煤矿地质条件对钻眼爆破的影响与对策

煤矿地质条件对钻眼爆破的影响与对策

史锐

陕西华彬煤业股份有限公司 陕西 咸阳 713500

摘要：钻眼爆破技术是一种广泛应用于煤矿工程中的爆破方法，它通过钻孔和爆破药包的组合来破碎煤矿岩层，以实现高效的煤炭采矿。然而，不同煤矿地质条件的多样性，如岩层结构、岩石性质、地下水条件和地应力分布等，都对钻眼爆破操作产生了深远影响。本文旨在分析不同煤矿地质条件下的影响因素，并提出相应的对策，以优化钻眼爆破操作。

关键词：钻眼爆破；煤矿；地质条件

引言：煤矿作为重要的能源资源之一，在全球能源供应中扮演着至关重要的角色。为了有效开采煤矿，钻眼爆破技术成为煤矿工程中不可或缺的一环。这种技术通过钻孔和爆破药包的组合，能够精确破碎煤矿岩层，以实现高效的采煤操作。通过全面了解不同地质条件的特点，可以更好地指导煤矿工程中的钻眼爆破操作，应对不同地质条件带来的挑战。

一、不同煤矿地质条件对钻眼爆破的影响

1、岩层结构与厚度

煤矿地质常涉及到不同类型的岩层，如砂岩、泥岩、页岩等。页岩通常具有高度的脆性和坚硬度，需要更高的爆破能量来破碎。在爆破过程中，需要使用更强大的爆破药包和深孔爆破技术，以确保有效破碎。砂岩层通常比较松散，容易破碎，但也可能存在坚硬砂岩。在这种情况下，需要根据具体的岩层硬度选择适当的爆破药包和孔深。泥岩通常较软，但也可能因含水量不同而变得坚硬。爆破时，需要考虑泥岩的稳定性，以防止坍塌问题。其次，岩层厚度的不均匀性对钻眼爆破产生显著影响。厚度较大的岩层通常需要更长的钻孔和更多的药包来确保彻底破碎。此外，地质条件下的断层和裂缝也会干扰钻眼爆破的效果。这些地质构造可能导致不规则的岩石破裂路径，需要采用特殊的爆破技术来应对，以防止不必要的爆破失败和安全风险。

2、岩石硬度与脆性

岩石的硬度是指岩石抵抗变形和破碎的能力，而脆性则表示岩石在受力时是否容易发生断裂。硬岩通常需要更大的能量来破碎，因此在爆破中需要选择更强力的爆破药包。相反，软岩可以使用较小的能量。合适的药包和孔深设计是关键，以确保足够的能量用于硬岩，而不会过度破碎软岩。脆性岩石容易破碎，但也可能导致过度粉碎和碎块过多。在钻眼爆破中，需要控制药包的能量释放速度和药包类型，以防止脆性岩石碎块过细，降低采煤效率。

3、地下水条件

在高水位或者潮湿的地下环境中，可能会出现孔洞坍塌的风险，导致爆破的不稳定性。因此，在这种情况下，需要采取适当的水封措施，以保持爆破孔道的稳定性，确保安全。水的存在会吸收部分能量，使爆破效果减弱。在爆破时需要充分考虑地下水条件，调整爆破药包的类型和能量，以适应水位情况，以确保爆破的有效性。此外，地下水还可能引发有害气体的排放问题。在有些情况下，地下水中可能存在有害气体，如甲烷。爆破时可能会释放出这些气体，增加了爆炸事故的风险。因此，必须采取措施来监测和控制有害气体的排放，确保爆破操作的安全性。

