郭建明

(山西潞安化工集團(tuán) 左權(quán)佳瑞煤業(yè)有限公司，山西 左權(quán) 032600)

回采工作面推進(jìn)過(guò)程會(huì)不可避免地遇到斷層、陷落柱等各類(lèi)地質(zhì)構(gòu)造[1-2]。當(dāng)這些地質(zhì)構(gòu)造規(guī)模相對(duì)較小時(shí)，可采用強(qiáng)行推進(jìn)的辦法，但工作面采煤機(jī)對(duì)強(qiáng)度相對(duì)較為堅(jiān)硬的巖層進(jìn)行截割會(huì)造成采煤機(jī)截齒嚴(yán)重磨損，推進(jìn)速度也會(huì)受到明顯影響[3-6]。本文以佳瑞煤業(yè)15101綜放工作面過(guò)斷層為例，采用兩級(jí)斜孔掏槽布孔方式對(duì)斷層帶巖層進(jìn)行松動(dòng)爆破，提高了工作面過(guò)斷層時(shí)的回采速度，減少了設(shè)備損耗，確保了綜放工作面過(guò)斷層期間的生產(chǎn)安全。

1 工程概況

佳瑞煤業(yè)15101工作面開(kāi)采15號(hào)煤層，工作面底板標(biāo)高+923～+967 m，對(duì)應(yīng)地面標(biāo)高+1 250～+1 340 m，煤層平均厚度為6.0 m，傾角8°。工作面使用綜合機(jī)械化放頂煤采煤法，傾斜長(zhǎng)度為150 m，走向長(zhǎng)度為458 m，采煤機(jī)截深為0.8 m，割煤高度為3.0 m，放煤高度3.0 m，采放比1∶1，一采一放。工作面共安裝102架支架，包括ZTA6500/19.5/34型端頭支架6架，ZF4800/17/32型中間支架96架。煤層直接頂為炭質(zhì)泥巖，平均厚8.2 m，普氏硬度系數(shù)2.4，老頂為灰?guī)r，平均厚6.5 m，普氏硬度系數(shù)4.4。直接底為鋁質(zhì)泥巖，平均厚1.8 m，普氏硬度系數(shù)3.0，老底為砂質(zhì)泥巖，平均厚3.5 m，普氏硬度系數(shù)3.2。

2 過(guò)斷層帶爆破技術(shù)

15101綜放工作面推進(jìn)至125 m位置時(shí)，揭露一正斷層F11，斷層傾角41°，傾向?yàn)?23°，落差1.5 m，見(jiàn)圖1。工作面在10號(hào)支架破煤層底板，割采巖石，由47號(hào)支架位置開(kāi)始采面進(jìn)入全巖，全巖至79號(hào)支架結(jié)束，在90號(hào)支架處進(jìn)入全煤。為了加快工作面過(guò)斷層期間推進(jìn)速度，降低綜放工作面設(shè)備損耗，控制生產(chǎn)成本，擬采用淺孔松動(dòng)爆破技術(shù)對(duì)斷層帶巖層進(jìn)行弱化處理。松動(dòng)爆破技術(shù)分為有掏槽及無(wú)掏槽兩種[5-6]，通過(guò)對(duì)比分析兩種爆破方式各自特點(diǎn)，選取較優(yōu)的爆破方式及相關(guān)工藝參數(shù)。

圖1 15101工作面布置平面

2.1 爆破方式比較與選取

無(wú)掏槽孔爆破炮孔施工、爆破工藝簡(jiǎn)單，但會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的飛矸，嚴(yán)重威脅工作面設(shè)備及工作人員的安全，同時(shí)爆破效果較差。而有掏槽孔爆破具有如下優(yōu)點(diǎn)：爆破效率更高，且炮孔布置更少，爆破時(shí)飛矸較少，不會(huì)造成工作面刮板輸送機(jī)被壓死等問(wèn)題。因此，綜合考慮工作面設(shè)備安全性及生產(chǎn)效率兩方面因素，確定采用兩級(jí)斜孔掏槽爆破方式對(duì)斷層圍巖進(jìn)行弱化處理，以減少工作面過(guò)斷層期間設(shè)備磨損嚴(yán)重、推進(jìn)速度慢等問(wèn)題。

2.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

1) 爆破鉆孔孔徑。根據(jù)佳瑞煤業(yè)現(xiàn)有設(shè)備情況及以往經(jīng)驗(yàn)，確定鉆孔孔徑為42 mm。

2) 爆破鉆孔深度。斷層范圍內(nèi)圍巖較為破碎，直接影響爆破的效果。因此，當(dāng)鉆孔較深時(shí)，松動(dòng)爆破效果較差，而鉆孔深度過(guò)小，則會(huì)增加循環(huán)作業(yè)次數(shù)，影響工作面推進(jìn)速度。根據(jù)斷層圍巖力學(xué)屬性，設(shè)計(jì)一級(jí)、二級(jí)掏槽孔孔深1 600 mm，破巖孔孔深1 800 mm。

3) 爆破鉆孔間排距。根據(jù)礦山爆破經(jīng)驗(yàn)，共布置3排炮孔，炮孔排距為800 mm，一級(jí)與二級(jí)掏槽孔間距為1 200 mm，破巖孔間距為1 000 m。

4) 爆破鉆孔裝藥量。掏槽孔單孔裝藥量為0.8 kg，破巖孔單孔裝藥量為2.5 kg，孔口采用炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度為0.5 m，每個(gè)掏槽孔、破巖孔均采用1只3段毫秒延期雷管引爆。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

為驗(yàn)證設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，在工作面47～79號(hào)支架范圍內(nèi)共進(jìn)行了5次爆破試驗(yàn)，炮孔布置方式及參數(shù)見(jiàn)圖2和見(jiàn)表1。

圖2 15101工作面爆破鉆孔施工(mm)

表1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際爆破孔參數(shù)

為防止施工過(guò)程中因水分揮發(fā)造成炮泥堵塞爆破效果降低，現(xiàn)場(chǎng)采用對(duì)炮泥進(jìn)行振動(dòng)的方法增強(qiáng)炮泥的封孔效率。起爆順序與刮板輸送機(jī)運(yùn)煤方向相反。

4 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)15101綜放工作面實(shí)際情況，對(duì)比分析了有掏槽孔及無(wú)掏槽孔爆破兩種松動(dòng)爆破方式的優(yōu)缺性，最終確定采用兩級(jí)斜孔掏槽松動(dòng)爆破方式對(duì)斷層圍巖進(jìn)行弱化。松動(dòng)爆破后，炮孔周?chē)?50 mm范圍內(nèi)的煤巖體得到充分破碎，炮孔周?chē)?50～650 mm范圍內(nèi)煤巖體裂隙充分發(fā)育，炮孔周?chē)?50～850 mm范圍內(nèi)煤巖體產(chǎn)生大量微裂隙。爆破后產(chǎn)生的破碎巖塊的塊度較為均衡，大塊率為12.6%.松動(dòng)爆破過(guò)程中，工作面未出現(xiàn)嚴(yán)重飛矸等問(wèn)題，有效地保障了綜放工作面支架、刮板輸送機(jī)及其他機(jī)電設(shè)備的安全，15101綜放工作面安全、高效通過(guò)了斷層。