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摘要:山西阳煤集团五矿是一座核定年产能力为680 Mt/a的高产高效矿井,矿区内陷落柱十分发育,局部密度可达46个/Km2。这些陷落柱在开采工程中不断被揭露,破坏了采掘工程的正常施工,成为影响综采的一个主要地质因素,为了使矿井整体发展规模适合高产高效矿井建设的思路。现以阳煤集团五矿快速过无炭柱的一些主要做法和采取的措施。
关键词:陷落柱 爆破参数 措施
中图分类号:TD823.97 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)01(b)-0-01
1 爆破参数的确定
采过法处理陷落柱首先要对陷落柱区域进行爆破,松动矸石,以降低采煤机负荷减少机电设备的事故。爆破工艺中最佳爆破效果的实现,爆破参数的选择是致关重要的。炮眼深度、炮眼间距、装药量和起爆顺序等参数是一个统一的体系,只有达到有机结合,才能实现预期的目标。对于处理陷落柱的爆破而言,最重要的要求就是矸石抛出的程度越小越好,这样有利于机电设备的保护。从长期的生产实践中,经过探索与研究以及实践的检验,总结出一套适合五矿陷落柱爆破特点的爆破参数。
1.1 炮眼深度
在认真总结以往过陷落柱成功经验与教训的基础上,综合实际情况,对过陷落柱的爆破参数进行认真分析研究,制定出采用“一炮两采”作业方式,即放一次炮保证能够割两刀煤。采煤机截深为0.6 m,所以每次爆破进度应为1.2 m,考虑到炮眼利用率一般在80%左右,因而选择炮眼深度为1.2÷80%=1.5(m)。
1.2 炮眼间距
炮眼间距的确定直接影响着炮眼数量,也就是说影响钻眼时间。眼距增大达不到爆破效果,增加采煤机负荷,对采煤机造成损害。眼距较小增加炮眼长度,延长钻眼时间,影响生产。经过研究与探索,眼距为1.0 m时,爆破效果较佳。
1.3 炮眼布置形式
根据采高2.5 m的实际情况,炮眼需要分三排布置。由爆破理论得知,炮眼间距均匀的情况下爆破效果最好。在长期的爆破活动中,三花眼和五花眼的布置形式应用最为普遍。因而陷落柱爆破采用三排五花眼布置方式。打眼时,炮眼与工作面的角度为80 °,且眼口全部朝向一个方向,避免眼孔正对支架,以免爆破时损伤支架。
1.4 装药量
装药量是控制爆破效果的最后一个环节,装药时根据岩性情况严格装药量和封孔长度,确保炮眼利用率,保证爆破效果。五矿研究试验的结果认为:在以上炮眼参数的条件下,每眼装药量一般在200~400 g之间。一般来讲,上部眼装药量较少一些,下部眼装药量稍大些。
1.5 起爆顺序
在爆破理论中,分次爆破比一次爆破的效果要优越的多,能够充分发挥炸药的作用,降低成本,减少矸石的抛掷。毫秒爆破已成为当今普遍应用的爆破技术,自上而下的爆破顺序在五矿收到很好的效果。根据爆破原理,由过去的瞬发管起爆,改为1、3、5段毫秒管起爆,靠段与段之间的延期,按底眼、中眼、上眼先下后上顺序依次起爆,增加爆破自由面,避免了因爆力集中造成矸石抛掷量大对支架的损坏,减少了清煤工清矸劳动强度。减少采煤机截割岩石量,避免采煤机大件损坏。
2 爆破工艺的研究与改进
2.1 钻具选择
陷落柱沿工作面倾向长度每20 m配备一部风钻。根据前面所确定的炮眼间距,20 m长度的陷落柱大约需要布置60个钻孔,风钻打眼每个孔需要3 min时间,打眼时间在3个小时左右,加之装药、起爆总的爆破时间大约5 h,这对“四·六”制作业的劳动组织形式是比较合理的。在检修班完成爆破作业,最大限度地保证了生产时间。
2.2 炮区挡矸维护技术的创新
工作面爆破通过陷落柱时,在陷落柱范围及前后5 m要对支架前立柱的活柱部分进行保护。我矿采用皮带整体包住支架活柱部分,并在每架液压支架前梁下吊挂3根锚链与溜槽齿轨盘绕固定,然后在锚链上固定双层金属网和1/2Φ20 cm×4.0 m两开木,形成柔性挡矸墙,既对液压支架立柱、操作阀组、液压管路等设备进行有效保护,又降低了坑木消耗,同时减少架间矸石抛掷量,降低工人维护和清矸劳动强度,既安全又省力。
2.3 陷落柱影响区顶板管理
