堅硬厚煤層綜采放頂煤工藝巷預裂爆破開采技術

張立其 李志軍

（鄂爾多斯市煤炭局，內蒙古自治區鄂爾多斯市，017000）

堅硬厚煤層綜采放頂煤工藝巷預裂爆破開采技術

張立其 李志軍

（鄂爾多斯市煤炭局，內蒙古自治區鄂爾多斯市，017000）

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

綜采放頂煤 堅硬頂煤 預裂弱化 爆破弱化

1 綜放開采可行性的綜合評價

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，煤層無大的褶皺和斷裂帶，構造簡單，賦存穩定，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。煤層硬度系數為3.5，較硬，煤層節理、層理都不發育，粘結性強，較整合，在煤層開采工程中不易冒落。頂板以粉砂巖為主，局部為細粒砂巖，頂板抗壓強度為22.4～60.2MPa，巖性級別為軟弱－半堅硬，巖層節理、層理不發育，較整合。

針對上述煤層特點，選用高強度、高阻力支架并輔以常規的工藝措施，進行綜放開采。在煤層開采過程中，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度、增大頂煤載荷等措施，改變頂煤的性質和結構，以增大煤壁前方的塑性區范圍和頂煤的冒放性，同時，再輔助破碎頂煤的其它工程項目。主要技術即在工藝巷超前工作面20m進行深孔爆破作業，對頂板進行預裂，人工強制放頂，達到安全生產的預期目標。

2 工程實例

2.1 主要試驗技術方案

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6－2煤層頂板巖石性質、煤層特性，結合地質條件相近綜采放頂煤工作面的開采經驗，確定川宏煤礦首采工作面的總體開采方案如下：沿6－2煤層頂板布置兩條工藝巷，在工作面未采動前，先在工藝巷超前20m進行深孔爆破作業，對頂板進行預裂、對頂煤進行預裂和破碎，然后進行綜采低位放頂煤正常開采。開采工藝包括割煤、移架、推前刮板輸送機、放頂煤和拉后刮板輸送機等工序。

2.1 工藝巷施工

沿6－2煤層底板布置6201運輸巷和回風巷，然后開切眼布置綜采工作面，安設綜采設備。沿6－2煤層頂板布置兩條工藝巷，回風巷一側的工藝巷名稱為6201－1，與回風巷間的水平距離為35 m，長度為724m；運輸巷一側的工藝巷名稱為6201－2，與運輸巷間的水平距離為35m，長度為724m，在6201－1和6201－2兩工藝巷盡頭開小切眼，小切眼長度為74m，見圖1。工藝巷及小切眼施工采用型號為EBJ－120TP掘進機掘進。工藝巷掘進寬度4m，高度3.5m。工藝巷和小切眼支護形式采用錨網支護。

圖1 6201工作面巷道布置示意圖

2.2 頂煤預爆破

采用在工藝巷遠離工作面煤壁打眼爆破松動法，超前工作面煤壁20m對頂煤預爆破，起到預裂和破碎作用。待開采時，又能利用采動引起的超前壓力，二次破碎頂煤。炮孔的布置原則為兩條工藝巷對頭打鉆，中間留5m煤柱；兩條工藝巷兩側打鉆，與兩側巷道留5m煤柱。炮眼采用“三花”布置形式，見圖2。

鉆孔采用KHYD75DIA型巖石電鉆，孔徑為62mm。使用不低于3級的煤礦許用乳化炸藥，藥卷規格為?50mm×500mm，重量1kg／卷，采用正向裝藥結構進行裝藥，每孔采用兩個毫秒延時雷管，并聯方式連接，孔與孔之間用串聯方式聯炮。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，在開采初期，小切巷初次放頂之后實施第一次煤體預爆破。

圖2 工藝巷炮眼布置

2.3 頂板預爆破

頂板以粉砂巖為主，局部為細砂巖，初步確定頂板強制放頂步距為15m。采用在工藝巷超前工作面20m進行深孔爆破作業，對頂板進行預裂隙爆破。

2.4 工藝巷施工3種鉆孔的平行關系

3種鉆孔分別是煤體預爆破孔、頂板預爆破孔和煤體注水鉆孔。施工注水鉆孔應超前工作面煤壁200m，以保證下個月注水時間。煤體預爆破孔、頂板預爆破孔的打鉆超前工作面煤壁40m以上。頂板預爆破孔與頂煤預爆破孔超前工作面煤壁距離15～20m，進行同時放炮。但同一條巷一次起爆數不得超過8個。

3 現場試驗效果

工作面走向長度741m，工作面長度為150m。工作面主要機械配備為ZF4800／16／26液壓支架64架、ZFG5000／18／32過渡支架4架、MG160／380－WD采煤機1部、SGZ－764／320鑄焊刮板輸送機2部、SSJ800／2×40帶式輸送機1部、SZZ－764／160轉載機1臺、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方式，循環進度0.6m。放頂煤采用單位間隔多口順序放煤的方法，兩個放煤工相距5架支架，一個人放偶數支架頂煤，另一個人放奇數支架頂煤。放頂煤工序與割煤工序采用平行作業，且放煤過程中要互相配合，盡量不讓或少讓頂煤流到刮板輸送機之外。在實際生產中，要結合頂板冒落與運動特點及頂煤的破碎程度來決定放煤步距。

在首采面成功地進行了工作面局部端面冒頂控制、局部大塊頂煤的破碎、采放工藝的優化完善。此綜放試驗工作面在進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.神東礦區特厚煤層合理開采方法的優化選擇[J].礦業研究與開發，2010（3）

[2] 謝和平，王家臣，陳忠輝等.堅硬厚煤層綜放開采爆破破碎頂煤技術研究[J].煤炭學報，1999（4）

[3] 沈杰，范志忠，趙明等.預裂松動爆破技術在特厚煤層綜放工作面的應用研究[J].礦業安全與環保，2007（5）

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

[5] 付金強.用工藝巷深孔爆破法改善綜放開采中頂煤的冒放性[J].科學技術情報開發與經濟，2006（9）

[6] 索永錄.堅硬煤層綜采放頂煤開采技術[M].西安：陜西科學技術出版社，2001

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

[8] 張安興.堅硬厚煤層綜采放頂煤預裂爆破開采技術的實踐與應用[J].山東煤炭科技，2007（6）

[9] 李斌.堅硬頂煤預裂弱化爆破在大佛寺礦井的應用[J].陜西煤炭，2008（5）

[10] 宋選民，綜放采場頂煤冒放性研究及其控制[D].徐州：中國礦業大學，1998

[11] 薄其山，郭召順，孫瑞玉等.單一特厚煤層深孔控制預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，高級工程師，主要從事煤礦安全管理、監察工作。

（責任編輯 張毅玲）