綜采工作面過無炭柱淺孔爆破及頂板加固技術

王哲豪

（西山煤電有限責任公司 西銘礦, 太原 030052)

1672-5050（2017)05-0042-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.011

2017-07-29

王哲豪（1989-),男,山西汾陽人,碩士,從事煤炭生產技術工作。

綜采工作面過無炭柱淺孔爆破及頂板加固技術

王哲豪

（西山煤電有限責任公司 西銘礦, 太原 030052)

綜采工作面在回采過程中遇無炭柱構造,存在極大安全隱患,嚴重影響正常生產工作。西銘礦對過無炭柱技術及頂板加固進行分析，通過對過無炭柱淺層爆破及超前注漿技術分析,在48502工作面進行淺孔分層多次爆破松動巖塊以及頂板超前注漿加固技術,工作面條件得到很大改善,為安全、高效進行生產工作奠定了基礎。

綜采工作面;無炭柱;分層爆破;注漿加固

在煤礦正常回采工作中,遇到無炭柱,影響工作面的正常回采工序,降低煤炭回采率。西銘礦48502綜采工作面在回采到距離停采線120 m位置時,第4架-18架（1-3架為端頭架)位置揭示了無炭柱,根據地質資料,該無炭柱走向長度為38 m,傾向長度為28 m,按照正常工序推進,無炭柱很難切割,且工作面頂板的無炭柱極不穩定,容易發生漏頂,存在極大安全隱患。因此,根據現場地質條件,工作面采用淺孔分層多次爆破,超前注漿加固技術。

1 過無炭柱技術及頂板加固分析

無炭柱是在地下水作用,地質作用力和巖層重力雙重作用下形成的柱形結構的巖體。無炭柱嚴重制約煤礦的正常生產,對煤層的頂底板造成破壞,影響正常掘進和回采[1]。目前,過無炭柱的方法主要有:1)繞采法。該方法會造成工作面銜接緊張,綜采設備使用率降低,且造成煤炭資源不必要的浪費。2)硬過法。無炭柱中含有的石塊較大,用采煤機硬過,會對機械造成極大損害。且無炭柱中有害氣體的含量具有不確定性,生產過程中產生的火花與有害氣體共存,存在極大的安全隱患。3)爆破法。采用淺孔分層多次爆破,破壞無炭柱石塊的完整性,用采煤機進一步破壞,該方法可靠性很大[2]。

工作面過無炭柱時,無炭柱煤壁上部極為破碎,很難形成承載結構,尤其在端頭的位置,對頂板的維護造成極大的困難[3]。根據其結構特點,有必要進行其注漿加固。巖層內部注漿能充填內部結構,增加破碎巖塊的摩擦力,增加巖層的整體。因此,對于破碎的巷道圍巖有必要進行注漿加固[4-5]。

2 工作面地質條件

西銘礦48502工作面位于48504已采工作面以東,南鄰北五左翼回風巷,東部為北五軌道巷。該面上覆2#煤已回采,工作面回采后,將會使北五軌道巷壓力增大。48502工作面所掘8#煤層節理發育,結構復雜,煤層中上部夾一層0.20 m～0.90 m的頁巖夾矸,下部夾0.2 m～0.3 m頁巖或炭質頁巖,煤厚4.20 m～4.70 m,平均4.42 m,煤層厚度變化不大,屬單一穩定的厚煤層。當回采到距停采線120 m位置時揭示了無炭柱,該無炭柱預計長38 m,寬28 m,以砂巖為主,雜以頁巖碎塊,膠結致密,不含水。回風巷在掘進時遇到該無炭柱,采用棚梁支護,頂板極為破碎,用勾木接頂,并在勾木和頂梁中間鋪設金屬網。回采期間,在兩棚梁之間套棚,用圓木做梁,三梁一柱進行超前維護。

在工作面回采時,無炭柱中含有的石頭較硬,采用淺部分層爆破。機頭三角口位置靠近回風巷的頂板極為破碎,采用超前注漿支護。

3 過無炭柱淺層爆破及超前注漿技術分析

綜采工作面48502無炭柱段采用打眼放炮落矸,采煤機出矸,其它地段采煤機正常割煤通過。過無炭柱打眼放跑的正常工序為打眼→裝藥→聯線→放炮→移架→采煤機出碴→移溜（安全檢查貫穿每一環節)。煤機割煤距無炭柱20 m遠的地方停機停溜,并閉鎖溜子不少于兩處。人員站在支架內打眼,眼深1.0 m,循環進度0.8 m。炮眼布置3排,間距0.8 m,排距1.2 m,打眼采用濕式打眼。必須由2名打眼工操作風鉆,1人把風鉆,1人用洋鎬定下眼位。打眼前先點動幾次,待風鉆鉆頭鉆入煤壁3 cm～5c m后,開始放大風量,正常打眼,打眼后必須用轉動的鉆桿抽拉幾次,以便排出煤粉。其炮孔參數，如表1所示。

