首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工程综合论文 > 矿业工程论文 > 松动爆破辅助破坚硬岩层在采煤工作面过断层中的应用

松动爆破辅助破坚硬岩层在采煤工作面过断层中的应用

2025-05-25 51 上传者：管理员

摘要：针对采煤工作面过断层期间采煤机截割坚硬岩层时面临的牵引速度缓慢、磨损严重等问题，以3805综采工作面过断层为工程背景，提出通过松动爆破辅助采煤机截割坚硬岩层，以提高采煤机割岩效率及采面回采效率。结合3805综采工作面现场条件，提出采用两级斜孔掏槽松动爆破方案辅助破岩，并具体给出爆破方案。现场应用后，松动爆破区岩体完整性明显降低，同时未出现飞矸或破碎岩石损坏液压支架、刮板输送机等设备的情况；采煤机截割磨损量降低约20%，采面推进速度由1.6 m/d提升至2.85 m/d。工程实践表明，3805综采工作面采用的松动爆破方案效果显著，可为采面安全快速过断层创造良好条件。

关键词：
坚硬岩层
断层
松动爆破
煤炭生产
采煤机
加入收藏

随着煤炭开采范围及深度的不断增大,煤炭生产受断层等地质构造的影响更趋显著｡在断层上下盘错动影响下,顶板或底板岩层可能会侵入煤层,不但破坏煤层的连续性,而且断层影响区顶底板往往较为破碎[1]｡如何安全高效地回采过断层,是采煤工作面煤炭回采中需要解决的现实问题,现阶段,对于落差及影响范围较小的断层,一般采取调整采高或平推硬过的方法过断层;对于落差较大的断层,通过优化巷道布置或采区设计规避;对于无法规避的大落差断层,采用重新开切眼或跳采的方法过断层;对于落差不太大的断层,通过采煤机截割方式硬过断层,同时可采用松动爆破方式提高过断层效率[2-4]｡山西A矿3805综采工作面回采范围内断层构造发育,受断层上下盘错动影响,煤炭开采期间常遇半煤岩或全岩的情况｡同时由于3805综采工作面回采的3#煤层顶底板以坚硬的砂岩为主,采面过断层期间采煤机磨损严重,不仅增加了开采成本,还降低了回采效率｡考虑到3805综采工作面设备布置集中､设备与断层距离较近,提出采用松动爆破方式弱化断层影响区的坚硬岩层,提高采面过断层效率,为煤炭高效回采创造良好条件｡

1、工程概况

3805综采工作面对应地面无建筑物､水体等｡采面北侧为采区回风下山,南侧为矿井采区边界,东侧为圈定的3806工作面(实体煤),西侧为3804采空区｡3805综采工作面上覆75~113m为2#煤层2804､2805采空区｡3805综采工作面回采的3#煤层埋深为460m,厚度为3.2m,倾角为3°,顶底板岩性为砂岩､泥灰岩､碳质泥岩､泥岩及细粒砂岩｡3#煤层顶底板岩性参数如表1所示｡

表13#煤层顶底板岩性参数

3805综采工作面设计走向､倾向长度分别为790､159m,配备的主要开采设备为7LS7型双滚筒采煤机､ZY9600/25.5/50D型液压支架､SGZ1000/3×855型刮板输送机､SZZ1200/525型转载机及PLM3500型破碎机等,采煤机单刀进尺为0.86m,设计每天割5刀,推进速度为4.3m/d｡3805综采工作面回采范围内断层构造发育,根据回采巷道掘进揭露､钻探及物探资料,采面开采范围内主要发育有F101､F102､F103､F104等断层,断层走向与采面推进方向平行或斜交｡3805综采工作面主要断层参数如表2所示｡

表23805综采工作面主要断层参数

2、采煤工作面过断层松动爆破方案设计

采煤工作面过断层常用的松动爆破布置方案有掏槽爆破和无掏槽爆破2种方式,爆破孔均为浅孔,可降低松动爆破对采面推进及开采设备的影响｡掏槽爆破相较于无掏槽爆破具有下述特点[5-7]:1)引起煤炭开采设备损坏等的情况较为少见,有助于提升采面推进效率;2)一次爆破孔少,过断层期间需多次爆破｡从保护开采设备及降低松动爆破对开采的影响等方面考虑,并结合以往采面过断层松动爆破经验,提出在3805综采工作面过断层期间采用两级斜孔掏槽松动爆破方案｡

