提高炮采工作面块煤率爆破技术研究

林昌瑞

(福建能源集团永安煤业有限责任公司京东煤矿,福建三明 366102)

提高炮采工作面块煤率爆破技术研究

林昌瑞

(福建能源集团永安煤业有限责任公司京东煤矿,福建三明 366102)

块煤价格和销路说明了块煤率是影响煤矿经济效益的重要因素。本文首先分析制约炮采面块煤率的重要因素,重点论述提高炮采工作面块煤率的爆破技术,对今后煤矿企业提高炮采工作面块煤率具有一定的借鉴意义。

炮采 块煤率 煤层特征 爆破参数

众所周知,块煤价格高、销路好,特别是无烟煤,硬度较高,含硫低,灰分小,发热量高,热稳定性好,块煤的售价是粉煤价格的2—3倍。由于地质条件及赋存情况复杂,福建省普遍应用炮采工艺,可采块煤一般为缓倾斜、急倾斜薄煤层,采高低,工作面空间有限,人员在工作面内作业和设备移动困难,工作面内作业条件差,劳动强度大;薄煤层煤质较硬,尤其块煤更是坚硬,火工材料的吨煤消耗量大,回采成本高。探讨块煤率问题,就是要在劳动生产率不降低、成本不提高和劳动强度不增大的前提下,寻求提高块煤率方法措施。因此,研究薄煤层开采,优化炮采工艺,提高块煤率,对于提高经济效益具有十分重要的意义。

1 制约炮采面块煤率的要素

1.1 炮采块煤率受到爆破参数的制约

炮采工作面块煤率受到爆破参数的影响。而关键的爆破参数是最小抵抗线、微差时间、起爆形式、装药构造、装药量等,而选用爆破参数的原则是对爆破技术原理的控制。在进行爆破的时候,仔细地思考和认真地推敲,科学地选用和实时性地调整,以实现最为理想的爆破效果,实现最大的块煤率。

1.2 炮采块煤率受到支承压力的制约

在采出煤层之后,源自上覆岩层的垂直压力和重量重新地分布在围岩应力的范围之内,且作用于矸石、岩层、煤层之上,使得支承压力形成。针对煤层强度与采掘深度条件的不同,采场附近煤层上支承压力也存在差异,一般划分成出现内应力场的分布、出现塑性破坏区的分布,单一的弹性分布这几种。单一的弹性分布在煤壁边上的压力高峰在增加的煤壁距离影响下根据负指数曲线递减的。在如此的分布范围之内,煤层的状态是弹性压缩的,并没有收到破坏。爆破单一弹性分布煤层的时候,煤体不容易破碎,能够实现高的块煤率。由弹性区与塑性区组成的塑性破坏区压力分布始于煤壁逐步地提高,煤层受到了破坏。爆破这种煤层,煤体容易破碎,只能实现比较低的块煤率。出现内应力场分布指的是煤壁周围内应力场中支承压力伴随着工作的推进,压力峰值的位置逐步地往煤壁移动,进而使压力收缩的内应力场分布形成,这种情况下表现为内能在卸载影响之下的塑性流变与弹性释放效应。这个时候实施爆破,煤体会比较容易破碎,仅仅实现比较低的块煤率。

1.3 炮采块煤率受到地质构造的制约

构造运动会导致煤层的破坏和破裂。不同岩层的接触、裂隙、褶曲、解理、层理、断层等都涵盖在破坏的范围之内,被叫做弱面。针对爆破性来讲,爆破性受到弱面的制约,这体现为:弱面造成爆生气体与压力泄露,使爆破性能降低,不利于实现理想的爆破效果;弱面使岩体的完整性受到破坏,让岩体由弱面位置崩落和破裂。并且弱面可以使爆破应力波的反射效果改善,进而使岩石的破碎率提高。通常,顺着或是平行岩层裂隙、层理的爆破难度较大,而块煤率较大;而垂直裂隙、层理进行爆破的时候,块煤率比较低。煤体风化较为严重的情况下,容易破碎,在进行爆破之后,实现的块煤率比较低。

