綜采工作面開切眼深孔預裂爆破技術(shù)的應用探討

摘 要：在煤礦開采技術(shù)手段日益完善的背景下，煤礦企業(yè)更注重安全生產(chǎn)能力的提高。根據(jù)近年來能源使用調(diào)查結(jié)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(xiàn)有淺層煤田開采已很難滿足，要求開采中向深部發(fā)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(shù)使其得以解決。文章主要以我國某地區(qū)綜采工作面開采為例，對深孔預裂爆破技術(shù)在其中的應用進行探析。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；深孔預裂爆破；應用

前言

據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，我國礦區(qū)中至少有一半數(shù)量礦區(qū)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(guān)概述與工程實例

1.1 深孔預裂爆破的相關(guān)介紹

現(xiàn)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(jié)構(gòu)在爆破中能夠成為裂隙發(fā)育體。若實際施工中發(fā)現(xiàn)不存在較大的斷層落差，而且?guī)r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(qū)為例，其在地址特征上極為復雜，整個采區(qū)中存在沖刷帶、斷層等較多，需將跳采、縮采等技術(shù)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)且使采掘緊張局面得以環(huán)節(jié)，要求引入深孔預裂爆破，通過該技術(shù)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(guān)參數(shù)，結(jié)合參數(shù)內(nèi)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(guān)技術(shù)因素等。結(jié)合該礦井生產(chǎn)實際情況，其生產(chǎn)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(chǎn)班帶來的影響減少，考慮以15m為炮孔深度，且構(gòu)造過程中可適當向上調(diào)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(guān)系為根據(jù)，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(chǔ)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(guān)鍵所在，其在保證巖體松動的同時避免產(chǎn)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(shù)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(chǔ)上結(jié)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(guān)參數(shù)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(shè)置，總計為13個15m孔深的孔。在此基礎(chǔ)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(shù)。需注意的是，實際操作中應保證放炮前將所有設(shè)備電源進行切斷，完成回風系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)，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(guān)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(fā)揮重要作用，而且無需考慮設(shè)備故障問題[4]。

3 深孔預裂爆破應用的相關(guān)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(qū)地質(zhì)條件不同，若采用統(tǒng)一的爆破參數(shù)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(guān)設(shè)備易發(fā)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(shè)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(xiàn)在：封孔質(zhì)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(chuàng)造等。

3.2 應用的具體建議

根據(jù)現(xiàn)行大多深孔爆破實踐發(fā)現(xiàn)，在未來應用中，首先應從封孔質(zhì)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(jù)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(shè)施產(chǎn)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(xiàn)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(shè)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(jié)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(shù)保障。實際應用過程中應正確認識該技術(shù)的應用原理，立足于工程實際情況，保證相關(guān)參數(shù)設(shè)置合理的基礎(chǔ)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(shè)備受損等情況采取相應的策略，并將相關(guān)的速凝劑封孔技術(shù)以及單向割煤等引入其中，以此促進技術(shù)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(shù)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(shù)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(shù)分析[J].能源技術(shù)與管理，2014，5：94-96.