堅(jiān)硬厚煤層綜采放頂煤工藝巷預(yù)裂爆破開(kāi)采技術(shù)

張立其 李志軍

（鄂爾多斯市煤炭局，內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，017000）

堅(jiān)硬厚煤層綜采放頂煤工藝巷預(yù)裂爆破開(kāi)采技術(shù)

張立其 李志軍

（鄂爾多斯市煤炭局，內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，017000）

川宏煤礦6－2煤層為堅(jiān)硬厚煤層，該煤礦6201工作面采用放頂煤開(kāi)采時(shí)，遇到頂煤不易冒落、資源回收率低等問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題，采用施工工藝巷、深孔預(yù)裂弱化爆破的方法將頂煤抗破壞強(qiáng)度預(yù)先降低。實(shí)踐結(jié)果表明，采用該方法后堅(jiān)硬厚煤層頂煤難冒落問(wèn)題得到了有效改善。

綜采放頂煤 堅(jiān)硬頂煤 預(yù)裂弱化 爆破弱化

1 綜放開(kāi)采可行性的綜合評(píng)價(jià)

川宏煤礦地處神府東勝煤田，其6－2煤層傾角1～3°，屬近水平煤層，煤層無(wú)大的褶皺和斷裂帶，構(gòu)造簡(jiǎn)單，賦存穩(wěn)定，煤層位于延安組一巖段下部，上距4－2煤層平均距離為71.43m，煤層厚度最大7.82m，最小5.23m，平均為6.52m。煤層局部含夾矸1～3層，夾矸最大厚度0.45m，巖性為泥巖。煤層硬度系數(shù)為3.5，較硬，煤層節(jié)理、層理都不發(fā)育，粘結(jié)性強(qiáng)，較整合，在煤層開(kāi)采工程中不易冒落。頂板以粉砂巖為主，局部為細(xì)粒砂巖，頂板抗壓強(qiáng)度為22.4～60.2MPa，巖性級(jí)別為軟弱－半堅(jiān)硬，巖層節(jié)理、層理不發(fā)育，較整合。

針對(duì)上述煤層特點(diǎn)，選用高強(qiáng)度、高阻力支架并輔以常規(guī)的工藝措施，進(jìn)行綜放開(kāi)采。在煤層開(kāi)采過(guò)程中，頂板如果采用自然垮落法管理，易形成大面積懸頂，因此，必須采取有效措施管理頂板。該礦采取弱化頂煤強(qiáng)度、增大頂煤載荷等措施，改變頂煤的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，以增大煤壁前方的塑性區(qū)范圍和頂煤的冒放性，同時(shí)，再輔助破碎頂煤的其它工程項(xiàng)目。主要技術(shù)即在工藝巷超前工作面20m進(jìn)行深孔爆破作業(yè)，對(duì)頂板進(jìn)行預(yù)裂，人工強(qiáng)制放頂，達(dá)到安全生產(chǎn)的預(yù)期目標(biāo)。

2 工程實(shí)例

2.1 主要試驗(yàn)技術(shù)方案

川宏煤礦6201工作面布置在6－2煤層，為綜采低位放頂煤首采工作面。根據(jù)6－2煤層頂板巖石性質(zhì)、煤層特性，結(jié)合地質(zhì)條件相近綜采放頂煤工作面的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，確定川宏煤礦首采工作面的總體開(kāi)采方案如下：沿6－2煤層頂板布置兩條工藝巷，在工作面未采動(dòng)前，先在工藝巷超前20m進(jìn)行深孔爆破作業(yè)，對(duì)頂板進(jìn)行預(yù)裂、對(duì)頂煤進(jìn)行預(yù)裂和破碎，然后進(jìn)行綜采低位放頂煤正常開(kāi)采。開(kāi)采工藝包括割煤、移架、推前刮板輸送機(jī)、放頂煤和拉后刮板輸送機(jī)等工序。

2.1 工藝巷施工

沿6－2煤層底板布置6201運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷，然后開(kāi)切眼布置綜采工作面，安設(shè)綜采設(shè)備。沿6－2煤層頂板布置兩條工藝巷，回風(fēng)巷一側(cè)的工藝巷名稱(chēng)為6201－1，與回風(fēng)巷間的水平距離為35 m，長(zhǎng)度為724m；運(yùn)輸巷一側(cè)的工藝巷名稱(chēng)為6201－2，與運(yùn)輸巷間的水平距離為35m，長(zhǎng)度為724m，在6201－1和6201－2兩工藝巷盡頭開(kāi)小切眼，小切眼長(zhǎng)度為74m，見(jiàn)圖1。工藝巷及小切眼施工采用型號(hào)為EBJ－120TP掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)。工藝巷掘進(jìn)寬度4m，高度3.5m。工藝巷和小切眼支護(hù)形式采用錨網(wǎng)支護(hù)。

圖1 6201工作面巷道布置示意圖

2.2 頂煤預(yù)爆破

采用在工藝巷遠(yuǎn)離工作面煤壁打眼爆破松動(dòng)法，超前工作面煤壁20m對(duì)頂煤預(yù)爆破，起到預(yù)裂和破碎作用。待開(kāi)采時(shí)，又能利用采動(dòng)引起的超前壓力，二次破碎頂煤。炮孔的布置原則為兩條工藝巷對(duì)頭打鉆，中間留5m煤柱；兩條工藝巷兩側(cè)打鉆，與兩側(cè)巷道留5m煤柱。炮眼采用“三花”布置形式，見(jiàn)圖2。

