預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)在懸移支架工作面的應(yīng)用

謝 超

（鄭州煤電公司米村煤礦，河南省新密市，452394）

預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)在懸移支架工作面的應(yīng)用

謝 超

（鄭州煤電公司米村煤礦，河南省新密市，452394）

針對鄭州煤電米村煤礦里28煤柱工作面在初放回采過程中，頂板堅硬，跨落不及時的問題，為降低頂板初次來壓強(qiáng)度，通過采取預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)，消除工作面大面積懸頂帶來的事故隱患。

懸移支架 回采工作面 堅硬頂板 預(yù)裂爆破 爆破弱化

1 工作面概況

米村煤礦里28煤柱工作面位于－150m水平28采區(qū)，工作面地面標(biāo)高＋243.00～＋254.2m，工作面地下標(biāo)高－139.0～－192.0m。工作面切巷長110m，采用傾斜長壁后退式開采，工作面采用ZH2000／16／24Z（Z）整體頂梁懸移支架支護(hù)，全部垮落法管理頂板。在初放期間采高在2.0m時，機(jī)頭方向25m起至機(jī)尾段頂煤厚度為4.0m，回采后頂煤、偽頂垮落，采空區(qū)被煤矸圍實；切巷機(jī)頭段25m范圍內(nèi)，存在沿直接頂托煤皮（煤厚小于0.5m）現(xiàn)象，回采時，偽頂脫落后，出現(xiàn)直接頂不垮落現(xiàn)象。

2 存在的問題及分析

對直接頂出現(xiàn)不垮落現(xiàn)象進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)分析，有以下3方面原因：

（1）地質(zhì)條件及成煤環(huán)境影響，該工作面直接頂板為砂質(zhì)頁巖，比較堅硬。

（2）受回采巷道布置影響，其懸頂處直接頂一端被采空區(qū)側(cè)煤壁支撐，一端被回采幫煤壁支撐，另外一側(cè)被運煤巷煤壁支撐，形成了被3方支撐的自然平衡拱。

（3）由于偽頂固結(jié)性差，松軟破碎，易脫落，回采過程中，受到支架的反復(fù)升降、拉移等采動影響，支架頂部偽頂出現(xiàn)離層并脫落。一部分偽頂脫落后由煤壁和支架頂部間隙流入工作面，支架拉架后一部分留在采空區(qū)內(nèi)，一部分偽頂落入采空區(qū)后，由支架后身擋板下部流入工作面輸送機(jī)。

由于工作面回采后頂板不易及時跨落，在采空區(qū)內(nèi)的直接頂距支架頂梁1.2m左右，造成采空區(qū)空頂、支架后部空幫和上方空頂?shù)默F(xiàn)象，采空區(qū)空頂高度最低為2.6m左右（落地浮矸至直接頂?shù)母叨龋?，最高達(dá)到3.6m。根據(jù)里28工作面鄰近采面回采經(jīng)驗分析，工作面直接頂初次垮落步距為10～13m，當(dāng)工作面向前推進(jìn)6m時，若不及時采取措施，隨著工作面繼續(xù)推進(jìn)，當(dāng)采空區(qū)空頂距離達(dá)到一定距離后，直接頂斷裂垮落，將有可能發(fā)生大面積冒頂事故，故必須及時采取有效方案，解決直接頂板懸頂現(xiàn)象。

3 處理直接頂懸頂方案

方案一：降低工作面采高，在支架后方的擋矸板上安裝寬1.1m、長1.6m膠帶制作的擋矸簾，防止脫落的偽頂流入工作面，使脫落后的偽頂能把支架圍嚴(yán)、圍實。同時在每架支架的托梁和頂梁下方各增打1根加強(qiáng)柱和1根戧柱。工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，直到頂板自動垮落。

該方案試行時，工作面采高降低到1.8m時（工作面凈高為1.6m），作業(yè)空間較小，不利于安全生產(chǎn)和職工操作，再降低采高時，支架容易被壓死，同時，采空區(qū)及支架上方仍存在大面積頂空現(xiàn)象，不能從根本上解決消除事故隱患，該方案不可行。

方案二：對工作面頂板進(jìn)行強(qiáng)制放頂，在頂板上采取打眼爆破的方法把頂板切斷，破壞其自然平衡拱。由于該工作面屬于低瓦斯工作面，工作面正常生產(chǎn)期間，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.01%左右，因此預(yù)裂爆破放頂技術(shù)受瓦斯影響較小。

通過比較兩種方案，決定采取方案二。

4 方案實施期間存在的難點及技術(shù)處理

4.1 懸移支架工作面預(yù)裂爆破的難點

（1）由于懸移支架工作面是采用金屬頂梁護(hù)頂，支架與支架之間間隙僅有0.04m，且支架后部安裝有擋矸板和調(diào)架油缸，人員站在切巷內(nèi)通過支架間隙向采空區(qū)方向施工時，受支架間隙局限無法順利進(jìn)行，因此向頂板打眼時人員必須站在采空區(qū)內(nèi)方能向頂板打眼。但由于采空區(qū)空頂面積較大、懸空較高，屬于空頂作業(yè)，存在較大不安全因素。故要實現(xiàn)安全操作，確保萬無一失，必須解決人員退路安全暢通問題。

（2）工作面采高為2.0m，偽頂脫落后，少部分流入工作面，造成支架采空區(qū)空頂高度在2.6m左右，最高達(dá)到3.6m。因此必須解決采空區(qū)空頂過高問題，便于打眼、裝藥、爆破等工作的操作。

（3）預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂工作在采空區(qū)側(cè)作業(yè)，采空區(qū)屬于微風(fēng)區(qū)或無風(fēng)區(qū)，并且存在有毒有害氣體，因此要在采空區(qū)側(cè)作業(yè)，必須解決采空區(qū)微風(fēng)和無風(fēng)問題。

