采空區(qū)塌陷爆破安全性分析

1、采空區(qū)塌陷爆破安全性分析 1概述 米泉三分場(chǎng)煤礦采用斜井提升，年產(chǎn)原煤15萬(wàn)t，采用倉(cāng)儲(chǔ)式開(kāi)采。井口位于首采區(qū)中部，以井筒為中心，東翼45#煤層9個(gè)采倉(cāng)，西翼5個(gè)。 1.1 鐵長(zhǎng)溝露天煤礦自上而下地表部分為第四系黃土層覆蓋。其下為松散、鈣質(zhì)半膠結(jié)和膠結(jié)的礫石層。磁結(jié)礫石層自西向東、自南向北膠結(jié)程度之間，且膠結(jié)性強(qiáng)，相當(dāng)于一層保護(hù)層位于煤層露頭的頂部。在首采區(qū)北部磁結(jié)礫石層平均610m；而首采區(qū)南部的采空倉(cāng)其上部覆蓋層則多為半膠結(jié)礫石層，膠結(jié)礫石層厚度很薄一般不超過(guò)4m。含煤地層為灰色、深灰色泥巖、粉砂巖和細(xì)砂巖。 1.2 采空倉(cāng)塌陷情況 在位于膠結(jié)礫石層厚度比較薄的首采區(qū)西部的采空倉(cāng)，采空倉(cāng)冒

2、落度高，其中45#煤層西1#、西2#采空倉(cāng)長(zhǎng)期受.振動(dòng)影響，自下而上完全冒落，形成上大下小的喇叭形狀辯論的塌陷坑，空倉(cāng)頂部距離地表的覆蓋層度約25m左右，整個(gè)采空倉(cāng)除局部有空間未被充滿外，基本上全部被塌落物所充填。從塌陷的斷面中測(cè)量可以得出，膠結(jié)礫石層厚度約4m，半膠結(jié)礫石層和松散礫石厚度18m，黃土厚度3m。首采區(qū)南部的柳子廟煤礦采空區(qū)，在施工過(guò)程中造成地表塌陷，塌陷位置#煤層頂部，塌落的覆蓋層厚度為8.5m，空倉(cāng)塌陷深度4.5m，塌陷坑形狀辯論上小下大，開(kāi)口直徑3m，下部5m，形成倒喇叭形。 1.3 采空倉(cāng)探查情況 根據(jù)存在的采空倉(cāng)分布的塌陷情況，本著探查先行、生產(chǎn)隨后、有疑必探、邊探邊生

3、產(chǎn)的原則。根據(jù)采空倉(cāng)變化規(guī)律和特點(diǎn)，采空區(qū)探查采取有重點(diǎn)的抽樣探查方式，通過(guò)探查到的采空倉(cāng)資料，推斷、分析和判明其它采空倉(cāng)的范圍，頂厚和分布規(guī)律。探查成果見(jiàn)表1。 表 1 采空區(qū)探查成果表 從采空區(qū)勘探所獲得資料表明，三分場(chǎng)煤礦采空區(qū)45#煤層采空倉(cāng)在+750m水平以上空倉(cāng)平均高度1218m，43#煤層5.510m;首采區(qū)南部的柳子廟煤礦采空倉(cāng)平均高度3.54.5m。對(duì)于煤層相對(duì)較厚、煤層賦存條件相對(duì)較好的45#煤層，由于煤層開(kāi)采量大，最大相差56m。而對(duì)于煤層厚度相對(duì)較薄的43#煤層，由于煤層不穩(wěn)定、夾層比較多，空頂冒落高度不如45#煤層，空倉(cāng)頂部形狀多呈尖角形，整個(gè)空倉(cāng)頂部覆蓋層厚度相差較

4、大，最小45m。并根據(jù)45#煤層西1#、西2#采空倉(cāng)的自然塌陷情況和對(duì)西6#采空倉(cāng)的探查結(jié)果，推斷出45#煤層西3#、4#采空倉(cāng)高度在1215m，覆蓋層厚度在2932m之間。 2安全性分析 從45#煤層西1#、2#采空倉(cāng)地表自然塌陷所暴露的巖性及跨落的漏斗形狀和深度分析認(rèn)為：井筒以西膠結(jié)礫石厚度相對(duì)較薄，空倉(cāng)頂部巖石比較松軟，在長(zhǎng)期開(kāi)挖和.振動(dòng)的影響下，膠結(jié)礫石層很容易被振松或振落，突然自然冒落的可能性很大；從采空區(qū)探查的資料分析，結(jié)合膠結(jié)礫石層、增膠結(jié)礫石層的賦存特點(diǎn)和對(duì)礫石層厚度的推斷得出：當(dāng)膠結(jié)礫石層厚度大于6m時(shí)，采空倉(cāng)自然冒落的可能性大大減小。并結(jié)合多年對(duì)采空區(qū)的管理經(jīng)驗(yàn)，作出如下安

