爆破技术在综放工作面过大断层的实践应用

爆破技术在综放工作面过大断层的实践应用编辑:中国矿业商务网来源：兖矿集团鲍店煤矿李建华，李付臣，刘东时间：2008-6-2摘要：2312综放工作面经过落差8m的断层，直接推过断层面，采取爆破松动岩石，采煤机切割松动岩石，有效地保证了工作面顺利通过断层。关键词：断层;爆破;三花眼;五花眼;正向装药1概述2312工作面位于鲍店煤矿二采区，所采煤层为山西组3层煤，厚度8．35~9．24m，一般8．71m，硬度f=3.1～3.9。顶底板情况：煤层老底由灰~灰白色中、细砂岩、粉砂岩组成，主要成分为石英、长石，泥钙质胶结，致密坚硬，f=6～10，厚度为14．01~24．24/17．71m，中间加有薄层粉砂岩。直接底为深灰色粉砂岩，主要成分为石英、长石，泥钙质胶结，裂隙较为发育，呈水平层理及缓波状层理，厚度为0．95~1．68／1．21m，f=4～6，局部为泥岩。断层情况：据工作面掘进施工揭露及原有地质资料分析，工作面共发现断层7条，F12断层落差最大，达到8m，并在轨道巷揭露，估计将延走向延长85m。为保证工作面顺利通过，矿安排巷修工区参与岩石爆破工作。对工作面内出现的岩石实施松动爆破，然后用采煤机割碎矸通过。2爆破设计2．1设计要求(1)保证工作面支架和相关设备的安全。松动爆破不能损坏溜槽、电缆槽、支架操作手柄、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，以不同合理的装药量，起到最好的效果。2．2方案确定(1)采取早班检修班和晚6点晚中班实施爆破松动，其他两个班割煤生产，破矸量大时，每班割煤2刀1．2m，破矸量小时，每班割煤3刀1.8m。(2)爆破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°，最下层炮眼角度根据溜槽的位置和下步溜槽的爬高和降低的趋势，确定炮眼的角度。2．3爆破参数的确定打眼：钻机用28式风钻，钻腿采用改造后的短钻腿。炮眼直径：Φ42mm。炮眼深度：L=L0/cosα+L1式中，L为炮眼深度，m；L为采煤步距，每班割煤走向长度，m；α为钻眼角度5°~10°，（°）；L1为钻眼超出割煤步距的长度，取0．1m。最小抵抗线w：W=(25-30)d式中，d为炮眼直径，当岩层硬度大时，取小值为1050mm，反之取大值1260mm。炮眼间排距a：a=mw式中，m为炮眼密集系数，取0．3~0．8，每排炮眼的经验数0．9~0．9m，硬岩为小数，反之大数。装药结构：采用正向装药，从里向外依次为炸药、雷管、炮泥、水炮泥、炮泥。炮泥封满，并用炮棍捣实。起爆顺序：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。2．4炮眼装药量计算使用松动炮减少煤机割岩困难，既要使岩石破碎，减少大块岩块，又不能使岩石抛出太远，要求装药量要适量。爆破为松动爆破，装药量为Q=(0．33～0．55)qv=(0．33～0．55)(0．6~0．7)L3。岩石为硬岩石，装药量每孔1~3块，最底层3块，中间2块，最上层1~2块；岩石为软岩石，装药量每孔1~2块。炸药为高强度乳胶炸药，每块450g。3实施效果经过现场精心组织，基本实现两班打眼爆破，两班生产的正规循环，但装药量有时根据岩性、岩石厚度、炮泥封堵质量等影响，调整不及时会出现岩石抛出距离远，对电缆槽有冲击，或爆破效果不好，岩石裂块大，对煤机有影响。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。经过32天工作面顺利通过该断层。4经济和社会效益4.1经济效益(1)使用爆破松动岩石法推过断层，比重新打切眼安设新工作面，既多回收煤炭资源，又节省施工切眼、安装工作面的巨大费用和时间。(2)经济效益对比：过断层费用=炸药雷管等爆破费用+打钻费用+煤机增加切割头费用=12（万元）；重新施工切眼和安装费用185万元；可节约费用：185-12=173（万元）。