哈尔乌素露天煤矿过东宝煤矿采空区技术研究

刘爱兄

摘要：采空区是原井工开采煤层时形成的空洞或冒落区，成功通过采空区是保证工作人员和生产设备安全的充要条件，并给生产接续带来有力的保障。东宝煤矿采空区是哈尔乌素露天煤矿胜利通过的第二个采空区。在总结过原酸刺沟采空区经验的基础上，我们胜利通过了东宝煤矿主副井采空区。

关键词：采空区；技术措施;处理方法

前言

哈尔乌素露天煤矿是国家“十一五”重点建设煤矿之一，也是我国目前设计产能最大的露天煤矿,由中国神华能源股份有限公司出资建设，项目投资772514万元，2005年5月成立哈尔乌素露天矿项目部，2006年5月18日开工建设，2007年8月8日注册成立中国神华能源股份有限公司哈尔乌素煤炭分公司。2008年1月4日，哈尔乌素露天煤矿正式成立。哈尔乌素露天煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗（薛家湾镇）东部，属晋陕蒙交界地区，北邻已建成的黑岱沟露天煤矿。地表境界东西长9.59公里，南北宽7.03公里，面积为67.17平方公里；深部境界东西长8.95公里，南北宽6.3公里，面积为58.31平方公里，可采原煤储量17.3亿吨，其中６号煤层为主要可采层，煤层平均厚度为21.01米，全矿平均剥采比为6.626立方米每吨，设计服务年限79年。首采区原煤储量6.36亿吨，平均剥采比为4.099立方米每吨，服务年限32年。

哈尔乌素露天煤矿煤炭的煤质为中灰、低硫、特低磷、较高挥发分、中高发热量、高灰熔点的长焰煤，是优质动力用煤，拥有广阔的市场前景。哈尔乌素露天煤矿现采用单斗挖掘机追踪开采的露天采矿工艺。大型矿用设备投资257620万元，均选用比塞洛斯、特雷克斯、小松等世界范围内具有强大实力的国际公司所提供的采掘、运输设备。目前拥有2台D245S煤钻、4台1190E岩钻、4台495HR电铲、2台WK-35电铲、2台395B电铲、37台MT5500自卸卡车、18台MT4400自卸卡车、18台推土机、5台平路机、2台L2350装载机、2台L950装载机等世界先进大型设备。哈尔乌素露天煤矿项目的建设，对于落实西部大开发战略，满足国民经济快速增长对能源的需求，推进中国神华能源股份有限公司创新发展模式、实现全面、协调、可持续发展、做大做强等都具有重要意义。哈尔乌素露天煤矿将按照“高起点、高质量、高技术、高效益”的建设方针，努力打造“中国第一、世界一流”高产高效样板露天煤矿。

1、东宝煤矿小煤窑采空区情况介绍

东宝煤矿小煤窑位于哈尔乌素露天煤矿首采区采场东南部，生产时间不明，已于2005年前关闭，无详细的巷道及采区开采资料。据现场勘查，该矿有主井和副井两个井筒，均为斜井，井口标高1090m，井口距南端帮1025端帮路大约530米，倾斜度7°。开采方式不明，开采后形成的采空区在我矿第二条区下部，两个井筒的一部分在我矿首采区开采区域内。

2、东宝煤矿小煤窑采空区的处理方法

2.1东宝煤矿采空区的探测方法

东宝煤矿采空区主副井井口标高1090m，完全通过主副井采空区的台阶标高995m，垂直落差95m。为了顺利通过采空区，我矿采用逐台阶分段爆破冒落放塌采空区的方法进行处理该采空区。

根据我矿的地质特征和采空区赋存层位，参照东宝煤矿小煤窑井口位置情况，确定主副井巷道采空区危险区域，在危险区域内用钻机对采空区范围进行探查。当钻机打出采空区时，在此钻孔的位置向东西两边各让出10米继续打孔，出现正常孔后，退回5米再打一个，这样就将采空区的边界控制在2.5米之内，对采空区的空间位置提供了较准确数据。

