地表深孔爆破卸壓技術在資源整合礦井堅硬頂板綜放工作面的應用

陳計珍

(山西省朔州市山陰縣華夏煤業有限公司，山西 山陰 036900)

地表深孔爆破卸壓技術在資源整合礦井堅硬頂板綜放工作面的應用

陳計珍

(山西省朔州市山陰縣華夏煤業有限公司，山西 山陰 036900)

華夏煤業井田有4層可采煤層，3號、4號、6號、9號、11號中的3號煤層不可采。4號煤層在資源整合前已基本采完，且大多采用落后的“以掘代采”回采工藝，4號煤層頂板基本沒有正常垮落。資源整合后，首采工作面設計6號層1161工作面，為確保淺埋煤層綜放工作面安全生產，避免4號層采空區老頂來壓形成二次沖擊危及6號層1161工作面人身安全及損壞設施、設備，造成全礦井風流逆轉事故。現以華夏煤業6號煤層1161綜放工作面為例，實施地表深孔預裂爆破卸壓技術，達到破壞頂板的完整性，使其周期性階梯垮落，減少老頂懸空面積實現安全生產。

深孔爆破；堅硬頂板；綜放工作面

華夏煤業6號煤層1161工作面位于井田西部，是本礦第一個綜采放頂煤工作面，其地面標高l 622～1 550 m，煤層底板標高1 480～1460 m，上覆巖層厚度142～90 m，松散層厚度15～35 m，黃土覆蓋處多為耕地。4號煤層頂板，多為中硬巖石和堅硬巖石。6號煤層底板為泥巖、粉砂巖、炭質泥巖。煤層柱狀圖，見圖1。

1161工作面傾斜長度180 m，走向長度570 m，煤層平均厚度8 m，儲量114.9萬t，可采儲量92萬t。本文對堅硬頂板的預裂設計方案進行簡要概述,包括頂板預裂的方案分析和頂板的相關預裂爆破的方案分析。

1 堅硬頂板的預裂設計方案

由于4號煤層為堅硬頂板，強度很高，而且節理和裂隙不發育，具有自穩性強與整體性好等特點。但在開采過程這些特點卻易造成大面積的懸頂。為了減少該類隱患，必須對頂板做些處理改變其物理力學性質，減小頂板的懸露面積,保證施工安全。通常用的辦法就是爆破弱化，人為地利用爆破方法將頂板切斷,使具有一定厚度的頂板冒落轉換為矸石墊層。可減小頂板垮落的面積，緩解頂板垮落時的巨大沖擊波。此矸石墊層還可減少頂板冒落時的沖擊波與風暴。現在爆破弱化的常用方法有：井下有步距深孔爆破、淺孔放頂、地面深孔放頂、超前深孔預裂爆破等。

結合1161工作面在開始推進130 m時4號煤層堅硬老頂二次來壓形成颶風損壞安全設施、造成支架大量塤壞、工作面進風巷風流瞬間逆轉事件的教訓,現對6號煤層1161首采工作面的4號煤層堅硬老頂采用超前地表深孔預裂爆破方式，對頂板的完整性進行預先破壞，縮小頂板初次來壓的步距與周期來壓的步距，減小來壓強度。該方案實施前，已對1161工作面上覆4號煤層老空區進行詳細探查，無瓦斯、一氧化碳等有毒有害氣體。

2 爆破的具體工藝

1）鉆孔方式、鉆孔布置、技術要求：使用重慶產XY—4型鉆機，配合50 mm鉆桿、75 mm鉆頭、垂直鉆孔。打鉆工藝為:鉆機的搬遷與安裝→作業的準備→具體定位→啟動鉆孔→加鉆桿→鉆進→退出鉆桿→記錄鉆探數據。打鉆過程中一定要嚴格執行打鉆的操作規程,還要制定好相應的安全技術措施,保證施工安全。圖2為鉆孔剖面示意圖。

