夹石煤层开采技术研究报告.doc

XX煤矿集团大同地煤青磁窑煤矿夹石煤层开采技术研究报告（松动爆破处理夹石）编制：技术科2010年元月25日夹石煤层开采技术研究报告（松动爆破处理夹石）一、项目概要：青磁窑煤矿井田位于大同煤田的东北边缘，成煤时期受沉积环境 的影响，部分煤层为复杂结构煤层，给矿井的正常开采带来许多困难, 尤其现在开采的煤层都含有不同程度的夹石层，目前对夹石煤层的开 采还没有一套完善的开采方法，导致工作面产量低，管理较为混乱， 设备损毁严重，开采成本大，安全方面还受到一定的影响，所以必须 对夹石煤层的开采进行一系列有效的探讨研究，为夹石煤层的开采提 供理论依据，规范开采程序，最人限度地提高工作面的开采进度，确 保开采的安全青磁窑煤矿井田内共有6层可采煤层，分两个生产水平，其中一 水平可采2#、3#、7#煤层2#层己于1998年结束；3#层2008年8月回 采结束；仅剩余7#层北部的煤层还未开采，原因就是该区域7#煤层分 为两层，上分层由南向北煤层由1米逐渐减小至尖灭；下分层较为稳 定，煤层厚度基本保持在1.1—1.2米之间；上下分层之间的岩层由南 向北增厚，在703盘区3706巷附近为1米，在竹林寺风井底为1.84 米，该岩层的岩性为白色的中砂岩，经测试，平均抗压强度73.9,普氏硬 度7.4,硕度大，致密,。

目前待开采的703盘区17307工作面，工作面规格115米X 680米, 两顺槽规格4.2米X2.5米，为夹石工作面，工作面内夹石全区分布， 煤层结构为：上分层煤厚0.8—1.0米；中间夹石厚1.0—1.2米，为厚 层白色中砂岩，硬度大；下分层煤厚1.2米该工作面于2008年初已 形成，由于夹石硬度大，无法开采，一直处于密闭阶段7#煤层为优质煤种，其中分析水Mad3.94%、灰分Ad5・10%、挥 发分 Vad31.57%、Vdaf34.63%> 焦渣特征 CRC3、全硫 St,d0.77%,粘结 指数G34,为中粘结煤，发热量高的优质动力用煤是目前开采煤层 中，煤质最好的…层煤，我们必须想办法进行开采，除能提高资源回 收率，还能和其他煤层的煤进行配采，提高煤的售价而二水平目前已经开拓了两个盘区，其中11#层402盘区80201工 作面为首采工作面，回采已经结束，目前正在回采80202 I作面,80203 工作面已经形成，据采区及工作面巷道揭露的煤层情况看:11#层402 盘区、303盘区煤层中的夹石也是全区分布，厚度在0・2-1. 0米之 间，其中303盘区的东部夹石较厚度在1米左右，上煤层分煤层厚度 1.5-1.8米之间，下煤层分煤层厚度在0.5米左右，夹石平均抗压强度 57・6MPa,普氏硕度5.7,为灰口色细砂岩、粉砂岩，质硬、致密、胶结好。

换言之：步入2009年以至今后相当长一段时期我矿面临着开采夹石煤 层，生产形势不容乐观和定向爆破、光面爆破一样，松动爆破在爆破家族小也是一枝新 秀，近年来，被广泛应用于生产建设工程施工之中，恰到好处地解决 了某些棘手的工程问题，受到了广泛的好评，创造了不裴的经济效益 而在我矿，采用松动爆破工艺处理工作血夹石尚属首次尝试，既无经 验可循，乂无实践操作数据，如何将松动爆破理论在井工矿煤炭生产 这一高危特殊环境111实践成功，这就是我们所要通过试验必须解决的二、 冃的和意义：从安全层面上讲，由于煤层中含有较厚夹石，采煤机处理不了， 必须要采用爆破手段，这样，原先的生产工艺和循环作业发生了改变: 工序增加了，循环作业时间延长了，产量下滑潜在的安全隐患也随 之而来:顶板压力变化异常,易发生压架事故；设备损耗率高，材料、 投工明显增加；投入和产出严重失衡，职工疲塌，少干劲、多怨言 如何能破解煤层夹石这一难题，当务之急就摆到了议事口程上来，为 我矿后十年安全生产计:矿党政成立科研攻关小组,采取走出去、请 进來的方法，积极探索、试验松动爆破处理夹石的最佳参数配合三、 国内外概况、发展趋势也许是孤陋寡闻，冃前在我们晋北还未曾听说哪家煤炭企业能攻 克这一难题，或者说理论上是有，只停留在理论层而上，实践操作性 差劲，可以这样说：这一课题是共同面对，必须处理解决的。

