堅硬頂板綜采工藝深孔強制放頂技術

摘 要：重點介紹了肥城礦區八煤層堅硬頂板放頂設計及綜合治理，提高生產效率，消除普采工藝帶來的安全隱患，降低了工作面底板出水機率。

關鍵詞：堅硬頂板； 綜采； 深孔；強制放頂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.063

1 地質概況

肥城礦區八煤層直接頂板厚3.8～6.63m，平均4.73m；巖性為四灰，灰至深灰色，質較純，但夾有鈣質泥巖，致密，厚層狀構造，下部含黑色燧石結核，因而堅硬而色深，含較多的蜓蝌化石，形體大，保存完好，層位穩定。巖性堅硬，普氏硬度系數?=8.0～11.5，底面凹凸不平，垂直裂隙發育，常常形成復合頂板，破壞頂板完整性，屬中等穩定頂板，一般不自行垮落，往往只緩慢下沉，采用冒落法管理頂板。八煤層受五灰、奧灰水威脅嚴重，若對該煤層進行開采，必須對五灰及奧灰水進行綜合治理，同時必須對堅硬四灰頂板制定切實可行的強制放頂設計。

2 堅硬頂板綜采面強制放頂設計

2.1 爆破方案

由于工作面頂板為堅硬的四灰，因此，工作面自切眼向前推進1.2m～1.6m后，可在切眼內的頂板上布置炮孔進行深孔爆破，使頂板由四面固支狀態轉化為三面固支，為頂板的初次垮落創造條件。

2.2 炮眼布置位置

順切眼方向，由工作面上順槽至下順槽，每隔1.5m布置一炮孔，炮孔在工作面推進方向上垂直頂板，沿切眼方向傾向于上順槽，傾角70o。

2.3 工作面順槽斷頂爆破

在工作面推采初期，由于工作面周圍均為實體煤，頂板完整度高；或者工作面長度較短，由于實體煤側頂板跨度小，不易斷裂。此種情況下，初采階段頂板沿順槽上方不易斷裂，礦山壓力顯現不夠充分，即使在工作面支架后方采用強制放炮切頂，也會造成頂板冒放困難。此時可對綜采工作面上下順槽端頭支架前方進行深孔預裂斷頂，即在順槽上方煤層頂板中人為形成自由面。結合切眼斷頂，這樣難以冒放的堅硬頂板由四面固支狀態轉化為容易斷裂的懸臂梁，促進煤層頂板提前垮斷，提高了頂板的冒放性。

根據截斷爆破原理，將工作面巷道頂板預裂爆破松動，以提高巷道頂板的冒放性，可沿上下順槽內幫打一排平行炮孔，提前將順槽頂板爆破松動，并將煤層頂板預先截斷，隨著工作面的推進促使頂板更容易的冒落。

順槽頂板截斷炮孔從距開切眼20m處的兩巷順槽內開始布置，在方便打眼的情況下，炮孔盡量布置在順槽內幫頂角處，沿采空區方向垂直向上，沿傾斜方向向順槽內幫傾斜75o，炮孔間距1.6m。封孔垂直長度不小于2m，以不破壞巷道下層頂板為準。

2.4 工作面步距式斷頂爆破

斷頂采用在放頂線上方打眼放炮的方式進行處理。但是，由于傳統的綜采支架頂部及后方由鋼板支擋，因此，打眼工作無法滯后進行，必須采取特殊措施進行處理，即在兩架支架間或支架頂部預留打眼空間，支架的側護板兩側均為活動式，可自由伸縮，當側護板伸出時，可支護頂板，當縮進時，可在兩架之間架設鉆機進行鉆眼，方便快捷，安全性較高。

2.4.1 放炮參數設計

在雙側可調活動寬側護板式支架中間位置，向頂板巖層鉆孔，為了達到更好的放炮切頂的效果，沿工作面傾斜方向，每兩架支架架間均布置一個炮孔，炮孔傾向采空區方向，傾角75o，炮孔的間距1.5m；炮孔深度與斷頂的范圍有關，本工作面第一層頂板厚度平均為4.55m，采高1.65～2.60m，且炮孔間距較小，僅需崩落部分直接頂即可達到預期效果，因此，炮孔的深度可選為2.0m。

2.4.2 深孔裝藥與定炮方法

（1）裝藥方法。①采用長度合適的38mmPVC塑料管作為炸藥的載體，導爆索長度根據裝藥長度而定；②每次裝藥前在距爆破筒頂部100mm位置用8號鐵絲穿透塑料管兩壁，鐵絲兩端要擰緊，防止炸藥脫落；③把導爆索輕輕打結綁在第一塊炸藥上，起高爆破筒底部將第一塊炸藥和導爆索同時送至爆破筒頂部，再用同樣方法將炸藥逐塊送至爆破筒內，每塊炸藥之間彼此密接，最后將導爆索另一端輕輕打結綁在起爆藥卷上；④起爆藥卷必須用2發同號毫秒延時電雷管（串聯）連接，導爆索、電雷管要綁扎牢固，雷管與引線的連接部位要用絕緣膠布密封好，然后在引爆藥卷的外端放入2塊水泡泥；⑤爆破筒底部100mm位置要用8號鐵絲穿透塑料管兩壁，鐵絲兩端要擰緊，放炮引線要固定在8號鐵絲上，防止引線被拉出；⑥兩筒炸藥之間需用聯接頭聯接好。

（2）定炮方法。①定炮前，用塑料炮桿送入孔底，用清水沖孔或來回抽出炮桿清除炮眼內的巖粉，直至炮桿在孔內暢通為止；②定炮前首先把爆破筒放入炮眼內.由放炮員以及協助人員用塑料炮桿或小直徑的PVC管將爆破筒送至炮眼底部，然后抽出炮桿或PVC管，用水泥藥卷或黃泥封孔。如果采用水泥藥卷，則要放到專用水桶內用清水浸泡不低于3分鐘，在輸送水泥藥卷時，先將浸泡好的2快水泥藥卷放在專用鴨嘴輸送器上，為了提高封孔質量，每次往孔內輸送不能超過2快水泥藥卷，然后用專用鴨嘴輸送器把水泥藥卷送入孔口，由爆破工、定炮協助人員用炮桿勻速緩慢將水泥藥卷送入孔內并搗實，同時抽出鴨嘴輸送器，往返進行，直至達到規定的封孔長度，引線外漏部分2股線要扭結，用絕緣膠布密封好并懸空。爆破網路使用毫秒延期電雷管及導爆索引爆，每孔安裝雙雷管，聯成串聯起爆網路。

3 結語

該技術的成功應用，明顯提高了肥城礦區8、9、10煤的綜合機械化開采技術水平，適應當前發展形勢，提高生產效率，消除普采工藝帶來的安全隱患，降低了工作面底板出水機率，同時可解決含夾矸的堅硬項板承壓水上綜合機械化開采的難題，為我國部分礦區解決承壓水上綜合機械化開采提供了一種行之有效的方法。

作者簡介：張海濤（1971-），男，山東肥城人，高級工程師，主要從事：采礦技術研究工作。endprint