2）鉆孔間距20 m、排距20 m，按五花眼布置，鉆孔終孔位置在4號煤頂板向上5 m左右。

3）鉆孔施工完成時必須對所有鉆孔編號，孔口位置做好醒目標記（白漆或黃漆）對鉆孔質量進行驗收，并一一對應登記。

4）使用炸藥、雷管、導爆索型號、規格、數量：采用煤礦許用炸藥（三號乳化粉狀炸藥），規格50 mm×500 mm，重量1 kg/卷，按每孔裝藥25 m計算，每孔重量50 kg使用煤礦許用瞬發電雷管和導爆索。為確保爆破效果采用2發雷管2根導爆索串并聯，按每孔2發。裝藥量按照孔深的1/3長度裝藥。孔底距采空區留的巖石厚度要大于5～6 m，如小于5～6 m時，適當減少裝藥量，防止與采空區導通。必須采用雙導爆索，雙雷管（瞬發雷管即可），以保證放炮效果。孔口要留500 mm長的空間，每根導爆索綁扎一個雷管，2個雷管并聯接到母線上，然后將綁扎雷管的導爆索塞到孔內，再用炮泥把孔封實。

5）炮眼封泥要求：炮泥采用粘土摻20%的水量,均勻搓成長500 mm直徑50 mm的長條，不可太干，否則影響爆破效果。封孔必須密實，孔內除裝藥段外，剩余部分全部用炮泥封孔，封孔要密實。放炮采取分組連線，分組啟爆。要求警戒距離和放炮距離不小于500 m。嚴格按照設計要求裝藥放炮，雷管、炸藥和導爆索的裝、運必須執行《煤礦安全規程》(2006版)中的規定。

3 預裂爆破效果和結論

1）預裂爆破效果：1161綜采工作面累計推進160 m時實施地表深孔爆破（其中機頭進163 m，機尾進157 m），工作面27～68架頂板切頂；19～68架煤壁片幫；45～55架頂板破碎掉矸，工作面個別支架壓力顯示42 MPa，其余支架壓力顯示均在30 MPa左右；采空區頂板垮落充分，充填高度超過采高的1.5倍以上(大部分超過6 m)。

2）準備充分，有的放矢：為了吸取1161綜采工作面推進130 m前初次來壓產生颶風的教訓，礦方委托專業鉆探隊伍進行地表深孔預裂爆破前期準備工作，共打孔17排170個，工作面地表為丘陵地段的孔深77～130 m，超前距離不小于工作面10 m開始進行深孔預裂爆破工作。爆破聲音不大，未產生較大的沖擊波，對支架未造成任何損害。經礦有關部門驗收，爆破后頂板垮落長度、高度、寬度均符合設計要求，達到了預期目的。

3）梯次垮落，空間減小：經過深孔預裂爆破，工作面采空區頂板的完整性得到很大破壞，直接頂隨采隨落，充填高度都超過支架高度。采空區深處老頂開始垮落共10次，垮落強度較小，煤塵量減小，工作面中部有輕微片幫產生，工作面支架壓力顯現正常，未見明顯增大現象，采空區及頂板無涌水淋水現象。

4 結束語

綜上可知，淺埋煤層綜采放頂煤工作面，上層煤因落后采煤工藝，沒有正常垮落的頂板，采用地面深孔爆破技術對上層煤老頂進行爆破，基本上可實現頂板預裂目的,防止了下層煤工作面由于頂板瞬間的大面積來壓形成的二次沖擊、所引發的一些破壞,可以保證工作面作業人員與綜采設備的安全,可為工作面的正常作業提供安全、高效的生產環境。

Application of Unloading Technology of Surface Deep-hole Blasting on Hard Roof Fully-mechanized Mining Face after Resource Integration

CHEN Jizhen
（Huaxia Coal Co.,Ltd.,Shuozhou 038400,China）

In the coal field of Huaxia Coal Co.,Ltd.,4 coal seams could be mined(No.4,No.6,No.9 and No.11),and No.3 seam could not.No.4 have been almost mined out before resource integration. Besides,on No.4 seam,out-of-date caving method was used in the most parts and its roof did not collapse normally.After the integration,the first mining face would be No.1161 working face of No.6 coal seam in order to ensure safe production of the fully-mechanized mining on shallow-buried coal seam and to avoid the second impact caused by the main roof pressure from the mined-out area in No.4 coal seam,which could threaten the personnel and facilities and could cause flow reversal accidents.In this study,taking No. 1161 working face as an example,surface deep hole blasting to relieve pressure is implemented to achieve the completeness of the broken roof and their periodic and gradual collapse,which could reduce the area of suspended roof and realize the safe production.

deep hole blasting;hard roof;fully-mechanized working face

TD712

A

1672-5050（2015）01-0064-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.01.021

編輯：劉新光

2014-08-11

陳計珍（1976-），男，山西嵐縣人，大學本科，工程師，從事煤礦一通三防與地質防治水工作。