8305 工作面初采密置卸壓孔及預裂爆破技術

石 鑫

（晉能控股煤業集團雁崖煤業公司，山西 大同 038000）

煤礦工作面賦存堅硬頂板時，工作面回采后頂板不易垮落，尤其在初采時期，堅硬頂板易造成大面積懸頂現象，易誘發嚴重的安全事故。為此，國內外專家學者，提出了高壓注水弱化頂板、爆破強制放頂、爆破預裂弱化頂板、高阻力支架切頂等[1-5]技術手段，避免堅硬頂板大面積懸頂。

1 工程概況

塔山煤礦2#層8305 工作面開采太原組2#煤層，8305 工作面位于三盤區東翼東北部，東南鄰近8306 工作面，西南以三盤區大巷為界，工作面布置2305 巷、5305 巷分別作為進、回風巷，工作面蓋山厚度在462～518 m。工作面開采的2#煤層結構簡單，厚1.60～4.18 m，平均3.3 m，傾角1°～2°。煤層基本頂為含礫粗砂巖，厚1.00～12.50 m，平均6.30 m，以石英為主，長石次之，硅質膠結，巖性完整，致密、堅硬、厚層狀；直接頂為細砂巖、砂質泥巖互層結構，厚0.60～14.50 m，平均5.00 m，近均一結構，含植物化石，裂隙發育，呈不規則狀，有方解石充填；直接底為高嶺質巖、煌斑巖，厚4.90～11.80 m，平均7.40 m，灰褐色，致密、塊狀、堅硬。地質資料顯示，8305 工作面直接頂屬于堅硬頂板巖層。為實現工作面開采后頂板及時垮落，減少頂板應力超前影響，設計采用初采密集卸壓孔及爆破預裂技術。

2 初采密集卸壓孔及爆破預裂技術

（1）2305 巷密置卸壓孔技術參數

距采煤側0.5 m 處沿著巷道垂直頂板施工一排卸壓孔，孔徑Ф30 mm，孔深11.3 m，每兩排鋼帶之間打4 個孔，中間兩孔間距0.2 m，鋼帶兩側孔間距0.4 m，施工長度為切眼至采位1292 m（停采線位置）。分別距采位15 m、40 m、60 m 垂直巷道沿著頂板垂直施工卸壓孔，孔徑Ф30 mm，孔深11.3 m。具體布置如圖1、圖2。

圖1 2305 巷施工卸壓孔斷面圖

圖2 2305 巷施工卸壓孔平面圖

（2）5305 巷爆破預裂技術參數

5305 巷為沿空留巷，采取定向聚能爆破控制采空區懸板。超前工作面30 m 外，采用DCA-45 型鉆機，沿5305 巷距工作面煤幫0.2 m 處，施工仰角75°、孔徑Φ65 mm、孔深11 m 的鉆孔，鉆孔間距為0.5 m，鉆孔水平投影垂直巷幫；采用專用聚能管輔助裝藥，單孔裝藥量7.2 kg，裝藥長度3.0 m，采用水泥藥卷進行封孔，封孔長度7.5 m，待封孔水泥充分膨脹凝固（20 min），連線孔內注水管和孔外水源管線，連接導爆索和雷管（并聯兩發雷管），再塞回孔內封堵。具體布置如圖3、圖4。

圖3 8305 巷施工爆破切縫孔斷面

圖4 8305 巷施工爆破切縫孔斷面圖

（3）8305 工作面切眼密置卸壓孔和爆破預裂技術參數

在距工作面切巷古塘幫0.5 m 處沿著巷道頂板垂直向上施工一排卸壓孔及爆破孔。卸壓孔參數：孔徑Ф30 mm，孔深11.3 m，孔距0.3 m，每兩排鋼帶之間打4 個孔，中間兩孔間距為0.2 m，鋼帶兩側孔間距為0.4 m，施工長度為299.5 m；爆破孔參數：孔徑Ф65 mm，孔深11.3 m，孔距6 m，具體爆破參數參照5305 巷定向爆破預裂技術參數。具體布置如圖5、圖6。

圖5 8305 切巷施工卸壓孔斷面圖

圖6 8305 切巷施工卸壓孔及爆破孔平面圖

3 頂板控制效果分析

8305 工作面回采巷道采用初采密置卸壓孔及爆破預裂技術，切斷回采初期堅硬頂板的應力傳遞。礦山壓力監測結果顯示，8305 工作面初次來壓步距在17.35～20.58 m 范圍，平均18.72 m，初次來壓強度在23.67～31.74 MPa 范圍，平均28.08 MPa，動載系數1.31；8305 工作面周期來壓步距在13.90～17.43 m 范圍，平均15.39 m，周期來壓強度在20.00～26.65 MPa 范圍，平均23.41 MPa，平均動載系數1.12。工作面礦壓監測結果見表1。

表1 工作面礦壓監測結果

根據塔山煤礦2#層類似條件工作面礦壓監測結果，類似條件工作面初次來壓步距和強度分別為30.22 m、35.69 MPa。采用初采密置卸壓孔及爆破預裂技術后，初次來壓步距和強度均有降低，分別減小了38.05%、21.32%。該技術有效縮短了初次來壓步距，降低了來壓強度，避免因8305 工作面回采初期出現大面積懸頂現象，保證了工作面的正?；夭伞＜夹g應用前后礦壓結果對比圖如圖7。

圖7 技術應用前后礦壓結果對比圖

4 結論

堅硬頂板造成的大面積懸頂現象易誘發嚴重安全事故，為此，提出采用初采密置卸壓孔及爆破預裂技術，實現工作面開采后頂板及時垮落，切斷堅硬頂板應力傳遞，分別設計了2305 巷密置卸壓孔技術參數、5305 巷定向爆破預裂技術參數以及8305工作面切眼密置卸壓孔和爆破預裂技術參數。技術應用后，初次來壓步距和強度分別減小了38.05%、21.32%，表明了初采密置卸壓孔及爆破預裂技術的優越性和合理性。