堅硬頂板礦山初采初放研究

李曉龍，馬華杰

（山西晉煤集團晉圣億欣煤業有限公司，山西 晉城 048000）

1 地質條件

礦種為：15#礦。礦質指標情況：水份Md：1.64%；灰份Ad：17.54%；揮發份Vdaf：10.13%；發熱量Qnet.ar：24.37MJ/Kg；硫份St.d：2.45%；工業牌號：WY15。

我礦15#礦礦層厚度為2.0m～2.3m，平均2.2m，頂板堅硬，節理裂隙較發育，在井田內該層特別穩定，單軸抗壓強度平均128.04MPa，單軸抗拉強度平均7.65MPa，抗剪強度平均17.25MPa

直接頂：巖石名稱為K2石灰巖；厚度6.4m～17.8m，平均12.5m；巖性特征為深灰色，厚層狀，含燧石條帶；老頂：巖石名稱為泥巖、粉砂巖；厚度5.1m～30.2m,平均13.5m；巖性特征為灰黑色，中下部有一層不穩定礦層；直接底：巖石名稱為泥巖；厚度3.4m～23.5m，平均11.5m；巖性特征為黑色，含1-2層礦線，底部為薄層細粒石英砂巖：老底：巖石名稱為鋁土質泥巖，厚度2.8m～15.5m，平均10.0m；巖性特征為灰白色,富含黃鐵礦結核，底部有不穩定的鐵礦。

2 深孔爆破方案

深孔爆破弱化堅硬頂板是用爆破的方法人為將頂板切斷，使一定厚度的頂板冒落形成矸石墊層。

切斷頂板可以減少頂板冒落面積，減弱頂板冒落時產生的沖擊波。預先在切眼內向頂板打深孔進行爆破，破壞頂板的完整性。

頂板打眼深度確定。工作面設計采高2.5m，為保證冒落頂板能順利充填采空區，爆破的有效頂板深度H。

式中M為采高，取2.5m，A為巖石破碎后的體積膨脹系數，取1.3m。

計算得：H≥2.5/(1.3-1)=8.3m

因此初步確定頂板打眼深度9m。

3 切眼爆破鉆孔布置

切眼設備安裝前，在切眼內頂板上距采空區側巷幫1m處頂板施工鉆孔（已施工完畢），切眼長180m，共布置10組鉆孔，分別為A、B、C、D、E、和a、b、c、d、e、組，A、a每組為2個鉆孔，B、C、D和b、c、d每組為3個鉆孔，E和e每組為4個鉆孔，共30個鉆孔。

深孔爆破孔徑定為75mm，徑向裝藥不耦合系數為1.25。打眼爆破強制放頂沿工作面頂板上方垂直高度。所有炮眼施工方位角、傾角、孔深、裝藥量、封泥長度、雷管數量等參數詳見工作面頂板弱化爆破布置圖。

施工作業方法：裝藥→封孔→聯線→爆破

連線采用“局部并聯，總體串聯”的方式進行（即每個炮孔內并聯，炮孔之間串聯）。

裝藥質量標準：切眼裝藥嚴格按參數進行。

封孔質量標準：封孔分兩次進行，第一次封孔先封至距孔口1.5m處，第二次封雷管和導爆索時，以滿足雷管與導爆索嚴密封在炮眼內（至少封800mm～900mm炮泥）。封泥長度不得小于孔深的1/3。

礦產許用三級乳化炸藥，規格為：Φ60mm，L=520mm，1.5kg/卷；炮棍（兩套，每套≥15根）規格為：Φ40mm，L=1500m；FD200D(B)型起爆器（1臺）；礦產許用導爆索，規格為Φ7mm；礦產許用毫秒延期電雷管。

切眼爆破時，在工作面從開切眼處開始推進不超過2.4米，且炮眼能露出滿足裝藥、聯線和爆破時，開始裝藥、聯線和爆破。爆破前，必須配足風量，滿足爆破需求。

放炮使用FD200D(B)型多功能發爆器，起爆地點為工作面進風順槽（距爆破地點不小于300米）。起爆順序是從切眼中部向兩端進行，首次起爆6個炮孔，之后每次起爆3個炮孔，為分組裝藥、分次爆破。每茬炮連線采用“局部并聯，總體串聯”的方式進行。

為了防止爆破時破壞相鄰的炮孔，導致相鄰炮孔不能順利裝藥，因此，在爆破孔與空孔間要間隔一個裝藥炮孔(為保證安全，不裝雷管)。起爆炸順序為：E4、E3、E2、e4、e3、e2→ E1、D3、D2、D1→e1、d3、d2→ D1、C3、C2→d1、c3、c2→C1、B3、B2→c1、b3、b2→B1、A2、A1→b1、a2、a1。

表1 切眼切斷各炮眼參數與裝藥量表

圖1 切眼炮眼示意圖

4 架前爆破方案

工作面放頂眼位置為距切眼回采幫300mm，每隔5個架打一個眼，間距7.5m，兩端頭眼距間隔3m，共25個，眼深3.0m，眼底朝向老塘側80°～85°角。

切眼內放頂眼爆破時間為初采系統達標后、初采動刀前；爆破裝藥量為每眼6卷，使用5m腳線雷管串聯連接（如腳線不夠長，炮眼間可使用完好的、無破口的爆破母線續接，長度根據現場情況裁切），每次起爆相鄰連續五個放頂眼，由切眼機頭向機尾依次爆破。

5 結語

舊方案只進行深度爆破，初次來壓步距在25m左右，頂板經過雙重爆破弱化后，綜采工作面初采初放期間10m左右老塘就開始垮落，15m時全部垮落完畢。縮短了初次來壓步距，解決了一條重大頂板隱患，說明此方案的可行性。