艾友煤礦6111綜采面頂板預(yù)裂爆破研究

丁小淇 孫凱

摘要：文章分析了艾友煤礦6111綜采面頂板預(yù)裂爆破工藝的適用條件和參數(shù)要求，介紹了頂板預(yù)裂爆破工藝的施工方法，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述了施工中影響頂板預(yù)裂爆破效果的各種關(guān)鍵問題，為進(jìn)一步完善頂板預(yù)裂爆破技術(shù)，提高6111綜采工作面的作業(yè)效率提供了科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：綜采面頂板；頂板預(yù)裂爆破技術(shù)；堅(jiān)硬頂板；懸臂梁；頂板強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）32-0087-03

1 6111綜采工作面頂板預(yù)裂爆破概述

1.1 頂板預(yù)裂爆破原因

老頂初次來壓過后，隨著工作面的推進(jìn)，頂板來壓顯現(xiàn)出一定周期性，稱為老頂周期來壓。 周期來壓是在老頂初次來壓之后，支架上老頂后方懸空，只有一端支撐在煤壁上，老頂相當(dāng)于懸臂梁，不考慮其他因素，老頂跨距達(dá)到老頂初次來壓跨距時(shí)就會(huì)垮落，由于采動(dòng)影響，老頂已經(jīng)出現(xiàn)裂隙，整體性遭到破壞，因此，在很短的跨度內(nèi)就會(huì)垮落，造成來壓，因?yàn)榭缍刃?，產(chǎn)生的危害較初次來壓小了很多，但周期來壓對(duì)工作面的回采依然會(huì)產(chǎn)生很大影響。6111綜采面在開采期間，周期壓顯現(xiàn)明顯，出現(xiàn)了壓死支架現(xiàn)象，對(duì)職工的人身安全產(chǎn)生了威脅，對(duì)回采效率也造成了一定的影響。因此采用頂板預(yù)裂爆破技術(shù)來緩和頂板冒落時(shí)形成的沖擊問題（詳見6111面頂板預(yù)裂爆破前后支架壓力表工作阻力觀測值對(duì)比）。

1.2 頂板預(yù)裂爆破在煤礦綜采工作面中的應(yīng)用

頂板預(yù)裂爆破是指通過爆破方式將堅(jiān)硬頂板強(qiáng)度降低，使頂板在移架后，在后方立即冒落，頂板冒落后而形成矸石墊層的工藝技術(shù)。該工藝可以控制頂板的冒落面積，較適合來壓強(qiáng)烈的堅(jiān)硬頂板，緩和其冒落時(shí)形成的沖擊問題。由于我礦煤層的賦存條件復(fù)雜，6111綜采工作面頂板屬于來壓強(qiáng)烈的堅(jiān)硬頂板，因此對(duì)6111綜采工作面頂板預(yù)裂爆破工藝的研究和完善就更加具有現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)踐中頂板預(yù)裂爆破主要采取采前預(yù)裂爆破的方式，是指在工作面前方頂板打眼爆破，使頂板預(yù)先松動(dòng)，并在工作面采后自行冒落的方法。

1.3 頂板預(yù)裂爆破的適用條件及參數(shù)要求

1.3.1 適用條件頂板預(yù)裂爆破需要工作面頂板滿足以下要求：頂板具有較高的完整性且?guī)r性堅(jiān)硬，從切眼頂板初次垮落測算起，正常回采3m內(nèi)直接頂冒落不充分或不垮落的工作面。

1.3.2 參數(shù)要求滿足適應(yīng)條件的工作面應(yīng)根據(jù)直接頂、老頂?shù)暮穸燃捌鋷r性特征確定放頂施工的具體方案。根據(jù)煤層綜合柱狀圖，分析6111綜采面的頂板巖性，可確定6111綜采面回采過程中應(yīng)采取預(yù)裂爆破技術(shù)，對(duì)初次來壓和周期來壓期間的頂板進(jìn)行有效控制，盡可能使冒落的矸石基本充滿采空區(qū)，以起到支持上覆巖層的作用，在實(shí)現(xiàn)工作面隨采隨落作業(yè)目標(biāo)的同時(shí)，有效緩解頂板垮落的沖擊強(qiáng)度，降低有害氣體的積存，降低瓦斯涌出事故的風(fēng)險(xiǎn)性。深孔預(yù)裂爆破施工中應(yīng)保證各種材料部件（火藥、電雷管、放炮線等）滿足設(shè)計(jì)要求，以確保爆破的安全性及其效果，如火藥采用礦用三級(jí)水膠炸藥，雷管為毫秒電

雷管。

炮眼位置、間距、角度、深度及裝藥量等參數(shù)均應(yīng)根據(jù)頂板的巖性特征合理確定，如炮眼位于回采一定距離后支架頂梁與前梁交接處，通?；夭?0～12m開始打眼作業(yè)，堅(jiān)硬程度高的頂板其炮眼間距應(yīng)小一些。