二、不同煤矿地质条件下钻眼爆破对策

1、采用预处理技术

预处理技术旨在爆破前采取一系列措施，以改善爆破效果和确保采煤的高效、安全进行。针对岩层结构和岩石性质的不同，预处理技术可以包括岩层的探测与分级。通过地质勘探、岩心采样和地震勘测等手段，获取关于岩层的详细信息，包括厚度、硬度、脆性和含水情况等。这些数据可以用于精确地确定爆破参数，如药包选择、孔深和孔距，以适应具体的地质条件。对于高水位或地下水丰富的地质条件，预处理技术可能包括水封措施。在爆破前，可以采取防水措施，如封堵水源、加固爆破孔道等，以减少水的渗透和干扰。这有助于提高爆破孔的稳定性，防止药包受潮，确保爆破效果的稳定性。另外，预处理还可以包括地下气体排放控制。特别是在含有有害气体的地下矿区，采用预处理技术来监测和控制有害气体的排放非常关键。通过气体监测设备，及时检测有害气体浓度，并采取适当的控制措施，以减少爆破过程中的气体爆炸风险。最后，预处理还可以涉及地应力分析和地震监测。在高地应力地区，进行地应力分析可以帮助确定合适的爆破参数，以减轻地应力对爆破的影响。地震监测可以实时跟踪爆破引起的地震活动，确保安全。

2、使用新型爆破材料

应对不同煤矿地质条件，使用新型爆破材料是一项关键的策略，有望提升钻眼爆破的效率和安全性。新型爆破材料的应用可以更好地适应不同地质条件的需求，并为矿山爆破工程带来创新性解决方案。传统的爆破药包在应对不同硬度的岩石时可能效果不佳，而新型爆破材料具有更高的适应性。例如，激波药、高能量喷射药和改性爆破药等新型爆破材料，具有更大的能量释放和更好的控制能力，可以在不同硬度和脆性的岩石中取得更好的爆破效果。其次，新型爆破材料的特性可以更好地应对地下水条件。一些新型爆破材料具有抗水性，可以在高水位或潮湿环境下保持稳定性，避免因水分的影响而导致爆破效果下降。这些材料可以降低水封措施的需求，减少因水位问题而引发的爆破延误。此外，新型爆破材料的应用可以降低环境影响。一些传统爆破药包可能会产生大量的有害气体和废渣，而新型爆破材料在爆破过程中产生的废渣和气体更少，有助于减少矿山环境的污染。

3、合理调整炮眼位置

合理调整炮眼位置是在不同煤矿地质条件下优化钻眼爆破操作的重要战略，其目的在于根据地质条件的特点，精确地确定爆破孔的位置，以最大程度地提高爆破效果和采煤效率。在煤矿工程中，岩层的结构和性质、地下水条件、地应力分布等多种地质因素都会对炮眼位置的选择产生影响，因此需要合理调整炮眼位置以适应这些不同的地质条件。对于均质岩体的炮眼布置，通常会选择规则的钻孔布置方式。在均质的岩层条件下，采用规则的炮眼布置有助于实现均匀的爆破效果。这意味着爆破孔会被均匀地分布在工作面上，确保了煤矿的采煤效率和安全性。在这种情况下，合理的布置原则包括掏槽眼位置一般布置在巷道断面的中部或中下部，辅助眼充分利用槽眼所创造的自由面，间距一般为500～700mm，方向基本上垂直于工作面，周边眼布置在巷道设计掘进断面的轮廓上，眼底稍向轮廓线外偏移，底眼布置在底板线上0.1～0.2m处，眼底往下扎0.2m，以防止巷道拉底或飘底的情况。然而，当面对非均质岩体的情况时，炮眼位置的选择需要更加灵活和差异化。在非均质岩体中，不同地质结构面的存在会影响到爆破的效果，因此需要根据地质条件的多样性来选择掏槽方式、科学布置炮眼、优化爆破参数，以实现理想的爆破效果。这种布置方法和原则可以总结为“抓两头、带中间”，即首先确定掏槽方式和位置，其次布置好周边眼，最后根据断面大小布置辅助眼。

结语：综上所述，在煤矿工程中，确保钻眼爆破操作的高效性和安全性至关重要。通过合理的钻孔布置、爆破参数优化以及新型爆破材料的运用，煤矿企业可以更好地应对不同地质条件的变化，提高采煤效率，降低环境影响，确保煤矿工作的可持续性。

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