林昌瑞

(福建能源集團(tuán)永安煤業(yè)有限責(zé)任公司京東煤礦,福建三明 366102)

提高炮采工作面塊煤率爆破技術(shù)研究

林昌瑞

(福建能源集團(tuán)永安煤業(yè)有限責(zé)任公司京東煤礦,福建三明 366102)

塊煤價格和銷路說明了塊煤率是影響煤礦經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。本文首先分析制約炮采面塊煤率的重要因素,重點(diǎn)論述提高炮采工作面塊煤率的爆破技術(shù),對今后煤礦企業(yè)提高炮采工作面塊煤率具有一定的借鑒意義。

炮采 塊煤率 煤層特征 爆破參數(shù)

眾所周知,塊煤價格高、銷路好,特別是無煙煤,硬度較高,含硫低,灰分小,發(fā)熱量高,熱穩(wěn)定性好,塊煤的售價是粉煤價格的2—3倍。由于地質(zhì)條件及賦存情況復(fù)雜,福建省普遍應(yīng)用炮采工藝,可采塊煤一般為緩傾斜、急傾斜薄煤層,采高低,工作面空間有限,人員在工作面內(nèi)作業(yè)和設(shè)備移動困難,工作面內(nèi)作業(yè)條件差,勞動強(qiáng)度大;薄煤層煤質(zhì)較硬,尤其塊煤更是堅硬,火工材料的噸煤消耗量大,回采成本高。探討塊煤率問題,就是要在勞動生產(chǎn)率不降低、成本不提高和勞動強(qiáng)度不增大的前提下,尋求提高塊煤率方法措施。因此,研究薄煤層開采,優(yōu)化炮采工藝,提高塊煤率,對于提高經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。

1 制約炮采面塊煤率的要素

1.1 炮采塊煤率受到爆破參數(shù)的制約

炮采工作面塊煤率受到爆破參數(shù)的影響。而關(guān)鍵的爆破參數(shù)是最小抵抗線、微差時間、起爆形式、裝藥構(gòu)造、裝藥量等,而選用爆破參數(shù)的原則是對爆破技術(shù)原理的控制。在進(jìn)行爆破的時候,仔細(xì)地思考和認(rèn)真地推敲,科學(xué)地選用和實(shí)時性地調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)最為理想的爆破效果,實(shí)現(xiàn)最大的塊煤率。

1.2 炮采塊煤率受到支承壓力的制約

在采出煤層之后,源自上覆巖層的垂直壓力和重量重新地分布在圍巖應(yīng)力的范圍之內(nèi),且作用于矸石、巖層、煤層之上,使得支承壓力形成。針對煤層強(qiáng)度與采掘深度條件的不同,采場附近煤層上支承壓力也存在差異,一般劃分成出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力場的分布、出現(xiàn)塑性破壞區(qū)的分布,單一的彈性分布這幾種。單一的彈性分布在煤壁邊上的壓力高峰在增加的煤壁距離影響下根據(jù)負(fù)指數(shù)曲線遞減的。在如此的分布范圍之內(nèi),煤層的狀態(tài)是彈性壓縮的,并沒有收到破壞。爆破單一彈性分布煤層的時候,煤體不容易破碎,能夠?qū)崿F(xiàn)高的塊煤率。由彈性區(qū)與塑性區(qū)組成的塑性破壞區(qū)壓力分布始于煤壁逐步地提高,煤層受到了破壞。爆破這種煤層,煤體容易破碎,只能實(shí)現(xiàn)比較低的塊煤率。出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力場分布指的是煤壁周圍內(nèi)應(yīng)力場中支承壓力伴隨著工作的推進(jìn),壓力峰值的位置逐步地往煤壁移動,進(jìn)而使壓力收縮的內(nèi)應(yīng)力場分布形成,這種情況下表現(xiàn)為內(nèi)能在卸載影響之下的塑性流變與彈性釋放效應(yīng)。這個時候?qū)嵤┍?煤體會比較容易破碎,僅僅實(shí)現(xiàn)比較低的塊煤率。

1.3 炮采塊煤率受到地質(zhì)構(gòu)造的制約

構(gòu)造運(yùn)動會導(dǎo)致煤層的破壞和破裂。不同巖層的接觸、裂隙、褶曲、解理、層理、斷層等都涵蓋在破壞的范圍之內(nèi),被叫做弱面。針對爆破性來講,爆破性受到弱面的制約,這體現(xiàn)為:弱面造成爆生氣體與壓力泄露,使爆破性能降低,不利于實(shí)現(xiàn)理想的爆破效果;弱面使巖體的完整性受到破壞,讓巖體由弱面位置崩落和破裂。并且弱面可以使爆破應(yīng)力波的反射效果改善,進(jìn)而使巖石的破碎率提高。通常,順著或是平行巖層裂隙、層理的爆破難度較大,而塊煤率較大;而垂直裂隙、層理進(jìn)行爆破的時候,塊煤率比較低。煤體風(fēng)化較為嚴(yán)重的情況下,容易破碎,在進(jìn)行爆破之后,實(shí)現(xiàn)的塊煤率比較低。