通过钻探、采空区塌落以及收集到的其它资料进行对比、分析，形成汇总资料，并绘制到6煤底板等高线图上，做出相应的剖面图件，以此作为处理采空区的依据。

2.2穿孔技术措施

在确定了采空区位置以后，地质人员根据采空区与采场在不同工程进度下的位置关系，结合生产计划对采空区进行穿孔、爆破作业。对已探明的采空区，钻机在打孔时务必将其打透，并向周围按照预订的孔间距,向外扩展打孔，直至不出现掉钻、不返岩粉等异常情况的钻孔为止；即使不在采空区范围内，只要遇到异常情况，也要按此方法处理，保证采空区在可控制范围内。

2.3装药技术措施

2.3.1待预裂孔和抛掷孔全部打完后方可进行装药，需按正常孔—打到采空区上的常温孔—高温孔或火孔的顺序装药。

2.3.2对于异常孔，准能公司炸药厂必须集中所有生产能力，对其进行集中装药。装药时间不超过一天。

2.3.3对于高温孔或火孔，必须在装药前测量其孔内温度并进行灌水降温处理，反充填5米的岩粉后方可装药。

3、爆破技术措施

对已探明的采空区，我矿将采用爆破冒落法进行处理。

3.1确定最小抵抗线

在采空区爆破工作中，采空区冒落的最小抵抗线与抛掷爆破的最小抵抗线计算不同：

a：要考虑被爆体的岩石破碎度大小保证充填质量，必须充满采空区的空间体积。

b：爆破自由面不是暴露空间。

c：抵抗线与药包直径成正比。

d：抵抗线与台阶高度无关。

e：抛掷爆破的最小抵抗线在设计时就已固定，而采空区冒落的最小抵抗线要根据具体情况而定。

一般情况下，最小抵抗线由探查孔打透的深度和空巷区高度来确定。

WC=0.16h+0.29①

当孔深h<10m时

WC=0.37h＇+0.67②

当孔深h>10m时

WC=0.15h＇+0.19③

式中:WC—采空区爆破孔最小抵抗线（m）

h—探查孔打透的深度(m)

h＇—空膛高度(m)

由式①得WC=6.7米，由式③得WC=1.2米

两者之间最小抵抗线最大值WC=6.7米

3.2确定行距、孔距

根据爆破经验确定加强抛掷爆破行距b=7～8m，孔距a=5.5m。

3.3确定炸药单耗

为保证爆破后岩石破碎粒度充满采空区空间，采空区爆破不同于松动或标准爆破，而属于加强抛掷爆破。同时爆破后产生的大块不能进行二次破碎。因此，采空区爆破的炸药单耗要远大于正常台阶爆破。

根据经验q1=(1.63～2)q④

式中q1—采空区爆破炸药单耗kg/m3

q—正常抛掷爆破炸药单耗kg/m30.70kg/m3

故q1=1.63×0.70=1.14kg/m3

3.4装药方法

对于打穿采空区的钻孔要在空膛顶部用硬质间隔器将其堵住，并用8#铁丝将硬质间隔器固定在地面，放入3袋岩粉，然后反充填5～6米的岩粉，再按设计装药。加密孔也按上述方法处理后，在孔底装铵油炸药。

4、火区处理技术措施

东宝煤矿小煤窑采空区井上下对照图并不准确，井下的开采程度和掘进情况并不清楚。错综复杂的空膛、巷道与上部被扰动的地层串通后极易引起煤层着火。因此有必要对采空区进行火情的预控和防治。

5、总结

哈尔乌素露天煤矿采矿权范围内共有23个小煤窑采空区，现在已经胜利通过了原酸刺沟小煤窑采空区和东宝煤矿小煤矿采空区的两个井筒。利用物探手段进行科学的探测小煤窑采空区的空间位置和采空范围是必要的。但是在没有物探的情况下，利用穿爆钻机进行人工布点的打孔钻探方法进行采空区探测，在有采空区的地方，利用爆破方法放塌采空区，保证设备人员安全，既节省成本，又高效准确。为国家相应露天矿山过采空区提供了宝贵的可借鉴的方法。

参考文献：

［1］王青，任凤玉.采矿学（第2版）［M］.冶金工业出版社.2011

［2］中煤国际工程集团沈阳设计研究院.哈尔乌素露天煤矿初步设计［R］.2010