爆破技术在综放工作面过大断层的实践应用

张春辉

（汾西矿业南关煤业，山西 灵石 031300）

1 工作面概况

山西汾西矿业南关煤业二采区5301工作面煤层厚度 8.35～9.24 m，平均 8.71 m，硬度 f=3.1～3.9。煤层老底由灰～灰白色中、细砂岩、粉砂岩组成，f=6～10，厚度 14.01～24.24/17.71 m。直接底为深灰色粉砂岩，泥钙质胶结，裂隙较为发育，厚度为0.95～1.68/1.21 m，f=4～6，局部为泥岩。

工作面共发现断层7条，其中F12的断层落差最大，达到了8 m，并在轨道巷揭露，估计将沿走向延长85 m。为保障5301工作面能顺利通过该断层，煤矿协同巷修工区制定了专业的爆破技术方案，准备采用采煤机割碎矸通过该断层。

2 爆破设计方案研究

2.1 爆破方案设计要求

（1）必须保证爆破的安全性，保障该工作面的液压支架及相应开采机械设备的安全。松动爆破不能破坏溜槽、电缆槽、液压管路。（2）爆破的岩石原则上不超过溜槽，最远到电缆槽边。（3）选择合理的爆破参数，针对不同岩性、不同厚度的岩石，以合理的装药量，起到最好的效果。

2.2 方案确定

（1）该工作面开采共四班，早班为检修班，晚、中班两个班次主要实施爆破松动作业，下午班和晚班主要实施割煤作业。割煤设计为：破矸量小时，割煤3刀1.8 m；破矸量大时，每班割煤2刀1.2 m。（2）根据5301工作面煤层开采的采高情况，爆破设计采用三花眼和五花眼，打眼角度上层眼垂直方向为90°，水平方向向面中倾5°～10°，炮眼的布置及角度示意图见图1所示。

2.3 爆破参数的确定

打眼采用YT-28式风钻打眼。爆破器材使用FD-200Z型发爆器。根据爆破现场的工况，确定以下爆破参数。

炮眼直径：Φ42 mm。

炮眼深度：L=L0/cosα+L1

式中：

L-炮眼深度，m；

L0-采煤步距，每班割煤走向长度，m；

α-钻眼角度，5°～10°；

L1-钻眼超出割煤步距的长度，取0.1m。

最小抵抗线：

式中：

d-炮眼直径，当岩层硬度大时，取小值为1050 mm，反之取大值1260 mm。

炮眼间排距：

式中：

m-炮眼密集系数，取0.3～0.8；

w-每排炮眼的经验数，0.9m，硬岩为小数，反之大数。

图1 炮眼布置示意图

装药结构：本次爆破方案主要采用正向装药结构。采用毫秒电雷管一次打眼、一次装药、一次起爆的方式爆破。爆破材料使用乳化炸药和毫秒电雷管。

图2 毫秒延期电雷管串联起爆网络图

起爆顺序：顺序的选择一般遵循的原则为，应使后期的装药能充分利用先期起爆炸药形成的白由面。针对本次爆破设计，每次起爆眼数30个，采取从里向轨顺方向分1～5雷管分批编号，串联联线，从里向外依次起爆，具体的顺序见图3所示。

图3 起爆顺序示意图

2.4 炮眼装药量计算

考虑到该煤层岩石硬度大，需采用放松动炮进行爆破。该爆破能有效地降低煤机割岩的难度。爆破要求为使岩石进行破碎，降低大块岩块的数量，但是又必须控制岩石的抛出距离，因此必须认真控制松动炮的装药量。爆破为松动爆破，松动爆破装药量的计算公式为：

式中：

q-单位耗药量，kg/m3；

V-爆破漏斗体积，m3。

因工况不同装药量设计也不一样，对于硬岩石，装药量每孔设计为上层1～2块，中间2块，底层3块；对于软岩石设计每孔装药量1块。松动炮选用高强度乳胶炸药，每块重量为450 g。

3 实施效果

（1）对于本次爆破方案的实施，技术人员认真地进行了组织，对于技术方案进行了准确的确认。实施过程中安全可靠，爆破结果达到了设计目的。整个爆破实现了两班打眼爆破、两班生产的正规循环，根据现场的岩性、岩石厚度、炮泥封堵质量来对装药量进行适当的调整。保障了岩石抛出距离以及对电缆槽冲击的不良影响。同时也保障了爆破效果，无大块的岩石裂存在，同时现场根据岩石性质及时调整炮眼间排距、装药量，减少装药量和钻孔数，以最经济、最有效的爆破效果保证采煤工作面顺利通过。整个爆破工作进行了15 d，5301工作面安全通过该断层。

（2）经济效益。针对南关煤业5301综放工作面过F12断层设计采用爆破技术的方案顺利通过了大断层190 m，该作业方式安全省事。对比以往重 新设定工作面进行开采的方式具有相当大的优势，并能产生较大的经济效益。采用爆破技术过断层的费用主要包括煤机增加切割头费用、打钻费用、炸药雷管等爆破费用，共计52万元；重新设定工作面进行开采，施工及安装费用需要共计285万元。两者对比前者可节约费用为：285-52=233（万元）。同时爆破技术过断层多回收煤炭资源7万t，产生直接经济效益1200多万元，极大地提高了该矿的经济效益。

（3）社会效益。爆破法过大断层的技术是对以往重开切眼技术的一种补充，为煤矿开采工艺提供了新的技术指导。实践效果证明爆破法过大断层是切实可行的，同时需要根据爆破现场的工况设定各理的爆破参数，将爆破效果优化到理想效果，这也是爆破技术方案的关键所在。

4 总结

在南关煤业5301综放工作面强推过断层过程中，采取爆破松动岩石、采煤机切割松动岩石的爆破技术方案，5301综放工作面用时15 d顺利通过了落差8 m的断层，保证了安全生产。该爆破技术的成功应用，为南关煤业产生了1400多万元的经济效益，积累了技术经验，可以在山西汾西矿业中进行推广应用。