郭美俊

（山西焦煤汾西礦業(yè)柳灣煤礦，山西 孝義 032300）

煤炭資源回采時(shí)常見斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造，當(dāng)煤炭回采范圍內(nèi)發(fā)育有大落差斷層時(shí)會(huì)導(dǎo)致煤層失去連續(xù)性，斷層上下兩端位置煤層出現(xiàn)錯(cuò)斷[1]。當(dāng)采面揭露大斷面斷層時(shí)礦井普遍采用搬家方法過斷層，此種方式存在過斷層耗時(shí)長、需留設(shè)一定寬度保護(hù)煤柱、煤炭資源開采效率低以及勞動(dòng)強(qiáng)度高等問題；部分礦井為實(shí)現(xiàn)快速回采，提出通過采煤機(jī)割巖方式過斷層，但是期間面臨巖層硬度大、采煤機(jī)截割齒磨損嚴(yán)重以及其他綜采設(shè)備故障率高等問題，巖層弱化可提高采面過斷層效率[2-5]?，F(xiàn)階段常用的弱化技術(shù)包括有松動(dòng)爆破、水力壓裂等，其中以松動(dòng)爆破應(yīng)用最為廣泛。若將爆破鉆孔布置在采面前方煤巖體上，不僅使得鉆孔施工與采面回采無法同步開展，而且爆破過程中也面臨頂板破碎、管理困難以及部分綜采設(shè)備振動(dòng)損壞等問題，從而制約生產(chǎn)效率[6]。為此，本文依據(jù)山西某礦31102 綜采工作面過DF19斷層為工程實(shí)例，提出預(yù)先在斷層另一盤掘進(jìn)巷道，并在巷道內(nèi)布置爆破鉆孔對(duì)采面割巖范圍內(nèi)巖層進(jìn)行弱化，不僅降低了松動(dòng)爆破給采面正?；夭蓭淼挠绊懚铱商岣吡瞬擅娴耐七M(jìn)效率。

1 工程概況

31102 綜采工作面回采11#煤層，煤厚3.12 m、埋深650m、傾角3°。11#煤層頂?shù)装鍘r性見表1 所示。31102 綜采工作面設(shè)計(jì)推進(jìn)距離2980m、采面傾斜寬度300 m，割煤采用MGTY-710/1.1D 采煤機(jī)，采面斜長208 m，布置有112 臺(tái)型號(hào)ZY6400/21/35 液壓支架，8 臺(tái)ZY6400/17/38 端頭支架（機(jī)頭、機(jī)尾各4 架），采面內(nèi)刮板輸送機(jī)型號(hào)為SGZ-800/800，破碎機(jī)型號(hào)為PCM-100。

表1 頂?shù)装鍘r性

根據(jù)回采巷道掘進(jìn)揭露巖層情況以及已有物探資料顯示，31102 綜采工作面回采推進(jìn)至1 260 m時(shí)會(huì)揭露DF19 斷層[（H=6.5 m～11 m，走向26°～40°）（傾向∠25°～32°）]。受斷層影響，上下兩盤煤層不連續(xù)，斷層帶為砂質(zhì)泥巖及細(xì)粒砂巖。采面為礦井現(xiàn)階段唯一采煤工作面，生產(chǎn)任務(wù)繁重，為實(shí)現(xiàn)采面快速通過DF19 斷層，提出采用預(yù)掘巷道并在巷道內(nèi)向斷層帶進(jìn)行松動(dòng)爆破，以達(dá)到提高采煤機(jī)破巖效率目的。

2 工作面推進(jìn)過斷層技術(shù)方案

2.1 預(yù)掘巷道

根據(jù)31102 綜采工作面與DF19 斷層位置關(guān)系，提出從采面運(yùn)輸巷內(nèi)沿著斷層在采面內(nèi)展布情況掘進(jìn)巷道，并在巷道內(nèi)施工爆破孔對(duì)斷層帶內(nèi)巖層進(jìn)行弱化，從而實(shí)現(xiàn)采面推進(jìn)與斷層內(nèi)巖層弱化的同步開展。巷道11#煤層底板并按280°方位角掘進(jìn)，具體掘進(jìn)長度為368 m，施工位置見圖1 所示。