5、全分析。 2.1 覆蓋層厚度 （1）當(dāng)膠結(jié)礫石層厚度小于6m，采空倉(cāng)平面尺寸大于或等于25m時(shí)，45#、43#煤層采空倉(cāng)上部覆蓋厚度以30m作為最小安全距離計(jì)算，在此厚度范圍內(nèi)所有的機(jī)械設(shè)備應(yīng)停止作業(yè)； （2）當(dāng)膠結(jié)礫石層厚度大于6m，采空倉(cāng)平面尺寸在2025m時(shí)，45#、43#煤層采空倉(cāng)上部覆蓋層厚度以25m作為最小安全距離計(jì)算； （3）當(dāng)采空倉(cāng)平面尺寸不超過(guò)5m、但又<10m，上部覆蓋層為半膠結(jié)礫石層時(shí)，采空倉(cāng)上部覆蓋層厚高以20m作為最小安全距離計(jì)算； （4）當(dāng)采空倉(cāng)平面尺寸不超過(guò)5m，上部覆蓋層為半膠結(jié)礫石層時(shí)，由于采空倉(cāng)面積較小，采出煤量較少，柳子廟煤礦27#、28#煤層采空倉(cāng)

6、上部覆蓋層厚高以15m作為最小安全距離計(jì)算； (5) 巷道空巷道斷面積小，其上部安全厚高定為10m。 2.2 最小抵抗線 在采空區(qū)塌陷.中，把采空區(qū)頂部到藥室之間的距離稱(chēng)為最小抵抗線。在確定最小抵抗線時(shí)，應(yīng)注意考慮以下幾方面的因素。 （1）采空倉(cāng)的大小。當(dāng)采空冒落范圍比較大且空頂比較高，如45#、43#煤層采空倉(cāng)，根據(jù)其采空倉(cāng)高度，最小抵抗線應(yīng)選擇的大一些，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，為了確保人身安全，在膠結(jié)礫石層中最小抵抗線應(yīng)不于小一個(gè)臺(tái)階高度810m。在半膠結(jié)礫石層中，由于巖體膠結(jié)程度不如膠結(jié)礫石層，安全穩(wěn)定性相對(duì)較差，其最小的抵抗的取值可適當(dāng)比磁針結(jié)礫石層增大一個(gè)1.2系數(shù)。最小抵抗線應(yīng)不小于10

7、m。最小抵抗線厚度值可見(jiàn)表2。 表2 最小抵抗線厚度值 （2）巖性變化。若采空倉(cāng)頂部覆蓋層是有兩種或幾種巖性組成，并且下部巖性比上部巖性堅(jiān)硬，那么藥室的選擇應(yīng)盡可能在兩種巖性接觸面上布置并以此計(jì)算出最小抵抗線值。藥室布置在上層巖石中，藥室利用.的爆力和高溫、高壓爆生氣體直接作用到下部巖石上，使巖石的結(jié)構(gòu)組織發(fā)生破壞并產(chǎn)生裂隙，最終使巖體沿強(qiáng)度較低的方向發(fā)生更為嚴(yán)重的破壞，從而導(dǎo)致采空倉(cāng)下部自由面的完全的塌陷。 3.實(shí)例 根據(jù)采空區(qū)影響程度，鐵長(zhǎng)溝露天煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，主要對(duì)三分場(chǎng)煤礦和柳子廟煤礦的采空區(qū)進(jìn)行了塌陷.處理。設(shè)計(jì)采用人工垂直向下挖小井，分上、下兩層沿4個(gè)方向挖橫巷和布置藥室，并在下分層底部布置中心藥室?，F(xiàn)列舉3個(gè).實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明，各種.參數(shù)見(jiàn)表3。 表3 采空倉(cāng)塌陷.各種.參數(shù)表 4結(jié)語(yǔ) 在采空區(qū)塌陷.中，當(dāng)采空倉(cāng)平面尺寸和空倉(cāng)高度