4.2社会效益(1)采用爆破法过大断层在鲍店煤矿为首次，此次过断层成功，为此项技术积累了经验教训，为以后类似工程施工打下了基础。(2)以前遇到大断层基本上为重开切眼，此次使用爆破技术顺利通过断层，为采煤工艺改革提供了新的技术支持。(3)爆破技术在采煤工作面过大断层得到实践应用，说明使用爆破法过大断层是可行的。根据岩石性质、采煤工艺和爆破环境合理优化爆破各参数，使之达到理想效果，是爆破施工的关键技术。第一作者简介：李建华（1970—），男，1992年毕业于徐州煤炭工业学校矿井地质专业，现任鲍店煤矿生产技术科工程师，从事采矿工程工作回采工作面平推硬过断层冒顶事故的技术分析及防范编辑:中国矿业商务网来源：中国矿业商务网时间：2008-12-17董利(沈阳煤业集团西马煤矿,辽宁灯塔111302)摘要:通过对回采工作面遇有断层引起冒顶事故技术分析,结合西马煤矿实际生产环境和相关理论依据,制定出切合实际的平推硬过回采工作面地质断层和预防冒顶事故的安全技术措施。关键词:回采工作面;平推硬过;冒顶事故;安全技术措施中图分类号:TD355文献标识码:B文章编号:1003-496X(2006)12-0035-02在煤矿生产过程中,回采工作面遇有落差大于采高的走向断层,可以断层为界,将工作面分为上下二段,开掘中间顺槽进行回采。对于回采工作面遇有断层落差大于采高的倾斜断层,则要另掘开切眼,使其搬到新工作面再进行回采。但无论是哪种断层,落差小于煤层高度时,一般在煤层高度的1/3~1/2,应采取平推硬过的方法回采。由于断层破坏了工作面顶板的完整性,所以必将引起顶板压力的变化和重新分布,使工作面的顶板维护较难,甚至导致冒顶事故的发生。因此,在生产技术管理上要相应的采取措施,防止因顶板压力的变化造成回采工作面冒顶事故的发生。1回采工作面遇有断层引起的冒顶事故技术分析根据西马煤矿回采工作面冒顶事故的分析,因断层面发生的冒顶所占比例达40%以上,而多数冒顶事故是发生在工作面与断层斜交或与断层平行的断层交面附近。由于煤层采高及落差不同,对采煤的影响各异。实践证明,倾斜断层和斜交断层对工作面顶板压力影响较大,平推硬过时,极易发生冒顶事故。回采工作面遇有断层发生冒顶事故,从技术上分析主要原因有以下几个方面。(1)断层破坏了顶板的完整性,使煤层伪顶、直接顶、老顶均受到破坏,造成直接顶难以形成整体,难于维护,老顶失去平衡。受采动影响,工作面压力增大。特别是老顶受断层的影响,其压力不是直接作用在煤壁和采空区充填物上,沿着断层面滑动而失去“铰接”状态。这时,单位面积的顶板压力必然要在断层带明显增大,如按正常支护强度回采,其压力超过一定的值,必然造成由于支护强度不够而发生的冒顶事故。(2)理论分析。正常的工作面老顶垮落步距是根据不同的煤层顶板岩性而有一个定值。老顶给予支架的压力计算公式为:Q1=1/2H1L1R式中H1———直接顶和老顶的厚度;L1———老顶破断周期距离;R———岩石密度。上述公式说明L1的距离超过一定的值,老顶给予支架Q1的压力则加大,就要采取强制放顶或加强支护措施。强制放顶主要是打眼放炮,使其顶板垮落,加强支护措施主要是采取打石带、木垛及切顶线打戗柱抬棚等,增强支架的稳定性,防止顶板离层,而使老顶来压时,支架有效的支撑顶板。遇有断层的回采工作面,如果岩石容重RI不变,周期来压距离L1相同,则由于受断层破坏煤层上方岩石厚度增大,即H1增大。必定导致作用于支架的压力Q1的增大。所以,当遇有断层时,老顶给予支架的压力的显现要比正常来压强烈,这一点被现场实践证明。从矿压理论方面来讲,老顶压力并不是全部由工作面承担的,其数值大小也很难定量、计算和分析,引入公式仅仅说明当工作面平推硬过断层时,老顶的压力明显增大,对工作面影响最大,造成工作面回采冒顶的可能性也最大。(3)技术上的原因。