趙志鵬

(山西西山礦業(yè)管理有限公司，山西 太原 030053)

主要針對靜態(tài)破碎技術(shù)在綜采過斷層中的應(yīng)用進(jìn)行分析和闡述，具體介紹了靜態(tài)破碎技術(shù)設(shè)計(jì)、靜態(tài)破碎技術(shù)在綜采過斷層中的施工及其效果。

靜態(tài)破碎技術(shù)；綜采過斷層；應(yīng)用；分析

引 言

新時(shí)期下，隨著我國煤礦開采的不斷深入，開采環(huán)境也出現(xiàn)了較大變化，同時(shí)，煤層條件也更加趨于復(fù)雜。當(dāng)前，我國在煤礦開采中主要采用機(jī)械式開采，但是在遇見斷層的時(shí)候，機(jī)械設(shè)備難以進(jìn)行有效推進(jìn)，需要采用其他方式進(jìn)行開采。通常情況下，在遇見斷層的時(shí)候，需要將設(shè)備進(jìn)行部分拆除，利用鉆研進(jìn)行爆破作業(yè)，然后重新組裝機(jī)械設(shè)備，進(jìn)而繼續(xù)開采工作。這種方式具有以下幾點(diǎn)缺陷：第一，其作業(yè)時(shí)間較長；第二，在爆破過程中，難以對飛石進(jìn)行有效控制，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備被砸壞的情況；第三，爆破作業(yè)容易誘發(fā)煤塵爆炸以及瓦斯爆炸等情況，進(jìn)而對開采人員的人身安全帶來威脅。近些年，隨著我國煤礦開采技術(shù)的快速發(fā)展，靜態(tài)破碎技術(shù)逐漸應(yīng)用于綜采過斷層中，并且取得了良好的應(yīng)用效果。

靜態(tài)破碎技術(shù)主要是利用破碎劑的膨脹效果，對孔壁施加一定的壓力，當(dāng)壓力大于巖石抗拉強(qiáng)度之后，巖石會(huì)被有效破碎。基于其工作原理，在無飛石、無沖擊波以及無振動(dòng)的環(huán)境下，可以有效將巖石破碎，并且具有較強(qiáng)的可靠性和安全性。在上世紀(jì)八十年代，靜態(tài)破碎技術(shù)開展應(yīng)用于礦石開采工作中，經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，靜態(tài)破碎技術(shù)已經(jīng)在設(shè)備拆除領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和推廣，但是在過斷層綜采工作中依然沒有得到大范圍的應(yīng)用。

1 靜態(tài)破碎技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 鉆孔布置

鉆孔布置主要分為以下2種方法：第一，一次掏槽法，其屬于一種全斷面破碎方法，即在斷層中鉆出破碎孔和空孔，利用其空間開展一次破碎工作，一次掏槽法對空孔間距具有嚴(yán)格要求，其間距<250 mm，同時(shí)，該方法雖然節(jié)省時(shí)間，但是對空面具有一定要求，需要鉆鑿數(shù)量較多的空孔，因此，該方法比較浪費(fèi)物力和人力；第二，分次掏槽法，其具體分為半楔形掏槽法和直眼掏槽法，其中半楔形掏槽法對鉆孔孔徑具有統(tǒng)一要求，在巷道下半部進(jìn)行水平鉆孔，然后注入靜態(tài)破碎劑開展破碎工作，該方法主要利用水平空孔以及破碎劑破碎巖石，但是其也具有一定的缺陷，容易導(dǎo)致藥劑沖孔；直眼掏槽法是先鉆取一個(gè)60 mm的空孔，然后在其周圍布置掏槽孔，孔距保持在200 mm左右，然后注入破碎劑，對巖石進(jìn)行破碎，該方法經(jīng)濟(jì)適用、操作簡單，工作效率要比半楔形掏槽法更高，其孔眼布置如137頁圖1所示。

1.2 藥劑選擇

靜態(tài)破碎屬于一種無震破碎以及無聲破碎，其是一種無污染、無毒害、無粉塵、無噪音、無振動(dòng)、低爆力、低爆速的新型爆破技術(shù)。靜態(tài)破碎主要使用破碎劑，其屬于一種可生成膨脹效果的結(jié)晶體，體積最大可以增大三倍，產(chǎn)生強(qiáng)大的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，進(jìn)而完成巖石破碎作業(yè)。由于過斷層巖石更加堅(jiān)硬，一定要選擇膨脹能力較大的破碎劑，如果孔徑較大，需要的破碎劑就更多，其破碎效果也更好。通過對市場破碎劑的性能進(jìn)行分析對比，“超力牌”破碎劑其膨脹性能更好，其反應(yīng)時(shí)間可以在1 h之內(nèi)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。

圖1 直眼掏槽法孔眼布置

1.3 鉆孔直徑

鉆孔直徑直接影響破碎效果，如果直徑較小，難以充分發(fā)揮靜態(tài)破碎劑的效果，如果直徑過大，容易導(dǎo)致沖孔的情況出現(xiàn)。因此，工作人員在進(jìn)行鉆孔工作的過程中，一定要合理選擇鉆頭，進(jìn)而保證鉆孔直徑滿足工作要求[1]。