2 頂板預(yù)裂爆破工藝的施工方法

2.1 爆破前的準(zhǔn)備工作

炮眼施工利用工作面檢修設(shè)備期間進(jìn)行，備齊所需材料、工具（如MQT-130錨索鉆機(jī)、套釬、水泡泥、黃泥、火藥等）；將工作面支架升實(shí)達(dá)到初撐力（30MPa），找掉幫頂浮石傘檐，運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)停電，檢查風(fēng)動(dòng)鏈接裝置是否齊全可靠。

2.2 炮眼布置

根據(jù)6111綜采面煤層綜合柱狀圖，每隔3臺(tái)支架布置一個(gè)炮眼，炮眼以兩排3m與兩排10m循環(huán)進(jìn)行，孔徑>42mm的深孔預(yù)裂，對(duì)預(yù)裂深度予以控制。由于該工作面為仰采，巷道坡度為5°～7°，所以炮眼和頂板夾角在84°左右，炮眼裝藥系數(shù)和炮泥封口長度則應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。

圖1 6111工作面上下順槽頂板巖性寫實(shí)圖

2.3 裝藥方法及藥量規(guī)定

裝藥工具采用一端頭用樹脂膠灌0.3m長，直徑30mm索頭的10m錨索索芯。10m深炮眼每孔裝藥3kg，封泥長度1.5m。3m深炮眼每孔裝藥0.9kg，封泥長度1.2m。

2.4 爆破方法

爆破采取單眼爆破的方式。放炮前，工作面、回風(fēng)流及爆破可能受影響區(qū)域的所有人員必須撤離至距放炮地點(diǎn)100m以外的進(jìn)風(fēng)流中。先爆破回風(fēng)側(cè)一段，向進(jìn)風(fēng)側(cè)逐個(gè)爆破，直至爆破工作結(jié)束。

3 頂板預(yù)裂爆破工藝中應(yīng)注意的問題

3.1 合理安排工序

為保證爆破安全和頂板預(yù)裂爆破的效果，放炮作業(yè)應(yīng)合理安排各道工序，盡可能縮短施工時(shí)間，通常應(yīng)將整個(gè)放頂過程控制在2～4h之間，并須嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”與“三人連鎖放炮”制度的落實(shí)，做好各種保護(hù)措施以確保操作人員的安全。

3.2 爆破效果

裝藥過程中應(yīng)注意一定要將火藥裝到眼底，不能出現(xiàn)裝藥不到位的情況，以此確保爆破效果，防止出現(xiàn)崩壞工作面直接頂，造成掉頂事故的發(fā)生。

圖2 3m放頂眼布置示意圖

圖3 3m放頂眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 10m放頂眼布置示意圖

圖5 10m放頂眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 雙雷管起爆

頂板預(yù)裂爆破過程中還可能出現(xiàn)雷管損傷造成瞎炮，從而影響爆破效果；為保證爆破效果可采用雙雷管起爆一個(gè)孔的炸藥，雷管分別放在第5個(gè)藥和第10個(gè)藥里。

3.4 調(diào)整風(fēng)量

相關(guān)操作人員必須重視這些影響爆破效果的重要細(xì)節(jié)。此外，大量炸藥一次起爆時(shí)，可能導(dǎo)致工作面及回風(fēng)流中CO濃度提高，當(dāng)有毒氣體達(dá)到1～1.5分時(shí)，將嚴(yán)重污染井下空氣，并同時(shí)導(dǎo)致圍巖松動(dòng)破壞，因此還應(yīng)及時(shí)調(diào)整工作面風(fēng)量，并對(duì)污染物進(jìn)行有效控制。

4 結(jié)語

作為綜采工作面的常用工藝技術(shù)，頂板預(yù)裂爆破效果顯著、操作簡單、適用范圍廣，不但可用于處理來壓強(qiáng)烈的堅(jiān)硬頂板，對(duì)一些穩(wěn)定直接頂?shù)某醴盘幚硪卜浅＿m用。操作人員應(yīng)在全面掌握頂板巖性特征的基礎(chǔ)上科學(xué)設(shè)置爆破方案及各項(xiàng)參數(shù)，以成熟、完善的技術(shù)確保井下作業(yè)的安全。

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作者簡介：丁小淇（1988—），男，河北豐寧人，遼寧省阜新礦業(yè)集團(tuán)艾友煤礦采礦助理工程師，研究方向：采礦工程；孫凱（1972—），男，遼寧鐵嶺人，遼寧省阜新礦業(yè)集團(tuán)艾友煤礦采礦助理工程師，研究方向：采礦工程。