综采工作面过陷落柱深孔预裂爆破技术优化研究

刘 冲

(山西新元煤炭有限责任公司，山西 晋中 045400)

随着浅部煤炭资源开采殆尽，以及机械化程度的不断提高，安全、高效提高煤炭资源回采利用率是煤炭可持续发展的基本要求。岩溶陷落柱作为一种分布广、影响范围大的地质构造给矿井的开掘部署及正常的回采活动带来了较大的影响[1-4]，目前绝大多数综采工作面在通过部分岩性强度较高的非导水陷落柱时仍采用的是平推硬过、潜孔爆破等常规技术手段，不仅效率低、刀齿磨损严重而且还存在较大的安全隐患[5-7]。

深孔爆破技术通过对钻孔参数、药卷直径、封孔长度的合理设计可以高效的完成对陷落柱内厚硬岩体的一次性预裂爆破，从而提高工作面通过陷落柱构造区的效率及安全性[8-10]。鉴于此，本文以山西新元煤矿3207综采工作面过坚硬陷落柱为工程背景，针对煤系地层赋存及开采技术条件，研制了PVC管组合装配式扩裂弹体及装药器，结合LS-DYNA软件的数值模拟结果设计了针对X140陷落柱的深孔爆破方案。

1 工程概况

新元煤矿3207工作面采用倾斜长壁后退式采煤法，工作面走向长267.4m，推进长度为1423m，3207工作面布置如图1所示，其中，开采煤层平均厚2.73m，伪顶为高岭石泥岩厚0.25m，直接顶为灰黑色砂质泥岩厚3.50m，基本顶为灰白色中粒砂岩厚2.75m。煤层及顶底板岩层具体岩性如图2所示。

图2 煤系地层综合柱状图

3207工作面推进过程中遇到了岩性强度较高的X140陷落柱，X140陷落柱切入到工作面内的最大宽度为40.26m，在工作面推进方向的延展长度为99m，陷落柱内以白砂岩发育为主，陷落柱位置如图1所示。……