四、 前期科研工作情况，现有基础和条件（已做的工作和具备的科 研条件）2007年9月2 H —2007年12月2日综采二队17304工作面回采 含有夹石超过35公分（35—60公分）的煤层200m<430点一630点〉, 累计实现原煤生产60129吨，期间发生压架事件两次前后试验两套方案：方案一：深孔松动爆破，是在大同大学工学院采煤系教师指导下 进行眼距3米，眼深4米，配用3#鞍梯炸药和瞬发电雷管，装药结 构为单炮眼分组装药，共4组，每组一个药卷配用一个电雷管，空气 柱间隔炮眼口封泥用袋装黄土，不少于1米，填实单炮眼内各组药包 雷管脚线并联第一次试验：单炮眼爆破（1#眼）爆破后，炮眼封填用黄土抛向皮带墙，无岩块抛出物，观察眼内壁自眼口往里1米左右眼壁龟裂，再往里眼壁完整，似有错位现象分析：由于炮眼封填不实，没有充分发挥爆破效能第二次试验：单炮眼爆破（2#眼）听到沉闷响声，较前次轻，爆破后，炮眼口封泥仍在，孔内情况 不详，而两眼间夹石贯裂效果不好分析：由于没有相邻炮眼同时起爆的爆破叠加效应，爆破漏斗间 夹石不能很好贯裂第三次试验：同时装填两个炮眼5#、6#,增加分组装药量，一只 发爆器操作同时起爆。

听到一声响，炮眼口封泥还在，两眼间夹石贯 裂效果不好，估计有瞎炮存在说明：3#、4#由于装药操作故障退出试验序列通过这次试验，我们认真进行了分析：优点：1、炮眼口封泥效果总体不错2、 确实亲眼看到分组装药爆破后眼壁龟裂而不抛出，尽管未取 得预期效果3、 每次装药前逐个对电雷管作全电阻检查缺点：1、这次试验时机选择不当，因为4米长炮眼自眼口到眼底夹石 厚度是逐渐减小的，也就是说，爆破后，炸药能量相当一部 分为煤体所吸收，没有充分发挥炸药爆破效能2、由于钻头直径和配用炸药，导爆索不相匹配，眼细，导爆索 装不进去，改用雷管脚线延长法保证不了其绝缘通路状态,影 响试验，产生瞎炮，造成隐患而且不易察觉，更不好处理3、眼距偏大第二套方案：眼距1.5米 眼深1.2米一1.5米装药量为1—2卷传统装药，单拉单放优点：1、简单易行，便于操作2、 安全爆破作业有保证3、 装药量小，震动小，利于顶板管理4、 每天两茬炮，基本能稳定4个循环缺点：爆破后，夹石成片状揭落，碎胀系数不高，须二次人工粉碎处 理现有技术基础及条件1、 属煤炭生产企业，钻具操作人员和爆破作业人员理论扎实，操作 经验丰富2、 钻机队配备有TXU—75钻机综采二队配有岩石电钻技术科能外委科研单位进行岩性分析和硬度确认。

3、 依托同煤集团公司，可以和兄弟单位进行经验交流、实现数据共享4、聘用大同大学工学院采煤系几位老师作技术指导五、科技项目目标：按照松动爆破理论，由浅入深，稳步推进，分批、分组试验配用 钻具、爆破器材爆破效果和各项参数采集、分析，以期找到解决如下 问题的最佳参数配合，达到预期爆破效果，缩短爆破时间，拟定在日 常生产过程中实施这项工艺的安全防范措施和技术要求，使这项工艺 更具实践操作性1、 钻具钻眼成形对工作面现场不同角度、眼深、岩性的适应性，运 行稳定性和速度1 常见岩石电钻电机易损坏1 钻杆采用细螺纹接口，卸杆、退杆难度大，不易操作1 水平眼或俯眼如果深度较大，钻下岩粉不易顺钻杆螺纹退出、容易 卡钻1 钻头选型要与试验用爆破材料组合相适应2、 采用分组装药、空气柱间隔、单炮眼一次性拉放吋，虽眼内龟裂, 可由于没有相邻炮眼同时起爆叠加效应，爆破漏斗间三角形夹石不能 很好贯裂，而采用两眼或多眼同时拉放时，由于起爆器容量有限或药 包间瞬间起爆的毫秒差易产8瞎炮或残爆，不容易发现更不容易处理, 带来安全隐患3、 爆破后，夹石成片状揭落，碎胀系数不高，而不是爆破漏斗在眼 口隆起而不抛出六、 实施方法和进度安排。