在对工作面平推硬过断层的技术措施编制时,制定过断层的加强支护和回收放顶的严密措施,也是在技术管理上确保工作面过断层不产生冒顶的重要技术手段。(4)生产管理上的原因。通常跨越断层时,顶板破碎,起伏不平,煤层变化很大,给生产管理带来了困难。在生产任务比较重的情况下,往往忽视了工程质量,使工作面顶板条件恶化。另一方面,断层赋存于各个工作面,并不是遇断层就冒顶,所以人们思想上麻痹大意,有时仅凭直观的观察顶板和断层的裂隙,忽视了加强支护及管理,因而发生冒顶事故。这主要是因为人们对断层切割顶板、破坏顶板及顶板压力失去平衡等重要因素认识上的不足。2工作面平推硬过断层预防冒顶的主要技术措施预防工作面过断层冒顶,首先要选择合理的顶板管理方式和支护形式,确定合理的支护密度,选择合理的支柱型号,使其顶板下沉量小,使工作面所有的支架都要处于稳定的受力工作状态,并有较好的稳定性。(1)在条件允许的情况下,尽可能避免工作面煤壁与断层之间平行时进行回采。工作面与断层交角要大于20°,以缩小工作面暴露断层的面积,以利于维护。(2)打木垛或石带维护。打木垛或石带维护的方法是沿着断层在工作面暴露的长度每隔5~10m打一个,随采随移。直至断层面甩至切顶线外为止。目的是稳定支柱,加强工作面支护强度,防止顶板离层推垮工作面。(3)架设戗柱支护。架设戗柱支护的方法是沿着切顶排打戗柱进行维护。可以隔一柱打一戗柱,也可以连续打不间隔。如顶板压力比较大,断层破坏比较严重时,打戗柱和石带,木垛可以配合使用。具体的要求视情况,在作业规程上可以规定。(4)调整控顶距离和放顶步距。回采工作面平推硬过断层时,断层段落适当增加控顶距离,合理确定放顶步距,以便一次回收完断层在空区盘的支柱,对安全生产也比较有利。但回收前,断层的煤壁侧不能小于最小控顶距,即保持作业规程规定的最小控顶距。断层空巷侧应回收的支柱,最后一次回收不得少于两排支柱。但是,也不得超过三排。从现场经验看一次回收保持2~3排最好。(5)超前断层支护位置。在遇有断层时,为了不影响工作面的正常开采和回采,断层附近应超前处理,即断层附近提前开掘,一般超前工作面支护一巷即可。支护形式如图1。处理断层时要打浅眼,少装药,零打零放。(6)其它措施。过断层加强顶板支护,防止顶板事故,防止冒顶或局部落石,维护工作面支护的稳定十分重要。根据煤层赋存条件,地质构造的情况,图1支护形式图在生产实际工作中还有如下措施:①断层下加密支柱,增加支撑力;②架抬棚或使用长柱帽维护断层破碎带,防止漏顶和破坏顶板的完整性。总之,平推硬过断层,在回采工艺上不仅仅局限于上述措施,一些特殊的要求和具体做法仍然很多,本报告不再作探讨。3结论平推硬过断层回采是提高回采率,降低掘进率,保证采掘接续的途径之一。为了防止回采工作面过断层冒顶,针对煤层赋存条件,提出的预防冒顶的具体措施。实践证明这些措施在现场应用中是行之有效的。防止因断层而冒顶的发生。在不同条件的情况下,应根据具体情况,按着现场的实际情况有选择的应用。编制好安全技术措施,才能保证回采工作面跨断层的顺利进行,实现安全生产。作者简介:董利(1968-)男,辽宁沈阳人,辽宁工程技术大学在职研究生,现任沈阳煤业(集团)有限责任公司西马煤矿副矿长,长期从事综采技术和管理工作。综采放顶煤工作面的顶板控制编辑:中国矿业商务网来源：中国矿业商务网时间：2008-12-15乌兰井田位于贺兰山北段煤田呼鲁斯太矿区的北端，井田内下二叠统山西组3#煤为井田内的特厚煤层，煤厚平均为9.95m。煤层结构复杂，有夹矸2～18层，一般有1～10层夹矸，上部距顶板1m左右有一层高岭石泥岩，厚度在0.8m左右，分布范围广，沉积稳定。煤层变异系数0.42，为较稳定煤层。煤层顶板为粉、细砂岩，底板为砂岩。煤层倾角平均24°。1综合开采技术在3#煤层中的应用3#煤层为乌兰矿的主采煤层，占全部储量的42%，1992年11月～1993年3月，该矿在33#煤层中进行综采放顶煤开采工业性试验，经有关专家组成的技术鉴定委员会