淺埋煤層綜采面強制放頂技術研究

李小黑

（晉城澤泰安全評價中心，山西 晉城 048000）

本文對河曲礦區某礦10101綜采工作面的初次放頂進行研究。

1 工作面的概況

10101綜采工作面是該礦投產后第一個回采工作面，屬太原組10-2號煤層，工作面推進長度620 m，工作面凈寬200 m，容重1.5 t/m3，煤層可采面積0.124 km2，可采儲量892.8kt。10-2號煤層位于石炭系上統太原組10號煤層的下半部，10-2號煤層厚4.03～9.50 m，平均5.86 m，純煤厚度3.45～7.95 m，平均5.18 m；屬全區穩定可采厚煤層。

10101綜采工作面安裝前，礦方曾組織人員對10101切眼上方頂板情況進行了鉆機上鉆探查工作，分別在10101工作面進風平巷、回風平巷、輔運平巷的切眼布置了3個鉆孔。3個鉆孔在上鉆探查頂板時，未將頂板砂巖鉆透，因此砂巖層具體厚度未探查清楚，切眼處鉆孔綜合柱狀圖，見圖1。

2 強制放頂炮眼布置

深孔預裂爆破放頂布置在10101切眼中部180的范圍內。炮眼布置在靠調車硐距離切眼中心線1.0 m處，炮孔間距除3號孔至4號孔為30 m外，其余孔均為15 m，呈“一”字型分布，炮眼深度分別為16 m、24 m、30 m，垂深分別為8 m、12m、15m，共布置12個孔（由于12號孔處現場實際頂板較破碎容易垮落，故在實際施工中沒有施工12號鉆孔）。炮眼具體布置方式見圖2，圖中1號孔距10101面回風順槽10 m，11號孔距10101面膠運順槽25 m，3號、4號炮眼相距30 m；其余炮孔彼此間距為15 m；1號、2號、3號炮孔傾角均為30°，方位角均為0°；4號、5號、6號、7號、8號、9號、10號、11號、炮孔傾角均為30°，方位角均為180°。初次放頂時的炮眼布置圖，見圖2。

圖1 鉆孔柱狀圖

3 爆破方式及裝藥量

合理的爆破方式和裝藥量，不僅能使頂板充分垮落、大大減小初次來壓步距、減小了初次頂板來壓時颶風的突然性威脅[1]，而且能保證直接頂與老頂不出現較大的離層，頂板完整，不產生臺階下沉、破碎、漏冒、傷人，并防止老頂來壓時對直接頂產生沖擊造成切頂垮面[2]。

圖2 炮眼布置圖

3.1 裝藥量計算

每個鉆孔爆破巖石的體積大約為：

式中：l 為鉆孔長度，m；K 為裝藥系數，取K=0.6～0.7為宜；S 為鉆孔仰角，°；V 為炮眼之間的距離，m；W 為孔底抵抗線，m。

強制放頂所需的總炸藥量為：

式中：q 為爆破單位體積巖石所需炸藥重量，kg/m3，如表1所示。

表1 爆破單位巖石的裝藥量

放頂鉆孔內需要的炸藥量為：

表2 不同硬度巖石的裝藥密度

所以：

由于合理的孔底抵抗線必須滿足Q'≥Q，由此推出[3]：

將已知參數代入式(5)可算出最小抵抗線與炮眼直徑的關系。

采用深孔預裂爆破的方法，對10101工作面頂板實施強制放頂。爆破炸藥使用乳化炸藥，藥包規格φ50×500 mm，雷管使用煤礦許用毫秒延期電雷管，采用并聯聯線方式，起爆方式采用延期雷管導爆索起爆，使用QL2000型起爆器。根據上述公式計算強制放頂時炮眼的裝藥量，取裝藥滿度系數0.6，可得單位長度炮眼裝藥量為3 kg，炮泥填裝系數0.4，炮泥采用紅泥。炮眼裝藥量，如表3所示。

表3 強制放頂時鉆孔裝藥量

3.2 爆破方式

鉆孔采用簡化的間隔方式裝藥，即是采用連續耦合方式裝藥；并且采用雙雷管，雙導爆索引爆，其中一根導爆索延伸至炮眼底部，另一根與炮眼外側第一個藥包連接，每一根導爆索都用雷管起爆，在炮眼口采用并聯方式連接兩個雷管，并用木塞固定，放炮母線一定要具有良好的絕緣性，采用串并聯回路，并與雷管的連接處必須滿足規程、并用絕緣膠布裹好，放炮母線一定要安全懸空吊掛。在工作面推進6m后進行裝藥，裝藥前必須清凈鉆孔，裝藥用φ70mm×1500mm的木制炮棍將裝有藥卷、炮泥、導爆索的PVC管裝入炮孔內，導爆索的長度需由鉆孔長度確定，切斷導爆索時必須用快刀切割，決不允許沖擊擠壓，藥包要推至孔底，裝緊裝實，藥泥要充填密實。爆破順序：按要求分兩次爆破，先對1、2、3、4、5、6號炮眼進行爆破，再對7、8、9、10、11號眼爆破。

4 結束語

經對10101工作面實施深孔預裂爆破，破壞了工作面上覆巖層完整性,大大減小了初次來壓步距，有效避免了初次來壓時可能形成的災害。通過理論計算得出了對10101工作面實施強制放頂時的炮眼裝藥量。經實踐驗證了爆破參數的合理性，可為相同或相似地質條件礦井的順利生產提供參考依據。

[1]史紅宇.綜采面厚層堅硬頂板強制放頂技術研究[J].山西煤炭,2010,30(8):52-54.

[2]揣文峰,王緒光.采煤工作面初次放頂的技術與管理[J].遼寧工程技術大學學報(自然科學版),2003,22(2):164-167.

[3]魏光榮.綜采工作面深孔爆破強制放頂的應用[J].煤炭工程,2005,(7):36-38.