4.2 預(yù)裂爆破的技術(shù)處理

針對懸移支架工作面預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂存在的問題，采取了以下措施：

（1）在工作面上車場進(jìn)風(fēng)巷的新鮮風(fēng)流中安設(shè)了一臺2.2kW的壓入式局部通風(fēng)機(jī)，由一條?300mm風(fēng)筒向工作面強(qiáng)制放頂段的采空區(qū)內(nèi)供風(fēng)。

（2）施工前選擇3個能夠保證人員退路暢通的合適位置，在采空區(qū)開設(shè)3個暢通的安全出口。經(jīng)“敲幫問頂”確認(rèn)頂板無異常后，在緊靠每架懸移支架后部位置采用坑木點桿支設(shè)信號點柱，在距工作面切頂線0.8～1.0m的位置，用坑木架設(shè)9個高2.0m、長1.5m、寬1.2m、呈“?！毙偷哪径?。在此基礎(chǔ)上每間隔2個木垛支設(shè)1個木垛接頂，并在支架后部用單體柱配合坑木增打一梁三柱的抬棚加強(qiáng)對頂板的支護(hù)，在確保安全的情況下，人員站在1.2m高的木垛上進(jìn)行打孔、裝藥和連線等工作。

5 預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂主要技術(shù)

（1）打眼前對施工地點和爆破地點附近的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行全面檢測，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.5%時，禁止打孔。

（2）用1臺巖石鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工時，由機(jī)尾向機(jī)頭方向進(jìn)行，現(xiàn)場最多不超過3人，1人觀山、2人作業(yè)，嚴(yán)格落實“敲幫問頂”措施。

圖1 預(yù)裂爆破炮眼布置示意圖

（3）炮孔布置成3排，兩側(cè)為輔助孔，中間為掏槽孔，排距0.8m左右，輔助孔間距0.5m、炮孔深2.5m。采空區(qū)側(cè)的輔助孔方向偏向煤壁，煤壁側(cè)的偏向采空區(qū)，與切頂線各成5°夾角，上仰角75°左右；掏槽孔方向平行切頂線，眼深2.8m左右，上仰角65°左右，見圖1。

（4）炸藥采用乳化炸藥，采用合格的1～5段煤礦許用毫秒延期電雷管，總延期時間不超過130 ms，裝藥后剩余的炮孔用水炮泥封實。

（5）爆破前將采空區(qū)支設(shè)的接頂木垛拆除3～4層，同時拆除所增打的抬棚，防止抬棚和木垛支撐頂板，造成頂板垮落不及時影響爆破效果。同時，對支架頂部裸露的部分用煤袋或荊芭進(jìn)行覆蓋保護(hù)，防止巖石直接砸落在支架頂梁上損壞支架。

（6）爆破采用毫秒爆破，一次裝藥、一次起爆，由機(jī)尾向機(jī)頭順序正向爆破。

6 預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂注意事項

（1）要求現(xiàn)場配備1臺保證安全起爆的放炮器，母線長度不小于300m。

（2）毫秒爆破必須采用串聯(lián)，不得采用并聯(lián)或混聯(lián)。裝配起爆藥卷、爆破母線連接腳線、檢查線路和通電工作，只準(zhǔn)爆破工1人操作。

（3）爆破前由電工負(fù)責(zé)將采面所有電器設(shè)備停電閉鎖，并嚴(yán)格落實停送電管理規(guī)定。爆破前用注液槍向爆破地點采空區(qū)側(cè)空頂范圍全斷面充分灑水降塵，稀釋有害氣體。

（4）爆破時要嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢制”和“三人連鎖放炮制”，爆破地點附近20m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時，嚴(yán)禁爆破。

7 效果分析

（1）工作面預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂共打炮孔3排，掏槽孔18個，兩邊輔助孔34個，爆破后，破壞了頂板形成的自然平衡拱，頂板在爆破位置斷裂垮落，并和原切巷頂板垮落段連在一起，垮落的巖石基本上充滿了采空區(qū)，消除了大面積懸頂帶來的事故隱患。由于提前采取了支架加固等防護(hù)措施，爆破和頂板垮落對支架造成的沖擊不大，取得了較好效果，使工作面在短時間內(nèi)恢復(fù)了正常生產(chǎn)，取得了較好的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（2）預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂工作是懸移支架工作面強(qiáng)制放頂工作的一次大膽探索，取得了較好的效果，為同類條件下的懸移支架工作面強(qiáng)制放頂工作積累了經(jīng)驗，對類似條件下的工作面強(qiáng)制放頂具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

[1] 劉文.大同“兩硬”綜放工作面頂煤“注水－爆破”聯(lián)合弱化技術(shù)[J].中國煤炭，2011（6）

Caving on suspended support working face by deep－borehole pre－cracking blasting technology

Xie Chao

（Micun Coal Mine，Zhengzhou Coal and Electric Co.，Ltd.，Xinmi，Henan 452394，China）

Aimed at the situation of hard roof and caving not in time during the mining on No.28coal column working face in Micun Coal Mine of Zhengzhou Coal and Electric Co.，Ltd.，the deep－borehole pre－cracking blasting technology was adopted to reduce the initial roof intension，and the hidden danger caused by large suspended roof was avoided.

suspended support，working face，hard roof，deep－borehole pre－cracking，precracking blasting，blast weakening

TD823.97

B

謝超（1962－），男，河南新密人，高級工程師，現(xiàn)任鄭州煤電副總經(jīng)理、鄭州煤電米村煤礦礦長、黨委副書記。

（責(zé)任編輯 張毅玲）