陷落柱范围及陷落柱边缘煤层松软区在放炮前提前移架维护,放炮后及时伸伸缩梁维护,顶板破碎时采用带压移架,并将挡矸替换下的旧金属网铺设在支架上,使顶板形成一体,保护顶板的完整性。放炮前停止液压支架供液或在工作面加断路阀断液,防止炮崩操作阀引起支架自降,造成塌顶事故。
3 过陷落柱的准备工作和现场管理
3.1 加强工作面地质构造的超前探测分析、预测预报工作。
综采工作面在开采前进行无线电波坑透,坑透率达到了100%。坚持“有疑必探”的原则,对坑透出的异常区进行小钻机打钻,先后对8128、8119两个工作面较大的无炭柱进行了探测,查明了无炭柱的影响范围,为工作面顺利通过构造提供了有力的地质保障。
3.2 制定针对性的技术措施,为过构造提供技术保证
每个构造揭露前,针对过构造在安全、工艺组织、设备保护、顶板管理等方面制定了安全技术措施。2005年3月,在8119工作面过无炭柱期间进行了挂锚链炮区维护工艺试验取得成功,并在全矿回采工作面过构造进行推广,工作面过构造炮区维护采用在前立柱活柱部分包裹旧皮带、支架前梁下吊挂锚链固定金属网并用1/2Φ20 cm×4.0 m两开木加固,形成多层次挡矸设施,既提高了挡矸效果,又大大降低了回采工作面坑木消耗,减轻了工人劳动强度,解决了过构造期间回采工作面脏乱差现象。
3.3 加强工作面过构造现场组织管理
工作面过构造采用多部风钻配1.8 m钻杆平行打眼,同时对打完眼的地段进行挡矸维护,缩短过构造时间。队组设专人负责监督检查打眼、装药质量,保证爆破效果,避免采煤机大件损坏,对不符合规定的炮眼,坚决进行重打眼,切实做到眼眼合格。在生产组织上采用了两班(早六点、晚六点)打眼放炮、两班(中午班、夜班)割煤的作业方式,坚持正常循环。过构造期间,生产技术部人员进行跟班写实,及时发现并协助解决过构造打、装、放过程中存在的问题。
3.4 加强构造区顶板管理
在打眼前对构造影响区提前移架或支设临时支护维护,放炮前采用支架进液管加设断路阀停止炮区支架供液,放炮后对支架操作阀组和管路进行检查,防止炮崩阀组支架自降,造成塌顶事故。
3.5 加强设备检修,确保开机率
对各部设备的检修实行定岗、定人、定责任,对设备的薄弱环节做到每班检查,确保过构造期间不发生机电设备大件损坏事故。
4 结语
通过对综采工作面过陷落柱期间爆破参数的選择及爆破工艺的改进,同时加强综采工作面过陷落柱期间的管理,使整个综放工作面的生产得以高效、安全地进行。
关键词:陷落柱 爆破参数 措施
中图分类号:TD823.97 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)01(b)-0-01
1 爆破参数的确定
采过法处理陷落柱首先要对陷落柱区域进行爆破,松动矸石,以降低采煤机负荷减少机电设备的事故。爆破工艺中最佳爆破效果的实现,爆破参数的选择是致关重要的。炮眼深度、炮眼间距、装药量和起爆顺序等参数是一个统一的体系,只有达到有机结合,才能实现预期的目标。对于处理陷落柱的爆破而言,最重要的要求就是矸石抛出的程度越小越好,这样有利于机电设备的保护。从长期的生产实践中,经过探索与研究以及实践的检验,总结出一套适合五矿陷落柱爆破特点的爆破参数。
1.1 炮眼深度
在认真总结以往过陷落柱成功经验与教训的基础上,综合实际情况,对过陷落柱的爆破参数进行认真分析研究,制定出采用“一炮两采”作业方式,即放一次炮保证能够割两刀煤。采煤机截深为0.6 m,所以每次爆破进度应为1.2 m,考虑到炮眼利用率一般在80%左右,因而选择炮眼深度为1.2÷80%=1.5(m)。
1.2 炮眼间距
炮眼间距的确定直接影响着炮眼数量,也就是说影响钻眼时间。眼距增大达不到爆破效果,增加采煤机负荷,对采煤机造成损害。眼距较小增加炮眼长度,延长钻眼时间,影响生产。经过研究与探索,眼距为1.0 m时,爆破效果较佳。
1.3 炮眼布置形式
根据采高2.5 m的实际情况,炮眼需要分三排布置。由爆破理论得知,炮眼间距均匀的情况下爆破效果最好。在长期的爆破活动中,三花眼和五花眼的布置形式应用最为普遍。因而陷落柱爆破采用三排五花眼布置方式。打眼时,炮眼与工作面的角度为80 °,且眼口全部朝向一个方向,避免眼孔正对支架,以免爆破时损伤支架。
1.4 装药量