2 靜態(tài)破碎技術(shù)在綜采過斷層中的施工

2.1 具體施工工序

靜態(tài)破碎技術(shù)在綜采過斷層中的施工工序主要分為以下3步：第一，根據(jù)技術(shù)應(yīng)用要求進(jìn)行鉆鑿工作，保證鉆孔直徑滿足工作要求，在高質(zhì)量完成萬鉆孔工作后，在其周邊布置藥孔。在破碎過程中，空孔為巖石破碎提供了臨空面，其深度要大于裝藥孔深度，同時(shí)，直徑越大破碎效果越高，越有利于發(fā)揮靜態(tài)破碎劑的功效；第二，注入靜態(tài)破碎劑組織進(jìn)行破碎工作，當(dāng)破碎劑將巖石徹底破碎后，工作人員要利用小風(fēng)鎬將破碎巖石剔除掉，進(jìn)而擴(kuò)寬工作空間，為下一步工作奠定基礎(chǔ)；第三，鉆鑿崩落孔，在工作人員使用破碎劑完成破碎工作后，要通過割煤機(jī)，將破碎的巖石塊進(jìn)行分割，進(jìn)而將其輸送出去。

2.2 鉆孔技術(shù)

第一，工作人員要根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，對鉆孔直徑以及孔口位置進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證位置偏差在±50 mm之內(nèi)，孔底位置偏差要保證在200 mm之內(nèi)；第二，要使用鑿巖機(jī)或者錨桿鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，保證孔道方向略向下傾斜，孔底要保證在孔口之下，并且用清水持續(xù)鉆進(jìn)，減壓、慢速以及大水量開孔，進(jìn)而確保鉆孔質(zhì)量符合技術(shù)要求；第三，在更換鉆桿的過程中，工作人員要對鉆桿進(jìn)行仔細(xì)檢查，保證其不出現(xiàn)彎曲、損傷的情況，確保中心水孔通暢、不堵塞；第四，工作人員在完成鉆鑿工作后，要將鉆孔內(nèi)的殘留余渣和余水用高壓風(fēng)機(jī)清理干凈，并且保證孔口干凈沒有殘留石渣[2]。

2.3 裝藥技術(shù)

第一，在組織施工之前，工作人員要對現(xiàn)場靜態(tài)破碎劑進(jìn)行反應(yīng)試驗(yàn)，并且根據(jù)藥劑的反應(yīng)時(shí)間制定施工參數(shù)，進(jìn)而確保施工安全以及施工質(zhì)量；第二，在灌輸破碎劑之前，要在破碎劑中摻入一定比例的水，將其攪拌成糊狀，通常加入水的比例為30%左右，將攪拌好的糊狀迅速倒入孔中，用桶桿將其捅實(shí)，將黃泥制作成條狀，塞入到孔中。需要注意的是，一定要確?？變?nèi)破碎劑處于密實(shí)的狀態(tài)下，如果選擇藥卷方法進(jìn)行裝填，要保證藥卷經(jīng)過有效浸泡，并且逐條裝入到孔口中，將其充分搗實(shí)；第三，工作人員要裝填破碎劑的過程中，要保證裝填孔數(shù)適當(dāng)，并且按照要求對破碎劑進(jìn)行攪拌，防止出現(xiàn)浪費(fèi)的情況；第四，裝填破碎劑從最開始的準(zhǔn)備工作到灌裝結(jié)束，一定要嚴(yán)格控制整個(gè)過程的施工時(shí)間，根據(jù)破碎劑的反應(yīng)時(shí)間將其控制在5 min之內(nèi)；第五，在操作過程中，主要采用以下2種方法對破碎劑反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行有效控制：第一，控制破碎劑的溫度和攪拌水的問題，保證其溫度在17 ℃左右；第二，在拌合水中摻入一定量的抑制劑；第六，在裝填破碎劑過程中，工作人員需要佩戴防沖孔眼鏡，并且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成裝填工作，在完成后要立即撤出工作現(xiàn)場，防止沖孔對工作人員造成傷害，保證工作人員的安全。

3 施工效果

以A煤礦企業(yè)為例，對靜態(tài)破碎技術(shù)的應(yīng)用施工效果進(jìn)行分析。該煤礦位于我國山東省境內(nèi)，其斷層圍繞在斷層四周，在礦井內(nèi)，發(fā)現(xiàn)大量的斷層條，褶曲與斷層并存，其斷層巖石主要又砂巖組成，其硬度較高，性質(zhì)較脆。

A煤礦企業(yè)在開展綜采工作中，其通風(fēng)、供電以及租賃所需費(fèi)用為2萬元/h，通過采用傳統(tǒng)炸藥爆破方式處理斷層巖石，不僅需要移走開采設(shè)備，同時(shí)還要加強(qiáng)設(shè)備防護(hù)裝置，不僅為開采工作帶來一定的困難，其費(fèi)用消耗也十分巨大。同傳統(tǒng)的炸藥爆破方式相比較，應(yīng)用靜態(tài)破碎法不僅可以節(jié)約工作成

本和工作時(shí)間，還可以保證綜采工作的高質(zhì)量開展。A煤礦企業(yè)在應(yīng)用靜態(tài)破碎法之后，在整個(gè)工作面中節(jié)約成本約為400萬左右，大量提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

總而言之，通過炸藥爆破的方式對斷層進(jìn)行處理，不僅容易導(dǎo)致設(shè)備損傷、安全性較差、作業(yè)時(shí)間較長，同時(shí)容易引發(fā)煤塵爆炸以及瓦斯爆炸等事故。隨著我國煤礦開采技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，靜態(tài)破碎法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于過斷層開采工作中，該方法不進(jìn)節(jié)約開采成本，還可以有效確保工作人員的安全，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在我國煤礦行業(yè)具有良好的應(yīng)用前景，值得深度的應(yīng)用和推廣。

[1] 周明杰,唐杰偉,吳紹貴,等.綜采工作面安全過斷層技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用[J].西部探礦工程,2013(3):144-146.

[2] 來興平,李林耀,單鵬飛,等.一種用于急傾斜煤層頂煤致裂的靜態(tài)破碎劑效應(yīng)試驗(yàn)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013(2):127-130+142.