綜采工作面開切眼深孔預裂爆破技術的應用探討

摘 要：在煤礦開采技術手段日益完善的背景下，煤礦企業更注重安全生產能力的提高。根據近年來能源使用調查結果顯示，我國當前能源總量中煤炭資源約為50%，但對于社會煤炭用量總需求來講，現有淺層煤田開采已很難滿足，要求開采中向深部發展。這種深部開采會面臨較多安全問題，以其中堅硬頂板條件為典型，成為開采的難點所在，需引入開切眼深孔預裂爆破技術使其得以解決。文章主要以我國某地區綜采工作面開采為例，對深孔預裂爆破技術在其中的應用進行探析。

關鍵詞：綜采工作面；深孔預裂爆破；應用

前言

據相關研究發現，我國礦區中至少有一半數量礦區在開采中存在較為復雜的賦存條件，其中堅硬頂板所帶來的影響作最為明顯，約有38%綜采工作面存在堅硬頂板問題。施工過程中若忽視做好堅硬頂板處理，不僅難以提高開采效率，而且易發生安全事故。在此背景下便提出了深孔預裂爆破，其在實際應用中發現對綜采工作面開采難題的解決可起到明顯的效果。因此，對深孔預裂爆破在綜采工作面中的應用研究具有十分重要的意義。

1 深孔預裂爆破的相關概述與工程實例

1.1 深孔預裂爆破的相關介紹

現行煤礦開采在處理斷層巖石方面，預裂爆破方法主要分為淺孔、深孔爆破方式。兩者都注重爆炸能量的使用，確保斷層結構在爆破中能夠成為裂隙發育體。若實際施工中發現不存在較大的斷層落差，而且巖石堅硬度較低，可直接采取淺孔松動爆破方式，但在巖石堅硬度較高且斷層落差大的情況下便需引入深孔爆破措施。但哪種方式應用下，都需注重做好孔間距、孔深、孔徑等分析，并保證裝藥量合理，這樣在應用中才能取得良好的效果[1]。

1.2 工程概況

文章在研究中主要以我國某地區為例，其在地址特征上極為復雜，整個采區中存在沖刷帶、斷層等較多，需將跳采、縮采等技術在回采中進行應用。如其中綜采工作面，包含4條超出2.5m落差的斷層，還存在2條6.3-8.8m落差的斷層。同時在回采中發現部分綜采工作面在斷層上將達到16條，其中有6條斷層超出4m的落差。這種情況下在挖進中將面臨極大的難題，整個回采進度受到嚴重影響。對此，為防止搬家倒面情況出現且使采掘緊張局面得以環節，要求引入深孔預裂爆破，通過該技術的應用使過斷層開采中效率得到大幅度提高[2]。

2 深孔預裂爆破在綜采工作面中的具體應用

以上述工程為實例，將深孔預裂爆破應用其中，可在實驗過程中確定深孔預裂爆破應用的相關參數，結合參數內容確定深孔預裂爆破的應用效果。

2.1 應用實驗分析

將深孔預裂爆破引入其中首先需計算出炮孔深度。計算中應注重做好爆破效果、鉆眼效率以及其他相關技術因素等。結合該礦井生產實際情況，其生產班主要以夜班、中班為主，推進距離控制在12.8m，此時為使生產班帶來的影響減少，考慮以15m為炮孔深度，且構造過程中可適當向上調整。其次，應確定最小抵抗線。具體推算中可以孔徑與最小抵抗線關系為根據，通常在孔徑d為90-120mm、70-80mm、60-70mm、50-60mm的情況下，抵抗線w在確定中對應的應分別為2.5-4.0m、1.8-2.5m、1.5-2.0m、1.2-1.6m。在此基礎上能夠得出，巖石堅硬度不同情況下w與d比值。最后，計算裝藥量。裝藥量的控制是深孔預裂爆破應用的關鍵所在，其在保證巖體松動的同時避免產生巖體被崩散等問題。對于裝藥量控制，若利用Q表示裝藥量，最小抵抗線利用W表示，爆破作用函數利用f（n）的且單位體積巖土爆破中炸藥量利用K表示，則有Q=KW3f（n），在此基礎上結合孔徑與最小抵抗線值，可推出該項目開采過程中以34-42kg為裝藥量。

