1概述

米泉三分場煤礦采用斜井提升，年產(chǎn)原煤15萬t，采用倉儲式開采。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，西翼5個(gè)。

1.1 鐵長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6～10m；而首采區(qū)南部的采空倉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，采空倉冒落度高，其中45^#煤層西1^#、西2^#采空倉長期受爆破振動(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，空倉頂部距離地表的覆蓋層度約25m左右，整個(gè)采空倉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，空倉塌陷深度4.5m，塌陷坑形狀辯論上小下大，開口直徑3m，下部5m，形成倒喇叭形。

1.3 采空倉探查情況

根據(jù)存在的采空倉分布的塌陷情況，本著探查先行、生產(chǎn)隨后、有疑必探、邊探邊生產(chǎn)的原則。根據(jù)采空倉變化規(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，通過探查到的采空倉資料，推斷、分析和判明其它采空倉的范圍，頂厚和分布規(guī)律。探查成果見表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，三分場煤礦采空區(qū)45^#煤層采空倉在+750m水平以上空倉平均高度12~18m，43^#煤層5.5~10m;首采區(qū)南部的柳子廟煤礦采空倉平均高度3.5~4.5m。對于煤層相對較厚、煤層賦存條件相對較好的45^#煤層，由于煤層開采量大，最大相差5~6m。而對于煤層厚度相對較薄的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，空倉頂部形狀多呈尖角形，整個(gè)空倉頂部覆蓋層厚度相差較大，最小4~5m。并根據(jù)45^#煤層西1^#、西2^#采空倉的自然塌陷情況和對西6^#采空倉的探查結(jié)果，推斷出45^#煤層西3^#、4^#采空倉高度在12~15m，覆蓋層厚度在29~32m之間。

2安全性分析

從45^#煤層西1^#、2^#采空倉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)礫石厚度相對較薄，空倉頂部巖石比較松軟，在長期開挖和爆破振動(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)，采空倉自然冒落的可能性大大減小。并結(jié)合多年對采空區(qū)的管理經(jīng)驗(yàn)，作出如下安全分析。

2.1 覆蓋層厚度

（1）當(dāng)膠結(jié)礫石層厚度小于6m，采空倉平面尺寸大于或等于25m時(shí)，45^#、43^#煤層采空倉上部覆蓋厚度以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，采空倉平面尺寸在20~25m時(shí)，45^#、43^#煤層采空倉上部覆蓋層厚度以25m作為最小安全距離計(jì)算；

（3）當(dāng)采空倉平面尺寸不超過5m、但又<10m，上部覆蓋層為半膠結(jié)礫石層時(shí)，采空倉上部覆蓋層厚高以20m作為最小安全距離計(jì)算；

（4）當(dāng)采空倉平面尺寸不超過5m，上部覆蓋層為半膠結(jié)礫石層時(shí)，由于采空倉面積較小，采出煤量較少，柳子廟煤礦27^#、28^#煤層采空倉上部覆蓋層厚高以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)塌陷爆破中，把采空區(qū)頂部到藥室之間的距離稱為最小抵抗線。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，根據(jù)其采空倉高度，最小抵抗線應(yīng)選擇的大一些，根據(jù)現(xiàn)場實(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)臺階高度8~10m。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10m。最小抵抗線厚度值可見表2。

表2 最小抵抗線厚度值



（2）巖性變化。若采空倉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，藥室利用炸藥的爆力和高溫、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)致采空倉下部自由面的完全的塌陷。

3爆破實(shí)例

根據(jù)采空區(qū)影響程度，鐵長溝露天煤礦的開采過程中，主要對三分場煤礦和柳子廟煤礦的采空區(qū)進(jìn)行了塌陷爆破處理。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。現(xiàn)列舉3個(gè)爆破實(shí)例進(jìn)行說明，各種爆破參數(shù)見表3。

表3 采空倉塌陷爆破各種爆破參數(shù)表



4結(jié)語

在采空區(qū)塌陷爆破中，當(dāng)采空倉平面尺寸和空倉高度已被掌握，空倉上部的巖性變化也已被探查清楚，留給工程技術(shù)人員最主要的問題就是如何進(jìn)行安全性分析，如何確定覆蓋層厚高和最小抵抗線距離。解決問題的答案只有一個(gè)，就是通過理論分析和現(xiàn)場實(shí)際爆破中的反復(fù)結(jié)合，才能找出合理、有效的安全值來。