艾友煤礦6111綜采面頂板預裂爆破研究

丁小淇 孫凱

摘要：文章分析了艾友煤礦6111綜采面頂板預裂爆破工藝的適用條件和參數要求，介紹了頂板預裂爆破工藝的施工方法，并結合實踐經驗，闡述了施工中影響頂板預裂爆破效果的各種關鍵問題，為進一步完善頂板預裂爆破技術，提高6111綜采工作面的作業效率提供了科學依據和理論指導。

關鍵詞：綜采面頂板；頂板預裂爆破技術；堅硬頂板；懸臂梁；頂板強度

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）32-0087-03

1 6111綜采工作面頂板預裂爆破概述

1.1 頂板預裂爆破原因

老頂初次來壓過后，隨著工作面的推進，頂板來壓顯現出一定周期性，稱為老頂周期來壓。 周期來壓是在老頂初次來壓之后，支架上老頂后方懸空，只有一端支撐在煤壁上，老頂相當于懸臂梁，不考慮其他因素，老頂跨距達到老頂初次來壓跨距時就會垮落，由于采動影響，老頂已經出現裂隙，整體性遭到破壞，因此，在很短的跨度內就會垮落，造成來壓，因為跨度小，產生的危害較初次來壓小了很多，但周期來壓對工作面的回采依然會產生很大影響。6111綜采面在開采期間，周期壓顯現明顯，出現了壓死支架現象，對職工的人身安全產生了威脅，對回采效率也造成了一定的影響。因此采用頂板預裂爆破技術來緩和頂板冒落時形成的沖擊問題（詳見6111面頂板預裂爆破前后支架壓力表工作阻力觀測值對比）。

1.2 頂板預裂爆破在煤礦綜采工作面中的應用

頂板預裂爆破是指通過爆破方式將堅硬頂板強度降低，使頂板在移架后，在后方立即冒落，頂板冒落后而形成矸石墊層的工藝技術。該工藝可以控制頂板的冒落面積，較適合來壓強烈的堅硬頂板，緩和其冒落時形成的沖擊問題。由于我礦煤層的賦存條件復雜，6111綜采工作面頂板屬于來壓強烈的堅硬頂板，因此對6111綜采工作面頂板預裂爆破工藝的研究和完善就更加具有現實意義。實踐中頂板預裂爆破主要采取采前預裂爆破的方式，是指在工作面前方頂板打眼爆破，使頂板預先松動，并在工作面采后自行冒落的方法。

1.3 頂板預裂爆破的適用條件及參數要求

1.3.1 適用條件頂板預裂爆破需要工作面頂板滿足以下要求：頂板具有較高的完整性且巖性堅硬，從切眼頂板初次垮落測算起，正?；夭?m內直接頂冒落不充分或不垮落的工作面。

1.3.2 參數要求滿足適應條件的工作面應根據直接頂、老頂的厚度及其巖性特征確定放頂施工的具體方案。根據煤層綜合柱狀圖，分析6111綜采面的頂板巖性，可確定6111綜采面回采過程中應采取預裂爆破技術，對初次來壓和周期來壓期間的頂板進行有效控制，盡可能使冒落的矸石基本充滿采空區，以起到支持上覆巖層的作用，在實現工作面隨采隨落作業目標的同時，有效緩解頂板垮落的沖擊強度，降低有害氣體的積存，降低瓦斯涌出事故的風險性。深孔預裂爆破施工中應保證各種材料部件（火藥、電雷管、放炮線等）滿足設計要求，以確保爆破的安全性及其效果，如火藥采用礦用三級水膠炸藥，雷管為毫秒電

雷管。

炮眼位置、間距、角度、深度及裝藥量等參數均應根據頂板的巖性特征合理確定，如炮眼位于回采一定距離后支架頂梁與前梁交接處，通常回采10～12m開始打眼作業，堅硬程度高的頂板其炮眼間距應小一些。

2 頂板預裂爆破工藝的施工方法

2.1 爆破前的準備工作

炮眼施工利用工作面檢修設備期間進行，備齊所需材料、工具（如MQT-130錨索鉆機、套釬、水泡泥、黃泥、火藥等）；將工作面支架升實達到初撐力（30MPa），找掉幫頂浮石傘檐，運輸機、采煤機停電，檢查風動鏈接裝置是否齊全可靠。

2.2 炮眼布置

根據6111綜采面煤層綜合柱狀圖，每隔3臺支架布置一個炮眼，炮眼以兩排3m與兩排10m循環進行，孔徑>42mm的深孔預裂，對預裂深度予以控制。由于該工作面為仰采，巷道坡度為5°～7°，所以炮眼和頂板夾角在84°左右，炮眼裝藥系數和炮泥封口長度則應符合《煤礦安全規程》規定。

圖1 6111工作面上下順槽頂板巖性寫實圖

2.3 裝藥方法及藥量規定

裝藥工具采用一端頭用樹脂膠灌0.3m長，直徑30mm索頭的10m錨索索芯。10m深炮眼每孔裝藥3kg，封泥長度1.5m。3m深炮眼每孔裝藥0.9kg，封泥長度1.2m。

2.4 爆破方法

爆破采取單眼爆破的方式。放炮前，工作面、回風流及爆破可能受影響區域的所有人員必須撤離至距放炮地點100m以外的進風流中。先爆破回風側一段，向進風側逐個爆破，直至爆破工作結束。

3 頂板預裂爆破工藝中應注意的問題

3.1 合理安排工序

為保證爆破安全和頂板預裂爆破的效果，放炮作業應合理安排各道工序，盡可能縮短施工時間，通常應將整個放頂過程控制在2～4h之間，并須嚴格執行“一炮三檢”與“三人連鎖放炮”制度的落實，做好各種保護措施以確保操作人員的安全。

3.2 爆破效果

裝藥過程中應注意一定要將火藥裝到眼底，不能出現裝藥不到位的情況，以此確保爆破效果，防止出現崩壞工作面直接頂，造成掉頂事故的發生。

圖2 3m放頂眼布置示意圖

圖3 3m放頂眼裝藥結構示意圖

圖4 10m放頂眼布置示意圖

圖5 10m放頂眼裝藥結構示意圖

3.3 雙雷管起爆

頂板預裂爆破過程中還可能出現雷管損傷造成瞎炮，從而影響爆破效果；為保證爆破效果可采用雙雷管起爆一個孔的炸藥，雷管分別放在第5個藥和第10個藥里。

3.4 調整風量

相關操作人員必須重視這些影響爆破效果的重要細節。此外，大量炸藥一次起爆時，可能導致工作面及回風流中CO濃度提高，當有毒氣體達到1～1.5分時，將嚴重污染井下空氣，并同時導致圍巖松動破壞，因此還應及時調整工作面風量，并對污染物進行有效控制。

4 結語

作為綜采工作面的常用工藝技術，頂板預裂爆破效果顯著、操作簡單、適用范圍廣，不但可用于處理來壓強烈的堅硬頂板，對一些穩定直接頂的初放處理也非常適用。操作人員應在全面掌握頂板巖性特征的基礎上科學設置爆破方案及各項參數，以成熟、完善的技術確保井下作業的安全。

參考文獻

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作者簡介：丁小淇（1988—），男，河北豐寧人，遼寧省阜新礦業集團艾友煤礦采礦助理工程師，研究方向：采礦工程；孫凱（1972—），男，遼寧鐵嶺人，遼寧省阜新礦業集團艾友煤礦采礦助理工程師，研究方向：采礦工程。