近期，象山矿井联合西安科技大学开展断层区域深孔预裂爆破技术攻关，通过超长定向钻孔、液体炸药耦合装药、超前预裂弱化岩体工艺，为工作面安全高效过断层开辟全新技术路径，有效破解硬岩断层回采慢、截齿损耗大等多重生产瓶颈。
从被动硬啃到主动预裂
象山矿井3号煤层赋存多条落差不一的断层构造，21316工作面回采期间揭露F21316-09断层，断层带岩体完整性高、单轴抗压强度大。以往工作面过断层仅依靠工作面浅孔松动爆破，破碎范围有限，采煤机截割阻力陡增，单日推进尺幅大幅缩减，制约3号煤保护层及5号煤层产能释放。
去年，象山矿井携手西安科技大学组建产学研联合攻关小组，一线技术骨干与高校科研人员协同开展现场试验。象山矿井生产技术部部长介绍：“传统浅孔爆破仅能处理工作面局部硬岩，无法实现断层构造超前大范围弱化岩石。我们创新采用长距离深孔定向预裂思路，在工作面两巷提前施工大直径爆破孔，超前弱化断层坚硬岩体，从源头降低回采截割阻力。”
去年11月，深孔预裂爆破试验工程在21316工作面正式开工。攻关团队采用98毫米定向钻机施工爆破钻孔，孔深动态调控27到69米，设计33组试验爆破孔，孔间距1.5米，配套低粘度液体炸药全耦合装药工艺，应用“两堵一注”囊袋式封孔工艺，保障爆破能量充分作用于构造岩体。
“钻孔布置方案先后结合井下实际地质条件多次优化调整，针对断层起伏、煤层赋存偏差动态修正孔位、孔深参数，确保爆破区域覆盖断层核心硬岩段。”象山矿井总工程师周连清介绍，施工阶段严格执行钻孔、清孔、装药、封孔全流程管控，成孔后增设水力清孔强制工序，减少孔内岩粉淤积堵塞管路问题。
装药爆破环节，攻关团队首次在井下大规模应用液体炸药泵送装药工艺。针对冬季低温炸药结晶堵泵难题，现场配套过滤装置优化装药流程，同步开展封孔浆液配比现场试验，反复调试水灰比，稳定封孔密实度，保障单孔装药质量达标。
爆破施工完成后，工作面推进至试验段开展全程跟班观测，技术人员持续跟踪巷道顶板裂隙发育、岩体破碎、工作面截割工况等关键指标，完整记录炮孔周边裂隙延展、矸石垮落等现场实测数据，全面复盘试验全过程存在的短板不足。
科技复盘找短板 靶向优化定方案
“本次工业试验完整走完设计、施工、爆破、效果考察全流程，虽然未形成预期大范围贯通破碎带，但全面摸清复杂断层条件下深孔预裂成套工艺痛点。”有着二十余年井下一线经验的技术人员索书喜全程跟踪试验，对试验全过程深有体会。
以往理想化直线截割轨迹设计与现场波浪起伏回采工艺不匹配，造成爆破孔整体位于工作面顶板上方，采煤机无法直接切割预裂区域；前期地质探查精度不足，原始剖面与井下实际赋存存在偏差，部分钻孔失效报废；加之工作面同步实施常规松动爆破，两类爆破效果相互叠加，难以单独评判深孔预裂作用。
针对试验暴露的系列问题象山矿井联合高校逐项制定优化改进举措：前置断层专项探查钻孔，精准掌握煤岩、断层赋存；摒弃单一水平层位设计，采用双排分层钻孔扩大垂向覆盖区间；将水力清孔列为钻孔强制验收工序；实施封孔工艺地面模拟试验，标定注浆、封孔最优参数；固定专项施工队伍，开工前开展液体装药、深孔封孔等专项实操培训；划分试验段与对照段，构建裂隙发育、截齿消耗、推进速度等多维度量化评价体系。
迭代升级新技术 稳产增效拓前景
“本次试验积累大量深孔爆破井下实测数据，为后续同类断层治理打下坚实基础。”象山矿井矿长表示，深孔预裂爆破成套工艺经过现场实操检验，已形成一套完整问题整改与参数优化方案。
后续矿井将落地全部优化措施，选取新工作面断层构造区域开展二次工业试验，持续迭代钻孔布置、装药、封孔等全套爆破参数。该项技术成熟应用后，可大幅弱化断层坚硬岩体，减少工作面过断层期间截齿损耗，提升工作面推进速度，缩短构造区域回采周期，有效缓解采掘接续紧张局面。该矿将持续深化产学研协同创新，以井下现场试验为抓手，不断完善超前预裂控岩技术体系，依靠科技手段破解地质构造开采难题，持续夯实矿井安全高效稳产根基。（严改丽）
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