3805综采工作面回采过断层期间布置的掏槽浅孔孔径为42mm,孔深为2400mm,排距为800mm,间距为1200mm｡掏槽浅孔内装入1.0kg三级煤矿许用乳化炸药,装药结构如图1所示｡

图1掏槽浅孔装药结构示意图

3805综采工作面内最多布置9排爆破孔｡其中1#及2#类型钻孔均为掏槽眼,孔深为2600mm;3#､4

及5#类型钻孔均为破岩眼,孔深为1800mm｡爆破孔布置方式如图2所示,爆破孔参数如表3所示｡

图2爆破孔布置示意图

表3爆破孔参数

图3松动爆破后现场图

3、工程应用效果分析

在3805综采工作面采用松动爆破方式辅助过断层后,侵入3#煤层的泥灰岩得以成功弱化,从而提升了采煤机破岩效率,提高了采煤工作面推进速度｡

3.1岩体弱化效果

在泥灰岩及其邻近的煤体中布置钻孔进行爆破,爆破后泥灰岩中邻近的2个钻孔间会形成相互连通的裂隙,爆破孔周边700m范围内裂隙发育｡对断层影响区内的坚硬泥灰岩进行松动爆破后,岩层的强度及完整性得以显著降低｡松动爆破后现场情况如图3所示｡

3.2采面回采情况

3805综采工作面采用采煤机截割+松动爆破方式过断层,坚硬泥灰岩松动爆破期间未出现飞矸或破碎岩石损坏液压支架､刮板输送机等设备的情况;同时松动爆破影响范围内煤层顶板未出现明显破碎或冒落情况｡采用的松动爆破方案未给采面设备及顶板管理带来影响｡

采煤机在松动爆破区域内截割时,截割齿磨损量较松动爆破前降低约20%,采煤机牵引速度保持在0.5~0.8m/min,可快速截割断层影响区岩层｡采面在断层影响区内每天仍可割3刀煤,推进速度可保持在2.58m/d;未进行松动爆破时,由于采煤机截割泥灰岩效率低,采面推进速度基本在1.6m/d以内｡这表明松动爆破后,采煤机可快速截割断层影响区坚硬岩层,断层对采面回采影响较小,推进速度显著提升｡

4、结论

1)3805综采工作面回采区内,受F101､F102､F103､F104等断层影响,顶板坚硬泥灰岩侵入回采的3#煤层｡受泥灰岩强度大､完整性好及坚硬等因素影响,采煤机截割难度高､磨损严重且截割速度缓慢,这是制约采面安全高效回采过断层的主控因素｡

2)结合3805综采工作面现场条件,提出采用松动爆破方式弱化泥灰岩,从而提升采煤机破岩效率,对3805综采工作面断层影响区松动爆破孔布置方案进行了详细设计｡现场应用后,泥灰岩裂隙发育程度显著提升,同时未出现飞矸､破碎岩石损坏刮板输送机等设备的爆破异常情况｡

3)在3805综采工作面松动爆破区内回采时,采煤机截割齿磨损量较松动爆破前降低约20%,采煤机破岩期间牵引速度可保持在0.5~0.8m/min,过断层期间采面保持2.58m/d的推进速度,工程应用效果显著｡

参考文献:

[1]牛伟旗.巷道过断层群区施工工艺及支护技术[j].山东煤炭科技,2023,41(7):113-115.

[2]杨凯.深孔爆破技术在晋北煤业采面过断层中的应用[j].江西煤炭科技,2023(2):116-119.

[3]张晓东,刘智敏,李建国,等.浅孔､中深孔联合松动爆破过综采面复杂地质构造带技术[j].煤矿现代化,2022,31(4):1-4.

[4]李燕伟,李雁辉.松动爆破在增子坊矿采面过断层中应用实践[j].江西煤炭科技,2022(1):65-67.

[5]王雁南.综采工作面过断层回采工艺研究[j].山西冶金,2021,44(4):107-108.

[6]郭建明.松动爆破技术在15101综放面过断层时的应用[j].煤,2021,30(9):28-29.

[7]张和平.松动爆破在采面过断层辅助破岩中的应用[j].山西能源学院学报,2021,34(1):6-7.