深孔松动爆破技术在综放面过断层中的应用.pdf

6 0 东 晨 舛技 2 0 0 4 年 第6 期 深孑 L 松动爆破技术在综放面过断层中的应用 兖矿集团济宁三号煤矿孙宗东 孟范华周凤霞 摘要工作面断层较多， 严重影响采煤机的正常切割， 从而影响工作面的正常回采和矿井产量的提高。超深孔松动爆破技 术可以有效的解决这一问题， 从而保证工作面顺利推进， 提高矿井生产效率。 关键词工作面断层松动爆破破裂范围 济三煤矿自投产以来， 工作面回采累计过断层 1 0 0多 条。 由于断层较多， 特别是落差较大的断层， 造成采煤工作面 断层范围内出现全岩或半岩断面， 采煤机无法正常截割。当 工作面的底板距岩石顶板的距离达2 ． 2 m以一 I - 时， 可以采用 收缩和降低支架高度的方法通过； 局部小于2 m时， 可以采用 适当割底的办法通过； 对距顶板距离不足2 ． 2 m时， 且影响范 围较大的断层 ， 采用深孔预松动爆破的方法进行。 1 1 3 0 4 综放工作面概况 1 3 0 4 工作面走向长度为 1 2 2 1 ． 3 m ， 倾斜长度为 1 9 7 ． 9 m 。 煤层为山西组 3 下煤 ， 厚度 3 ． 0 6 ． 9 m ， 煤层老顶为灰白色中 砂岩， 厚 1 9 ． 4 2 7 ． 3 3 m， 直接顶为粉砂岩， 厚度0 4 ． 5 m； 直 接底为浅灰色泥岩， 厚度为0 1 ． 7 m 。工作面内为宽缓的背 向斜构造， 并伴有2 o 多条断层， 断层走向基本与煤层走向一 致， 其中几条主要断层落差在 1 一l O m之间。工作面在穿过 断层时将遇到煤层的顶板粉砂岩 ， 从揭露的断层情况看， 粉 砂岩岩性致密、 坚硬， 基本呈现水平层理， 裂隙不发育， 岩石 硬度 一1 O 。 2 超深孔松动爆破技术及其参数设计 2 ． 1 超深孔松动爆破技术 该项技术是利用密闭空间中， 条状装药结构起爆后的爆 炸能及高压气体的气楔作用， 形成一个柱状破坏松动区， 以 及孔问微差爆破的作用， 使得单孔破坏松动区相互贯通， 从 而形成一个破坏松动带， 为割煤机切割岩体创造条件。 根据工作面深孔松动爆破的特点和工作面断层影响的 情况， 可以分为三种实施方案 ①深孔连续装药与浅孔联合 爆破方案； ②深孔局部连续装药爆破方案； ③深孔局部连续 装药与浅孔联合爆破方案。 2 ． 2 超深孔松动爆破技术参数设计 预爆破措施在超前支护和液压泵站后 距工作面至少2 0 3 0 m 实施。提前准备好各种钻爆器材， 如钻机、 炸药、 雷 管、 导爆索、 塑料套管等， 按工作面推进速度 1 O n 1 ， d 计， 爆破 工作超前工作面至少2 3 天完成。 2 ． 2 ． 1 深孔爆破参数设计 深孔爆破参数分为预装药爆破和逐孔破两种， 考虑到安 全及工作面的正常生产情况， 拟采用逐孔爆破方法， 即在每 钻一孔后， 立即装药爆破， 爆破参数设计如下 根据现场钻机条件、 爆破要求和岩层中的钻进速度， 选 取炮 孔 直径 为 6 5 咖 。装药 直径采 用 标 准药 卷， 直 径 为 3 5 ra m 。为确保岩层的破碎和破裂， 炮孔深度大于需要爆破的 岩层深度 2 4 m ， 炮孔倾角根据断层具体情况和采煤要求确 定。装药结构采用水炮泥和粘土炮泥。水炮泥为每孔 3 卷。 捆扎成束后装入炮孔， 然后用粘土炮泥封孔， 粘土炮泥长度 大于2 0 0 ra m 。 2 ． 2 ． 2 破裂范围计算 因为爆破是在无 自由面情况下进行的， 因此爆破破碎的 破裂表现为爆破的内部作用， 破裂范围计算如下 装药爆破后作用于孔壁上的初始冲击压力为 专 式中 ～炸药密度， 1 ． 1 e I n 3 1 ． 1 1 0 3 k m 3 。 D - _ 炸药的爆速～D 3 7 l O re ／ s ； d c 、 分别为炸药和炮孔直径， 取为3 5 ra m和6 5 ra m ； I I 一压力增大系数， 取 n 1 0 。 将各参数的数值代入上式， 得 1 l 1 0 0 03 7 1 1 0 4 6 1 3 M P a 在爆炸冲击压力作用下， 沿炮孔径向的 下转第6 2 页 3 结论 1 五水平 和 号断层 由一 7 5 0岩巷及西边界石门 实际地质资料， 断层没有像地震勘探预测的在 一 6 4 5 水平 尖灭， 而是继续向深部延伸， 为防止五水平一采区西部 4煤 开采时断层附近发生突水， 在编制采区设计时对 4 煤中 、 断层留设防水煤柱； 在一 7 5 0西岩巷接近两断层前， 实行 边探边掘， 施工了两个探孔， 证实断层不含水、 也不导水后再 继续掘进。 