表1 炮孔參數

工作面幫高度為3.4 m,上、中、下一共打3個孔,上孔和下孔與頂底板的距離500 mm,中孔與上、下孔的距離1 200 mm,孔排距880 mm,孔深1 000 mm,每個孔需要雷管1個,炸藥2卷,其炮孔的位置及排列方式,見圖1。

圖1 炮孔方位及角度Fig.1 Position and angle of blasting holes

炮孔裝藥必須由爆破工操作,操作前要先點清工作面的炮眼數,采用正向起爆方式裝藥,每眼裝2卷火藥,裝好藥后,先裝3 cm～5 cm的黃土,再裝水炮泥,再用黃土封口。封口時用木炮棍封嚴搗實炮眼。聯線由爆破工親自操作,采用串聯方法聯接,并檢點爆破母線的完好狀況,聯好后要重新檢查1次,確認無誤后,方可放炮。無炭柱段支架由專職支架工操作,移架要及時,必須確保支架接頂嚴實,達到初撐力。無炭柱段的頂板采用鋪網上破板進行維護,金屬網規格為1×8 m,破板長3.5 m。每放完一組炮后,把該段的頂網鋪好,破板上齊（金屬網在上,破板在下),金屬網搭接200 mm,聯網距200 mm,聯網鉤必須擰夠2圈半以上,每兩個架上一塊破板,頭對頭上好,聯好網后,先用其中的一個支架把網和破板挑起,而后拉過相鄰支架,這樣交替作業,使支架移出。鋪第一刀網時,網與破板必須用鐵絲擰緊固定。放一次炮,采煤機進行兩次切割,若爆破效果較差,則需要進行補眼放炮。

在工作面與回風巷交叉口的位置,頂板極為破碎,用金屬網和破板維護并未取得很好的效果,頂板漏渣。為避免漏頂事故發生,采用超前注漿加固頂板。注漿孔的位置在回風巷煤幫距離500 mm的位置,排距為4 m,仰角45°,向工作面頂板打入,孔深為4 m,孔徑為42 mm,分層注漿,在孔深4 m位置注漿后,進行封孔,封孔深度為1.5 m,然后進行第二次注漿。注漿壓力為2 MPa ～4 MPa。在注漿過程中發現跑液現象要及時處理。

頂板采用超前注漿加固以后,加上支架上方采用金屬網和破板的聯合支護,頂板穩定性得到很大改善,減少對工作面的正常推進工作的影響。

4 結束語

西銘礦48502工作面與回風巷交叉位置遇無炭柱構造,通過對其進行淺孔分層多次爆破以及頂板超前注漿加固,提高頂板的完整性,極大限度的減少無炭柱對正常回采工作影響,確保了該工作面安全、高效生產。

[1] 陳小軍.回采工作面過大斷層、無炭柱超前預裂爆破技術研究與應用[J].煤炭與化工,2015（5):101-103.

CHEN Xiaojun.Research and Application of Recovery Working Face Crossing Large Fault and Non-coal Pillar Advanced Pre-splitting Blasting Technology [J].Coal and Chemical Industry,2015（5):101-103.

[2] 張江波.綜采工作面遇無炭柱施工技術在團柏煤礦的應用[J].山東煤炭科技,2014（3):41-42.

ZHANG Jiangbo.Application of Non-pillar Construction Technology in Fully Mechanized Working Face of Tuanbo Mine [J].Shandong Coal Science and Technology,2014（3):41-42.

[3] 李林瑞.綜放工作面過構造區破碎帶注漿加固技術的應用[J].煤炭與化工,2014（7):88-90.

LI Linrui.Fully Mechanized Caving Face Crossing Tectonic Region Fracture Zone Grouting Reinforcement Technology Application [J].Coal and Chemical Industry,2014（7):88-90.

[4] 李振武,王緒奎,路耀.注漿加固技術在大采高綜采工作面過圍巖破碎帶的應用[J].煤礦現代化,2012（6):4-6.

[5] 劉長武,陸士良.錨注加固對巖體完整性與準巖體強度的影響[J].中國礦業大學學報,1999（3):21-24.

LIU Changwu,LU Shiliang.Effect of Bolting-grouting Reinforcement on Integrity and Quasi-Strength of Rock Mass [J].Journal of China University of Mining & Technology,1999（3):21-24.

Shallow-holeBlastingandRoofReinforcementTechnologyWhenFully-mechanizedMiningFacePassingNon-coalPillars

WANGZhehao

（XimingMine,XishanCoal&ElectricityGroup,Taiyuan030052,China)

There is a great security risk when a fully-mechanized working face passes non-coal pillar structure in the caving process. It would seriously affect the normal production. In Ximing mine, based on the roof reinforcement technology passing non-coal pillar and shallow layer blasting and advanced grouting technology, slicing, repeated shallow-hole blasting and roof advanced grouting reinforcement technology are used on No. 48502 working face, which have improved the working face condition and have laid the foundation for the safe and efficient production.

fully-mechanized mining face; non-coal pillars; slicing blasting; grouting reinforcement

TD325

A

（編輯:樊 敏)