采用松动爆破处理、辅以煤岩层注水软化、由浅入深，稳步推进 备采工作面巷道成形后，安排钻机队于两顺槽间隔一定距离垂直煤壁， 在夹石层中水平布眼，眼深要达到工作面长度的一半，后注水（可考 虑配用软化添加剂）工作面正式开采后，工艺流程为：钻具钻眼成形 一 爆破说明 书严格装药程序和质量（装药前要逐个对电雷管作全电阻检查） 一＞ 爆破作业（作业前安全防范措施要到位，严格按试验要求操作） 4破后效果认定、样本采集、记录一► 764/264运行，拉清溜上抛落煤 硏1 ►采煤机空机上头扫清机道侧 ►推移764/264 采煤机割煤下尾一跟机移架作业注：一般正常情况下，采煤机应置于工作而尾，爆破作业从工作 面头开始2008年2月份始，钻机队于17306工作面两顺槽中布眼注水软化 夹石层2008年5月份中旬，综采二队搬家至17306工作面，回采作业， 工业试验正式开始试验用钻具、配件、爆破器材、检测仪表等，必 须提前到位）七、 经济、社会效益如能试验成功、能破解夹石这一难题，经济和社会效益，显而易 见，是不可估量的拿青磁窑煤矿来说吧！其一、目前就生产形势而言，处于生产水平接替过渡期，新的生 产水平短期内准备不出来，而现有备采工作面夹石密布，可以说2008 年，对我们来讲，是攻坚年，是一道坎，如能试验成功的话，才能真 正保证三量平衡，接替正常，后十年发展才有保证，顺利完成集团公 司下达的各项经济指标；我们才能肯定青矿人的后十年是没有“问题” 的。

其二、就煤质而言，7#层煤优良，含硫量低，发热量高，是首选配 煤品种，可以提高煤炭产品附加值，是我矿煤炭产品的信誉保证其三、如能顺利开采7#层，不遗留大量煤柱，从矿山压力角度讲, 进入下伏11#煤层开采作业，就能避免上覆7#层煤柱集中压力带来的冲 击地压影响其四、据考查，在我们晋北，还没有听说哪家煤炭企业能够攻克 这一难题，或者说，理论上是有，只停留在理论层面上，实践操作性 差，可以说这一课题是共有的，如果试验成功的话，加以推广，可以 少丢弃多少煤炭资源！八、承担单位和主要协作单位分工综采二队：具体负责实施试验，将试验纳入口常生产管理，具体 掌握松动爆破工艺和正规循环工艺相结合过程中的工序衔接；采集各 工序相关试验数据，拟定岗位操作安全注意事项钻机队：负责夹石层注水软化技术科：1、负责岩性分析、硬度确认、矿压观测2、和外单位联系、接待、经验交流3、阶段性试验报告九、项目风险性分析及对策：结合已采17304 I作面经验，风险主要有以下几种：1、 703盘区顶板整体平整，坚硬，可裂隙发育完全、裂隙较多， 往往不随采随落，多是沿裂隙整体塌落，尽管采取了头尾预布放顶眼 强制放顶，但有吋也不尽人意，增加T业性试验后，矿山压力周期性 变化必然发生改变，容易产生压架事故。

2、 频繁爆破作业，造成作业环境恶劣，风流污浊，粉尘增多，有 害气体局部超限（爆破氧消耗量大）3、 设备损耗率高针对上述问题，提出如下对策：1. 作业过程中要密切关注后古空顶板垮落情况2. 矿压组要加强工作面顶板矿压观测3. 严格按一通-:防要求搞好防尘工作定期清洗工作面和冋风顺 槽，杜绝煤岩尘超标4. 加强通风管理，通风科确保工作面风量充足，风压正常5. 编制《松动爆破处理夹右安全技术措施》和《预防顶板大面 积垮落安全防范措施》6. 加大设备维护保养力度，确保设备正常运转。