淺析松動爆破技術在綜采工作面過斷層的應用

【摘要】結合具體事例，通過對綜采工作面過斷層期間如何采用松動爆破技術進行技術分析，初步確定松動爆破的技術要素。文中主要敘述了松動爆破方案的選擇，技術參數的確定，以及實踐效果。

【關鍵詞】綜采工作面；斷層；松動爆破；地質構造

1、引言

斷層是地殼巖層因受力達到一定強度而發(fā)生破裂，并沿破裂面有明顯相對移動的構造。

綜采工作面正?；夭蛇^程中，經常面臨如何快速、安全、高效通過斷層。如何通過斷層，以及通過斷層的難易程度不僅與斷層本身的產狀（落差、傾向、傾角）有關還與斷層與工作面的相對位置，以及煤層自身的厚度傾角、頂底板條件，水文地質條件、設備配備條件有關。

目前國內主要有如下幾種通過斷層的方法：①對于落差較小，影響范圍小的斷層采取通過調整回采高度、回采層位的辦法直接通過；②對于落差較大的斷層，多數情況下會在采區(qū)設計或巷道布置與施工中設法避開；③對于落差較大，難以在采區(qū)設計中規(guī)避的，通常采用另開切眼，搬家跳采的方法，此方法既耗時又費力，并且嚴重影響礦井的正常生產接續(xù)。④對于落差一般，影響范圍較小，巖石硬度較小的斷層，可以采用松動爆破輔助采煤機強行推過的方法。

采用松動爆破輔助采煤機強行通過的方法，如何確定爆破技術參數尤為重要，在實施過程中參數確定不合理，有時會造成爆破效果差，采煤機截割過程中對設備損壞嚴重，有時會造成頂板的嚴重破壞或大面積片幫而使頂板變得難于支護，有時會崩壞液壓支架的管路和支護的鍍層。因此必須對斷層巖石進行深孔松動爆破技術的研究和試驗，并在實踐中不斷總結完善深孔松動爆破的工藝技術，選擇確定合理的爆破參數，保護好工作面項、底板和綜采設備。

2、工作面和斷層地質概況

石溝驛煤業(yè)分公司010607綜采工作面位于技改井四區(qū)段北翼，采面東南側為井筒保護煤柱，西北側（切眼外側）是未采動煤層，東北側（運順外側）是設計010609綜采工作面（未采動），西南側（回順上側）是010605綜采工作面采空區(qū)。010607綜采工作面傾向長度196.5m，回采煤層為六煤，平均煤厚1.7m。煤層直接頂為灰白色泥巖，層狀結構，硬度較小，易脫層，遇水易變軟；灰白色粉砂質，層狀結構，硬度中等，泥質膠結，易脫層，遇水易變軟；灰白色細粒砂巖，塊狀結構，泥質膠結，硬度中等，遇水易變軟。普氏系數2-3，平均厚度2.12m。

老頂為灰白色粉砂巖，層狀結構，硬度較大，遇水易變軟；灰白泥巖，層狀結構，硬度小，易脫層；五煤，黑色，硬度小，層理、節(jié)理發(fā)育，易脫層；灰白色粉粒砂巖，層狀結構，泥質膠結，硬度中等，遇水易變軟，平均厚度5.5m。

F15斷層在010607回順距01測點934米處和運順距01測點958米處都揭露，斷層橫穿工作面。該斷層為正斷層，走向233°，傾向323°，傾角75°，落差3.1-3.8m，預計影響范圍（走向）86m。通過對該斷層與工作面的位置關系分析，通過該斷層時，工作面始終有35m長的

3、爆破技術方案和技術參數的確定

松動爆破分為淺孔松動爆破和深孔松動爆破兩種。深孔松動爆破分為深孔和淺孔2種。深孔松動爆破一般用于煤巷或半煤巖巷掘進工作面，以及采掘工作面遇到斷層、陷落柱等復雜地質構造條件下，鉆孔直徑一般為40～60mm，深度8～15m。淺孔松動爆破是指充分利用爆破能量，使爆破對象成為裂隙發(fā)育體，不產生拋擲的一種爆破技術。根據010607綜采工作面和F15斷層的地質概況，應選用淺孔松動爆破技術。