鉆孔采用KHYD75DIA型巖石電鉆，孔徑為62mm。使用不低于3級(jí)的煤礦許用乳化炸藥，藥卷規(guī)格為?50mm×500mm，重量1kg／卷，采用正向裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝藥，每孔采用兩個(gè)毫秒延時(shí)雷管，并聯(lián)方式連接，孔與孔之間用串聯(lián)方式聯(lián)炮。采用水炮泥、粘土和木楔封孔。爆破超前工作面煤壁水平距離20m，在開(kāi)采初期，小切巷初次放頂之后實(shí)施第一次煤體預(yù)爆破。

圖2 工藝巷炮眼布置

2.3 頂板預(yù)爆破

頂板以粉砂巖為主，局部為細(xì)砂巖，初步確定頂板強(qiáng)制放頂步距為15m。采用在工藝巷超前工作面20m進(jìn)行深孔爆破作業(yè)，對(duì)頂板進(jìn)行預(yù)裂隙爆破。

2.4 工藝巷施工3種鉆孔的平行關(guān)系

3種鉆孔分別是煤體預(yù)爆破孔、頂板預(yù)爆破孔和煤體注水鉆孔。施工注水鉆孔應(yīng)超前工作面煤壁200m，以保證下個(gè)月注水時(shí)間。煤體預(yù)爆破孔、頂板預(yù)爆破孔的打鉆超前工作面煤壁40m以上。頂板預(yù)爆破孔與頂煤預(yù)爆破孔超前工作面煤壁距離15～20m，進(jìn)行同時(shí)放炮。但同一條巷一次起爆數(shù)不得超過(guò)8個(gè)。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果

工作面走向長(zhǎng)度741m，工作面長(zhǎng)度為150m。工作面主要機(jī)械配備為ZF4800／16／26液壓支架64架、ZFG5000／18／32過(guò)渡支架4架、MG160／380－WD采煤機(jī)1部、SGZ－764／320鑄焊刮板輸送機(jī)2部、SSJ800／2×40帶式輸送機(jī)1部、SZZ－764／160轉(zhuǎn)載機(jī)1臺(tái)、MRB110／31.5液壓泵站1套。工作面采用割一刀煤放一茬煤的作業(yè)方式，循環(huán)進(jìn)度0.6m。放頂煤采用單位間隔多口順序放煤的方法，兩個(gè)放煤工相距5架支架，一個(gè)人放偶數(shù)支架頂煤，另一個(gè)人放奇數(shù)支架頂煤。放頂煤工序與割煤工序采用平行作業(yè)，且放煤過(guò)程中要互相配合，盡量不讓或少讓頂煤流到刮板輸送機(jī)之外。在實(shí)際生產(chǎn)中，要結(jié)合頂板冒落與運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及頂煤的破碎程度來(lái)決定放煤步距。

在首采面成功地進(jìn)行了工作面局部端面冒頂控制、局部大塊頂煤的破碎、采放工藝的優(yōu)化完善。此綜放試驗(yàn)工作面在進(jìn)行工藝巷深孔爆破后，頂煤的冒放性有了很大的改善。工作面采出率平均達(dá)到85%，大大提高了資源回收率。

[1] 李志軍，宋選民，付玉平等.神東礦區(qū)特厚煤層合理開(kāi)采方法的優(yōu)化選擇[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2010（3）

[2] 謝和平，王家臣，陳忠輝等.堅(jiān)硬厚煤層綜放開(kāi)采爆破破碎頂煤技術(shù)研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，1999（4）

[3] 沈杰，范志忠，趙明等.預(yù)裂松動(dòng)爆破技術(shù)在特厚煤層綜放工作面的應(yīng)用研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2007（5）

[4] 吳永平.大同礦區(qū)特厚煤層綜采放頂煤技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010（11）

[5] 付金強(qiáng).用工藝巷深孔爆破法改善綜放開(kāi)采中頂煤的冒放性[J].科學(xué)技術(shù)情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2006（9）

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[7] 宋承輝，李應(yīng).特厚煤層綜放開(kāi)采巷道布置及回采工藝[J].山東煤炭科技，2010（3）

[8] 張安興.堅(jiān)硬厚煤層綜采放頂煤預(yù)裂爆破開(kāi)采技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2007（6）

[9] 李斌.堅(jiān)硬頂煤預(yù)裂弱化爆破在大佛寺礦井的應(yīng)用[J].陜西煤炭，2008（5）

[10] 宋選民，綜放采場(chǎng)頂煤冒放性研究及其控制[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，1998

[11] 薄其山，郭召順，孫瑞玉等.單一特厚煤層深孔控制預(yù)裂爆破提高頂煤的可放性[J].煤礦安全，2011（3）

Pre－split blasting mining techniques of full－mechanized caving mining technology roadway in hard thick seam

Zhang Liqi，Li Zhijun

（Erdos Coal Bureau，Erdos，Inner Mongolia Autonomous Region 017000，China）

Chuan Hong coal mine＇s 6－2＃coal seam is hard thick coal seam，the mine face 6201using caving encountered the difficulties of top coal caving and the issues of low resource recovery.To solve these issues，the construction technology roadway and deep pre－split blasting method were used to weak the top coal in advance and to reduce anti－breaking strength.Practical results show the issues of top coal caving difficulties have been effectively improved.

full－mechanized caving mining，hard top coal，pre－split blasting，blasting weakening

TD322

A

張立其（1969－），男，河北元氏縣人，在職研究生，高級(jí)工程師，主要從事煤礦安全管理、監(jiān)察工作。

（責(zé)任編輯 張毅玲）