2 利用地质雷达控制了 号断层的空间形态， 经探测 为一陷落柱。现准备在其周边施工钻孔， 以进一步控制该 构造的平面形态， 探查其内部结构变化和充填情况， 以便进 行注浆封堵， 解放一 7 5 0 水平在其影响范围内的后组煤。 维普资讯 6 2 东 拭晨 科技 2 O 0 4 年 第6 期 力； 导流板作用则是使进入斜烟道的烟气均匀分布， 消旋墙 安装在旋风分离器烟气流向出口处 图 2 ， 导流板安装在过 热器前斜烟道顶部 图 3 3 ． 2 消旋墙、 导流板对改善烟气分布作用 由以上消旋墙、 导流板安装示意图可知， 当旋转的烟气 流正面冲击消旋墙， 则气流动量矩大大减小， 降低旋转强度， 消除了旋转力。 消除旋转力的烟气被吸人斜烟道， 烟气流会轻微向烟道 顶部偏斜。 经过导流板导流， 使风流方面适当改变， 平滑进入 斜烟道， 均匀冲刷过热器。这样， 斜烟道的风流布置被大大 改善， 烟气均匀分布。 4 安设消旋墙、 导流板后过热器运行状况 查庄矸石热电厂两台锅炉运行。 仅半年多时间。 不同程 度的出现了过热器磨损现象， 过热器部分管子磨损严重， 而 另一侧管子积灰严重， 磨损很小 ， 磨损大的管子平均每月达 O ． 5 m m。对两台锅炉分别安设消旋墙、 导流板， 经过两个多月 运行， 经测量磨损量大的才0 ． 0 5 m m， 保证锅炉安全、 经济运 行。 上接第6 o 页 最大拉应力 a 分布特征为1 式 中 b - - 波速 比， b ； 体的泊松 比， 取 O ． 2 ， 则 b O ． 2 5 ； ； 为比例距离， 为炮孔周围任一点至药包 中心距离 与装药半径之比； 应力波衰减系数， a 2 一 L7 ． 5 1一 p 根据弹性理论 ， 由上述两式得到炮孔周 围的煤层破裂 区 范围为1 R ‘ ／ a r b 1 ． 7 5 3 2 ． 5 x 1 0 一 o ． 6 7 4 m 式中 煤体的抗拉 强度 ， 以拉压 比为 1 ／ 1 0 计 算， 则 叮 t 8 MP a ； 炮孔半径， r b 3 2 ． 5 m m 上述计算中忽略了爆生气体的准静态膨胀作用， 同时， 由爆破引起的岩体完整性下降和强度损失不仅仅局限于破 裂区范围内， 破裂区以外应力波的损伤作用以及振动效应同 样可以消弱岩体的完整性和强度， 因此。 实际的破裂半径可 能大于 0 ． 6 7 4 m 。 2 ． 2 ． 3 炮眼布置方式 结合采煤作业要求， 顶板稳定可采用双排交错布孔； 当 遇到坚硬岩层或效果不佳时。 改用三排三角布孔方式， 如图 l 、 图2 所示。 图 1 双排交错布孔 图2 三排三角布孔 2 ． 3 浅孔爆破参数设计 表 1 表 1 浅孔爆破参数设计 单位 m m 瞪 小抵抗 孔直 炮孔问排距 装药直径 炮孔深度 ， 0 0 4 2 5 0 0 5 0 0 2 5 大于岩层深度 1 0 0 1 5 0 2 ． 4 预 留岩层和煤层宽度设计 预留岩层和煤层宽度主要是考虑维持顺槽在采动前的 稳定性。预留岩 煤 柱的宽度应根据岩石 煤 的强度和顶 板压力情况而定 ， 包括工作面超前压力情况。当顶板压力情 况不很清楚时， 建议爆破松裂在 3 0 m以上， 预留岩柱宽度不 小于 3 ． O m 。根据顺槽稳定状态， 可以逐步修订预留岩柱尺 寸， 增加 或减少 厚度。预留部分的岩柱， 可以在临近工作 面前进行小孔爆破松动。 3 结论 运用深孔 松 动爆 破技 术， 1 3 0 4综 放工 作面顺 利 通 过 S F 1 1 5 断层 落差 6 ． 5 m 和 S F 1 3 1 断层 落差 l O m ， 爆破效果 影响范围近 1 0 0 m 。与以往过断层相比， 采用深孔爆破技术进 行处理后。 每班可比原打眼放炮施工多割煤 2刀， 每刀按 l O 0 0 t 计算， 比原来多生产原煤 6 2 5 0 0 t ， 因此工作面过断层深 孔爆破技术的研究， 对保证矿井的产量和提高矿井生产效率 将产生重要作用， 有益于提高整个矿井的经济效益。 维普资讯