用的煤层厚度平均为4米左右。煤层的直接顶是砂岩，主要是深灰色，比较坚硬，层理比较模糊，还有些许的裂隙，砂砾从上到下在逐渐变粗；煤层老顶主要是砂泥岩，颜色主要是深灰色为主，它的质地比较软，层理依然不清。

该煤矿的工作面是由综采设备回采生产，煤层主要是水平构造，从机风巷资料上面来看，煤矿的工作面有着比较多的断层，其中有4条大于3米，同样有4条小于3米；因此，为了能够快速、安全、高效的过断层开采，就要尝试采用深孔松动控制爆破技术，从而帮助综采机组来穿过断层，这样就能有效的大幅度提高过断层的推进速度。

2、爆破技术方案及参数的确定

在一般情况下，采用松动爆破法对断层岩石进行处理有两种办法，深孔松动爆破和浅孔松动爆破。松动爆破技术具体指的是充分利用爆炸的能量，从而使爆破的对象成为裂隙发育体，并且还不会产生抛掷等情况的爆破技术。通常来说，选择浅孔松动爆破法或者深孔松动爆破法主要是根据断层的具体情况来确定的，如果断层的落差比较小，岩石的硬度也不是很大，那么，在原则上就采用浅孔松动爆破法来进行过断层施工；如果断层的落差比较大，岩石的特性又比较的坚硬，那么一般就采用深孔松动爆破法来进行施工。

爆破技术方案的确定：松动爆破的原理规定，在综采工作面适合采用减弱松动爆破法进行破岩，那么爆破作业指数的合理范围应该在大于等于零点五到小于等于零点七五之间，通过少量装药或者不耦合装药的作用，使爆破后的岩石只发生破裂或者是弱松动状况，这样就能控制飞石和振动，从而达到有效保护液压支架和顶板的目的。

一般来说，当断层的落差小于等于3米时，岩石的硬度在4-6之间时，就适宜采用浅孔松动爆破法过断层；如果断层的落差在3-5米之间，岩石硬度在6-8之间或以上的情况下，再加上断层走向与煤层走向近似平行，就比较适宜采用中深孔松动爆破法。

炮孔布置方式及孔网参数：炮孔布置方式一般是根据岩层的厚度确定的，通常是三角形或者梅花形。当岩层条带宽度小于等于1米的时候，就采用单排眼布置，如果岩层条带的宽度在1和1.5米之间的话，就采用双排眼三角形装置，当岩层条带的宽度大于1.5米时就可以采用梅花形。

浅孔爆破钻孔一般采用ZY-24型风钻，这种风钻的孔径在38-42毫米之间，采用直径在32-35毫米之间的药卷爆破。通常情况下，每茬炮割两刀，所以炮孔深度一般会小于1.2米。要采用“多打眼、少装药”的原则，因为这样可以对飞石进行有效的控制，还要将炮孔的间距控制在0.6-0.8米之间；在确定炮孔排距的时候，应该根据岩层的厚度和岩层的软硬情况来确定，通常情况下在0.5-0.6米之间。

中深孔爆破则是采用地质探钻或者是YT-27型号的风动凿岩机进行钻孔，孔径在45到60毫米之间，采用直径在32到50毫米之间的药卷进行爆破，孔深要在8到15米之间，孔距应该在0.8-1.2米之间，在排距方面，同样是根据岩层的厚度以及岩层的软硬情况确定的，一般在0.6-1.0米之间。

起爆方法：采用梅花形布孔方式，五段毫秒电雷管串联起爆。起爆顺序：单排眼是从工作面下部往上部顺序起爆；2排眼则先起爆下排眼，上排眼滞后一段起爆；3排眼的情况下，则是先将中眼起爆，然后将底眼起爆，最后起爆顶眼。垂直方向上应该将2-3个炮眼设置为一组，每次一起起爆4-5组。

3、试验结果及分析

由于这次在试验中所选用的炮孔布置方式、间距、炸药单耗以及单孔装药量等方面的计算比较合理，所以现场试验爆破的效果还是比较理想的。在进行爆破后，岩石进行了充分的破裂，在裂隙的扩展和发育方面也比较理想，爆破后产生的飞石很少，甚至基本上都没有飞石的产生，这样就有效的能够保护液压支架和刮板输送机的安全；由于爆破的振动影响也比较小，所以在进行爆破后顶底板和煤壁也基本上不会受到损坏。采煤机只要稍加切割，大多数岩石就会被完全破碎，从而可以有效的帮助综采机顺利的通过断层。

通过分析比较，采用浅孔爆破法钻孔比较简单，容易进行操作，这样就可以省时省力，因为可以直接利用井下巷道掘金压风系统；如果采用深孔爆破法进行钻孔就比较的困难，在装药、爆破过程比较的复杂，耗费的时间也比较多，并且对生产也有着较大的影响，但是与浅孔相比，在爆破有害效应的控制方面要更有优势。

4、结语

通过实践研究发现，采用松动爆破技术工艺和方法可以帮助综采机组顺利的过断层，这样就降低了过断层对生产的影响，从而增加了煤炭资源的回收率。

参考文献

[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（86）：37-40.

[2]李春茂.复杂地质条件下综采工作面深孔松动爆破技术[J].煤炭科学技术，2007，35（5）：33-35.