装药量是控制爆破效果的最后一个环节,装药时根据岩性情况严格装药量和封孔长度,确保炮眼利用率,保证爆破效果。五矿研究试验的结果认为:在以上炮眼参数的条件下,每眼装药量一般在200~400 g之间。一般来讲,上部眼装药量较少一些,下部眼装药量稍大些。
1.5 起爆顺序
在爆破理论中,分次爆破比一次爆破的效果要优越的多,能够充分发挥炸药的作用,降低成本,减少矸石的抛掷。毫秒爆破已成为当今普遍应用的爆破技术,自上而下的爆破顺序在五矿收到很好的效果。根据爆破原理,由过去的瞬发管起爆,改为1、3、5段毫秒管起爆,靠段与段之间的延期,按底眼、中眼、上眼先下后上顺序依次起爆,增加爆破自由面,避免了因爆力集中造成矸石抛掷量大对支架的损坏,减少了清煤工清矸劳动强度。减少采煤机截割岩石量,避免采煤机大件损坏。
2 爆破工艺的研究与改进
2.1 钻具选择
陷落柱沿工作面倾向长度每20 m配备一部风钻。根据前面所确定的炮眼间距,20 m长度的陷落柱大约需要布置60个钻孔,风钻打眼每个孔需要3 min时间,打眼时间在3个小时左右,加之装药、起爆总的爆破时间大约5 h,这对“四·六”制作业的劳动组织形式是比较合理的。在检修班完成爆破作业,最大限度地保证了生产时间。
2.2 炮区挡矸维护技术的创新
工作面爆破通过陷落柱时,在陷落柱范围及前后5 m要对支架前立柱的活柱部分进行保护。我矿采用皮带整体包住支架活柱部分,并在每架液压支架前梁下吊挂3根锚链与溜槽齿轨盘绕固定,然后在锚链上固定双层金属网和1/2Φ20 cm×4.0 m两开木,形成柔性挡矸墙,既对液压支架立柱、操作阀组、液压管路等设备进行有效保护,又降低了坑木消耗,同时减少架间矸石抛掷量,降低工人维护和清矸劳动强度,既安全又省力。
2.3 陷落柱影响区顶板管理
陷落柱范围及陷落柱边缘煤层松软区在放炮前提前移架维护,放炮后及时伸伸缩梁维护,顶板破碎时采用带压移架,并将挡矸替换下的旧金属网铺设在支架上,使顶板形成一体,保护顶板的完整性。放炮前停止液压支架供液或在工作面加断路阀断液,防止炮崩操作阀引起支架自降,造成塌顶事故。
3 过陷落柱的准备工作和现场管理
3.1 加强工作面地质构造的超前探测分析、预测预报工作。
综采工作面在开采前进行无线电波坑透,坑透率达到了100%。坚持“有疑必探”的原则,对坑透出的异常区进行小钻机打钻,先后对8128、8119两个工作面较大的无炭柱进行了探测,查明了无炭柱的影响范围,为工作面顺利通过构造提供了有力的地质保障。
3.2 制定针对性的技术措施,为过构造提供技术保证
每个构造揭露前,针对过构造在安全、工艺组织、设备保护、顶板管理等方面制定了安全技术措施。2005年3月,在8119工作面过无炭柱期间进行了挂锚链炮区维护工艺试验取得成功,并在全矿回采工作面过构造进行推广,工作面过构造炮区维护采用在前立柱活柱部分包裹旧皮带、支架前梁下吊挂锚链固定金属网并用1/2Φ20 cm×4.0 m两开木加固,形成多层次挡矸设施,既提高了挡矸效果,又大大降低了回采工作面坑木消耗,减轻了工人劳动强度,解决了过构造期间回采工作面脏乱差现象。
3.3 加强工作面过构造现场组织管理
工作面过构造采用多部风钻配1.8 m钻杆平行打眼,同时对打完眼的地段进行挡矸维护,缩短过构造时间。队组设专人负责监督检查打眼、装药质量,保证爆破效果,避免采煤机大件损坏,对不符合规定的炮眼,坚决进行重打眼,切实做到眼眼合格。在生产组织上采用了两班(早六点、晚六点)打眼放炮、两班(中午班、夜班)割煤的作业方式,坚持正常循环。过构造期间,生产技术部人员进行跟班写实,及时发现并协助解决过构造打、装、放过程中存在的问题。
3.4 加强构造区顶板管理
在打眼前对构造影响区提前移架或支设临时支护维护,放炮前采用支架进液管加设断路阀停止炮区支架供液,放炮后对支架操作阀组和管路进行检查,防止炮崩阀组支架自降,造成塌顶事故。
3.5 加强设备检修,确保开机率
对各部设备的检修实行定岗、定人、定责任,对设备的薄弱环节做到每班检查,确保过构造期间不发生机电设备大件损坏事故。
4 结语
通过对综采工作面过陷落柱期间爆破参数的選择及爆破工艺的改进,同时加强综采工作面过陷落柱期间的管理,使整个综放工作面的生产得以高效、安全地进行。