1.4 炮采面块煤率受到煤层强度的制约

内在要素是媒体的力学特性,也是最为主要的制约块煤率的要素,越高的强度,爆破之后有着越好的完整性。在相同爆破应力的制约下,煤体的抗剪、抗拉、抗压强度越大,愈不容易破碎,块煤率愈高。无烟煤有着比较大的硬度,在实施爆破处理的时候,无烟煤有着较高的块煤率。

2 提高炮采工作面块煤率的爆破技术

2.1 合理地选择爆破参数

爆破采煤所要求的技术是:应当根据参数实施爆破,使装药量减少,以及往空中抛煤减少;在进行爆破的时候,尽可能地确保不损伤和不崩倒支柱;使煤矿破碎性降低,实现较高的块煤率;确保顶板的安全性,以及使工人的作业环境改进和完善。在正确地理论计算基础之上的爆破参数选用是确保实现以上技术的前提条件。为了对最为理想的爆破参数进行确定,要求对单位体积煤层的炮孔装药量、最小抵抗线、炮孔间距、炮孔深度、煤层耗药量等进行准确地计算,在这个前提条件下,选用适宜的布孔形式,将起爆的顺序与微差时间计算出来,从而将不耦合系数得出。借助不耦合装药技术,可以使粉碎区域的范围减小,进而使块煤率提高、使压力的作用影响时间延长,以及使炮孔壁上的爆炸压力降低。

2.2 块煤夹粉煤层开采技术

对于底板是粉砂岩和顶板是砂质泥浆的块煤夹粉煤层粉煤,炮孔的布置是单排眼并且借助风镐实施落煤,为了使块煤的受到的直接破碎影响减小,在粉煤当中布置炮孔,借助爆破震动块煤以及通过爆破裂隙,风镐落煤。

2.3 提高块煤率的技术

提高块煤率的关键技术是:为了在煤体当中更加合理地布置炸药,能够布置成为五花眼和三花眼,装药要少和打眼要多,让煤层得到适合的爆破冲击效果,实现比较高的块煤率;为了防止高应力过度地破碎煤体,应当选择科学的炮眼起爆次序,以使叠加的爆破应力波减少;为了使爆破的影响减小,能够借助风镐落煤,以使爆破所使用的药量减少;为了使煤体的破碎减少,能够借助小药卷炸药实施爆破,以使不耦合系数提高,减少孔壁煤体受到的爆炸力;在输送煤块的时候,借助满溜槽进行溜煤,以使煤块碰撞减小。

3 结语

总之,在生产块煤的过程中,一系列的要素制约着块煤率,其中,块煤层本身的特性体现着主导性的功能,它关乎自然块煤率的多少。针对炮采工作面,炸药的分布与使用的炸药量又对爆破开采块煤率的大小产生制约。对于急、缓倾斜薄煤层的开采煤块,能够总结为三种,也就是条块块、粉夹块,块夹粉。因为块煤层的差异,其也存在比较差别比较大的特性,因此需要结合综合性的经济效益,对异样块煤层的爆破开采块煤率范围进行确定。结合块煤的实际生产情况来讲,块煤率的提高,一方面应当对块煤炮采工作面的现状进行综合考虑,探究异样块煤层最为理想的爆破单位耗药量,另一方面是结合块煤层的改变状态对炮眼进行灵活地布置。

[1]钱鸣高,王庆康.采煤工艺学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1992．

[2]秦明武.控制爆破[M].北京:冶金工业出版社,1993．

[3]黄寅生.爆破技术[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,2002．

[4]史雅语.工程爆破实践[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2002．

林昌瑞(1986—),男,汉族,福建省尤溪县人。2011年毕业于龙岩学院采矿工程专业。现在福建能源集团永安煤业有限责任公司京东煤矿从事煤矿采矿技术管理工作,助理工程师。