1.4 炮采面塊煤率受到煤層強(qiáng)度的制約

內(nèi)在要素是媒體的力學(xué)特性,也是最為主要的制約塊煤率的要素,越高的強(qiáng)度,爆破之后有著越好的完整性。在相同爆破應(yīng)力的制約下,煤體的抗剪、抗拉、抗壓強(qiáng)度越大,愈不容易破碎,塊煤率愈高。無煙煤有著比較大的硬度,在實(shí)施爆破處理的時候,無煙煤有著較高的塊煤率。

2 提高炮采工作面塊煤率的爆破技術(shù)

2.1 合理地選擇爆破參數(shù)

爆破采煤所要求的技術(shù)是:應(yīng)當(dāng)根據(jù)參數(shù)實(shí)施爆破,使裝藥量減少,以及往空中拋煤減少;在進(jìn)行爆破的時候,盡可能地確保不損傷和不崩倒支柱;使煤礦破碎性降低,實(shí)現(xiàn)較高的塊煤率;確保頂板的安全性,以及使工人的作業(yè)環(huán)境改進(jìn)和完善。在正確地理論計算基礎(chǔ)之上的爆破參數(shù)選用是確保實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)的前提條件。為了對最為理想的爆破參數(shù)進(jìn)行確定,要求對單位體積煤層的炮孔裝藥量、最小抵抗線、炮孔間距、炮孔深度、煤層耗藥量等進(jìn)行準(zhǔn)確地計算,在這個前提條件下,選用適宜的布孔形式,將起爆的順序與微差時間計算出來,從而將不耦合系數(shù)得出。借助不耦合裝藥技術(shù),可以使粉碎區(qū)域的范圍減小,進(jìn)而使塊煤率提高、使壓力的作用影響時間延長,以及使炮孔壁上的爆炸壓力降低。

2.2 塊煤夾粉煤層開采技術(shù)

對于底板是粉砂巖和頂板是砂質(zhì)泥漿的塊煤夾粉煤層粉煤,炮孔的布置是單排眼并且借助風(fēng)鎬實(shí)施落煤,為了使塊煤的受到的直接破碎影響減小,在粉煤當(dāng)中布置炮孔,借助爆破震動塊煤以及通過爆破裂隙,風(fēng)鎬落煤。

2.3 提高塊煤率的技術(shù)

提高塊煤率的關(guān)鍵技術(shù)是:為了在煤體當(dāng)中更加合理地布置炸藥,能夠布置成為五花眼和三花眼,裝藥要少和打眼要多,讓煤層得到適合的爆破沖擊效果,實(shí)現(xiàn)比較高的塊煤率;為了防止高應(yīng)力過度地破碎煤體,應(yīng)當(dāng)選擇科學(xué)的炮眼起爆次序,以使疊加的爆破應(yīng)力波減少;為了使爆破的影響減小,能夠借助風(fēng)鎬落煤,以使爆破所使用的藥量減少;為了使煤體的破碎減少,能夠借助小藥卷炸藥實(shí)施爆破,以使不耦合系數(shù)提高,減少孔壁煤體受到的爆炸力;在輸送煤塊的時候,借助滿溜槽進(jìn)行溜煤,以使煤塊碰撞減小。

3 結(jié)語

總之,在生產(chǎn)塊煤的過程中,一系列的要素制約著塊煤率,其中,塊煤層本身的特性體現(xiàn)著主導(dǎo)性的功能,它關(guān)乎自然塊煤率的多少。針對炮采工作面,炸藥的分布與使用的炸藥量又對爆破開采塊煤率的大小產(chǎn)生制約。對于急、緩傾斜薄煤層的開采煤塊,能夠總結(jié)為三種,也就是條塊塊、粉夾塊,塊夾粉。因?yàn)閴K煤層的差異,其也存在比較差別比較大的特性,因此需要結(jié)合綜合性的經(jīng)濟(jì)效益,對異樣塊煤層的爆破開采塊煤率范圍進(jìn)行確定。結(jié)合塊煤的實(shí)際生產(chǎn)情況來講,塊煤率的提高,一方面應(yīng)當(dāng)對塊煤炮采工作面的現(xiàn)狀進(jìn)行綜合考慮,探究異樣塊煤層最為理想的爆破單位耗藥量,另一方面是結(jié)合塊煤層的改變狀態(tài)對炮眼進(jìn)行靈活地布置。

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[2]秦明武.控制爆破[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993．

[3]黃寅生.爆破技術(shù)[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,2002．

[4]史雅語.工程爆破實(shí)踐[M].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2002．

林昌瑞(1986—),男,漢族,福建省尤溪縣人。2011年畢業(yè)于龍巖學(xué)院采礦工程專業(yè)?，F(xiàn)在福建能源集團(tuán)永安煤業(yè)有限責(zé)任公司京東煤礦從事煤礦采礦技術(shù)管理工作,助理工程師。