3.1炮眼布置方式及參數

依據010607綜采工作面過F15斷層期間的巖石厚度，當巖石厚度為2.0m（全斷面）時，確定炮眼布置方式為“五花眼”，采用三排眼布置，即第一排炮眼距頂板距離為0.4m，第三排炮眼距底板距離為0.4m，中間一排炮眼距第一排和第三排炮眼的距離均為0.6m；當巖石厚度介于0.5-0.8m之間，采用單排眼布置；當巖石厚度介于0.8-1.4m之間，采用雙排眼布置；當巖石厚度介于1.4-2.0之間，采用三排眼布置，炮眼布置為“五花眼”，頂眼、底眼距頂、底板距離視現場情況而定。炮眼采用手持式風鉆配合Φ43mm鉆頭和B28鉆桿進行施工。炮眼深度1.6m，每茬炮割兩刀。為對飛石進行有效控制，本著“多打眼、少裝藥”的原則，炮眼間排距均定為0.6m。

3.2裝藥量的計算與起爆順序

松動爆破單孔裝藥量Q：

Q=eqgLW2nc/（1+ nc2）1/2

式中：

Q為每個炮眼實際裝藥量，kg；

e為換算系數，即爆力修正系數，取1.0～1.3；

q為標準條件下爆破每單位體積所需炸藥量，一般取0.2～0.35kg·m-3；

g為炮眼堵塞系數；

L為炮眼深度，m；

W為最小抵抗線，m；

nc為炮眼深度對炸藥消耗量的影響系數。

經計算底眼及中眼的裝藥量為0.45kg，頂眼為0.3kg。

起爆順序為先起爆底眼、次爆中眼、后爆頂眼。

松動爆破采取一次打眼、一次裝藥、分次起爆。巖石松動爆破每次爆破長度不超過7.5m（5臺支架），爆破眼數不超過35個。使用礦用二級乳化炸藥，毫秒延期電雷管。發(fā)爆器使用FD200D（A）多功能發(fā)爆器。

3.3裝藥結構

炮眼內裝藥的形式及有關參數是影響爆破效果的重要因素。目前，裝藥結構主要有三種：連續(xù)耦合裝藥、連續(xù)不耦合裝藥和空氣間隔裝藥結構，連續(xù)耦合裝藥結構一般用于露天大孔徑臺階深孔爆破，連續(xù)不耦合裝藥結構一般用于小孔徑淺眼爆破和地下工程采掘爆破，空氣間隔裝藥一般用于周邊眼光面爆破和欲裂爆破。

為了保護工作面設備不被飛石損壞為了保護綜采機不被飛石砸壞，炮孔裝藥量較少，如果裝藥全部集中在炮孔底部，爆炸產生的裂隙達不到自由面，達不到松動爆破效果。因此，應采用孔內分段裝藥，其中以底部裝藥為主，孔口附近裝少量的炸藥。

4、效果分析

通過現場實驗，淺孔松動爆破所選取的各項技術參數比較合理，爆破后巖石碎裂充分，飛石現象較少，有效保護了綜采工作面液壓支架和刮板輸送機的安全；爆破震動影響較小，爆破后工作面頂底板及煤壁影響不大，采煤機截割時比較容易。

5、結語

淺孔爆破技術在綜采工作面過斷層時的應用，有效解降低了綜采設備在強行通過斷層時設備故障率，切實緩解了礦井接續(xù)緊張的局面，提高了煤炭采出率，為綜采工作面安全、高效、快速通過斷層奠定了堅實的基礎。

參考文獻

[1]徐永忻.煤礦開采學[M].北京：中國礦業(yè)大學出版社，1991

[2]趙伏軍.松動爆破在煤礦開采中的應用.爆破，2002年02期

[3]錢鳴高.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦壓大學出版社，2003

[4]許家林.巖層采動裂隙分布理論與應用.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2003

作者簡介

張鵬出生年月：1987年2月，性別：男，寧夏回族自治區(qū)靈武市人，助理工程師，在職研究生學歷。