做好相關參數確定工作后，便需選取相應的施工方法，文章主要以全液壓坑道鉆機作為施工工具，其以φ90mm為成孔直徑。進行深孔預裂爆破過程中，主要在回采中心處進行炮孔設置，總計為13個15m孔深的孔。在此基礎上進行二次爆破，通過炮孔與回采面夾角控制完成孔的布置，共計14個20m孔深的孔。為使深孔預裂爆破在綜采工作面中的效果得以提高，還需對炸藥類型進行選擇，如威力較高的乳化炸藥等。另外，在爆炸裝置應用方面主要需做好的起爆器的選擇，并合理控制炮泥裝填系數。需注意的是，實際操作中應保證放炮前將所有設備電源進行切斷，完成回風系統清理工作，且在工作面方面應保證支架不存在問題[3]。

2.2 應用效果分析

深孔預裂爆破應用下，巖石崩碎效果較高且回采效率也明顯上升。操作過程中可發現，應用深孔預裂爆破前，因巖石堅硬度較高，每班僅能割一刀，而在爆破后可達到三刀。但相比第一次爆破，第二次爆破取得的效果并不明顯。原因在于二次爆破中爆破孔深度增加，相關木楔與藥量等因素都將影響爆破效果。另外，深孔預裂爆破應用下，對于巖石處理能夠發揮重要作用，而且無需考慮設備故障問題[4]。

3 深孔預裂爆破應用的相關建議

3.1 應用中存在的問題與解決措施

實際操作過程中可發現將深孔預裂爆破用于綜采工作面上，其存在的問題主要表現在：（1）過強爆破力引起的頂板破壞，易造成頂板事故，需注重在裝藥中做好封泥工作；（2）深孔預裂爆破應用下因不同地區地質條件不同，若采用統一的爆破參數將無法得到明顯的效果，需對巖體、頂板等利用淺孔爆破進行試驗分析；（3）爆破中相關設備易發生損壞問題，如巖體拋擲或炮泥未封實，都可能使閥板、支架液管等受到損壞，需做好相應的設備保護措施。對這些存在的問題，在實際解決過程中可采取的措施主要表現在：封孔質量的控制；不耦合裝藥的應用；毫秒微差擠壓方式的引入以及人工自由面的創造等。

3.2 應用的具體建議

根據現行大多深孔爆破實踐發現，在未來應用中，首先應從封孔質量方面著手，可將錨桿加鋼板、速凝劑等封孔措施引入，可使爆破效果得到增強。其次，應以斷層巖石堅硬程度為依據進行孔深的確定，其目的在于使爆破能量能夠集中在巖石上，這樣巖石破碎效果將極為明顯，不會對綜采面設施產生破壞。再次，從裝藥角度，深孔預裂爆破應用下應注意做好裝藥工作，尤其需避免導爆索被破壞，且在封泥方面應較為密實。若在實際爆破過程中存在較多不同孔深的炮孔，建議利用分段起爆措施，可使爆破效果得到提高。最后，爆破后因巖層與煤層會出現較多大塊煤，為輸送機操作帶來極大的難題，若強制性的輸送很容易引起設備變形。若單純依托于人工清理方式，又可能造成威脅人身安全。所以應注重引入單向割煤方式，這樣大塊煤都可得到有效處理[5]。

4 結束語

深孔預裂爆破是提供綜采工作面開采效率提高的重要技術保障。實際應用過程中應正確認識該技術的應用原理，立足于工程實際情況，保證相關參數設置合理的基礎上進行操作，同時應用中還需針對其中存在的問題如頂板事故、設備受損等情況采取相應的策略，并將相關的速凝劑封孔技術以及單向割煤等引入其中，以此促進技術應用效果的提高。

參考文獻

[1]田鵬.綜采工作面開切眼深孔預裂爆破技術研究[D].太原理工大學，2013.

[2]張帥.綜放工作面開切眼深孔預裂的理論和實踐研究[D].太原理工大學，2014.

[3]郝英豪.深孔預裂爆破技術在綜采工作面過斷層中的應用[J].水力采煤與管道運輸，2013，3：48-50.

[4]劉健，劉澤功，高魁，等.深孔爆破在綜放開采堅硬頂煤預先弱化和瓦斯抽采中的應用[J].巖石力學與工程學報，2014，S1：3361-3367. [5]高振俊.哈拉溝煤礦綜采面切眼強制放頂技術分析[J].能源技術與管理，2014，5：94-96.