圖1 預(yù)掘巷道位置

2.2 過斷層技術(shù)方案

為確保采面綜采設(shè)備穩(wěn)定，提高煤炭資源回收率并降低過斷層期間割巖量，提出在距離斷層一定距離時(shí)按照-7°俯角破底板推進(jìn)過斷層。在采面與DF19 斷層相距55.84 m 時(shí)即開始破底掘進(jìn)，具體采面過斷層技術(shù)方案見圖2 所示，通過在預(yù)掘巷道內(nèi)向掘進(jìn)區(qū)域施工爆破鉆孔進(jìn)行爆破弱化。

圖2 采面過DF19 斷層示意圖

2.3 預(yù)掘巷道內(nèi)爆破鉆孔施工

在預(yù)掘巷道向斷層帶內(nèi)施工爆破鉆孔對(duì)巖層進(jìn)行弱化，布置的爆破鉆孔孔深為40.16 m，爆破鉆孔孔徑93 mm，由于爆破孔較長、裝藥量較大，對(duì)鉆孔封孔質(zhì)量有較高要求。具體爆破鉆孔內(nèi)裝藥結(jié)構(gòu)見圖3 所示，鉆孔內(nèi)藥卷間預(yù)留有0.8 m 空氣柱。將封孔長度設(shè)計(jì)為10 m～15 m，封孔材料選擇水炮泥、黃泥。

圖3 鉆孔內(nèi)裝藥結(jié)構(gòu)

由于松動(dòng)爆破鉆孔孔深較大，采用分段裝藥方式時(shí)母線分股量以及雷管數(shù)量較多，從而導(dǎo)致爆破鉆孔可靠性低，部分炸藥出引爆，從而給煤炭回采安全帶來一定威脅。為此，根據(jù)礦井實(shí)際情況，提出在鉆孔內(nèi)并聯(lián)采用2 發(fā)雷管引爆。在預(yù)掘巷道內(nèi)松動(dòng)爆破鉆孔采用集中施工、集中爆破方式施工，為減少爆破弱化給采面生產(chǎn)的影響，爆破集中在檢修班、鉆孔鉆進(jìn)則集中在生產(chǎn)班。為提高爆破施工安全性，結(jié)合鉆孔正向裝藥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，炸藥起爆方式為導(dǎo)爆索全長起爆。

鉆孔單孔裝藥量可通過公式（1）計(jì)算。

式中：Q 裝藥量，kg；q 炸藥消耗量，0.28 kg/m3～0.35 kg/m3；V 弱化巖石體積，m3。根據(jù)井下實(shí)際情況，得到單孔裝藥量約為50 kg～70 kg。炸藥類型為Φ27 mm×300 mm 煤礦許用三級(jí)乳化炸藥、單節(jié)質(zhì)量300 g。具體施工參數(shù)見表2 所示。

表2 深孔松動(dòng)爆破參數(shù)

3 效果考察

采面推進(jìn)過斷層破巖效率以及巖層內(nèi)裂隙擴(kuò)展情況是表征預(yù)裂爆破效果的主要指標(biāo)。具體采面推進(jìn)至松動(dòng)爆破區(qū)域時(shí)迎頭巖體情況見圖4 所示。從圖4 中看出，在深孔松動(dòng)爆破影響下，巖體類發(fā)育有縱橫交錯(cuò)的裂隙，鄰近爆破孔間裂隙貫通。

圖4 巖層弱化情況

采面過斷層期間推進(jìn)速度達(dá)到3.2 m/d，采煤機(jī)截割齒磨損也顯著降低，預(yù)計(jì)采面耗時(shí)25 d 即可回采推進(jìn)過斷層，采用的預(yù)掘巷道松動(dòng)爆破技術(shù)可為采面安全快速過大斷面斷層創(chuàng)造良好條件。

4 結(jié)論

1）31102 綜采工作面預(yù)計(jì)回采至1 260 m 時(shí)會(huì)揭露DF19 斷層，在斷層影響下煤層連續(xù)性遭到破壞，從而給煤炭回采帶來制約。為此，為降低斷層給采面回采影響，提出采用預(yù)掘巷道并在巷道內(nèi)施工松動(dòng)爆破鉆孔對(duì)斷層帶內(nèi)巖體進(jìn)行弱化，從而降低對(duì)采面回采影響。

2）依據(jù)采面與斷層位置關(guān)系以及綜采設(shè)備性能，決定在與斷層相距55.84 m 時(shí)即以7°俯角破底推進(jìn)，采面在推進(jìn)至松動(dòng)爆破影響范圍內(nèi)時(shí)采煤機(jī)破巖效率以及磨損程度等均明顯降低，采面可保持3.2 m/d 推進(jìn)速度，從而為安全高效過大斷面斷層創(chuàng)造良好條件。