云岡礦8621綜放面堅硬頂板弱化處理技術(shù)

黃慶國

（山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西大同037003）

同煤集團云岡礦12號煤層8621綜采放頂煤工作面位于該礦1030開采水平406盤區(qū)，工作面西部為榮華皂新村保護煤柱，南部接近劉官莊村保護煤柱，東部為8619工作面，北部為三條盤區(qū)巷。采面的布置長度為165.60 m，工作面的走向尺寸578.60 m。8621綜采放頂煤工作面開采12號厚煤層，煤層傾角1～3°，平均2°，屬于2號弱粘結(jié)煤。該煤層為穩(wěn)定賦存煤層，煤層平均7.27 m，但局部變化較大，2621巷在6號測點附近煤厚局部變薄。

12號煤層致密、節(jié)理裂隙不發(fā)育，整體性好，f＞3。煤層直接頂板為厚度21.09 m的細粒砂巖，整體性好，節(jié)理裂隙極不發(fā)育，單向抗壓強度65 MPa[1]。8261工作面的開采條件為大同礦區(qū)典型的“兩硬”條件。為了使保證頂煤順利放完放凈，提高采煤工作面煤炭回收率，同時為了使頂板在放煤后能自行垮落，保證8621工作面正常安全生產(chǎn)，必須在頂煤和堅硬頂板內(nèi)實施深孔爆破降強措施[2-3]。

1 巷道布置及采煤工藝

406盤區(qū)8621采面巷道布置充分考慮“兩硬”條件，共布置順槽巷道5條，弱化頂煤和煤層堅硬頂板的工藝巷道、頂回風(fēng)順槽沿著煤層頂板掘進施工，這是本采面回采巷道布置的顯著特點。

運輸平巷（2621）和回風(fēng)平巷（5621）巷道斷面為矩形，掘進高度分別為4.60 m和3.30 m。2621-1及2621-2巷為工藝巷，掘?qū)?.5 m，掘高2.4 m，凈高2.25 m。5621-1巷為頂回風(fēng)巷，掘?qū)?.5 m，掘高2.6 m，凈高2.45 m。2621、5621巷為見底留頂掘進，2621-1、2621-2、5621-1巷為見頂留底掘進。8621-1巷為小切巷，掘?qū)?.5 m，掘高2.4 m，凈高2.25 m。采面開切眼規(guī)格尺寸為寬7.5 m，高3.3 m。巷道選擇錨桿、錨索聯(lián)合支護技術(shù)。406盤區(qū)8621采面巷道布置，見圖1。

圖1 綜放工作面巷道布置

8621采面選擇放頂煤采煤技術(shù)，后退式回采，弱化處理后頂板處理方式為自行垮落。根據(jù)本綜采放頂煤工作面三機配套要求，采煤機采煤高度為3.0 m，放頂煤厚度平均為4.27 m(2.1～5.3 m)。采放比為1∶1.42。406盤區(qū)8621工作面采煤機滾筒寬度為0.665 m，考慮煤層強度高，整體性好，采機截深選擇0.50 m。放煤方式為一刀一放。

采煤工藝：深孔爆破弱化煤巖→采機割煤→拉液壓支架→頂推前刮板輸送機→低位下放頂煤→移后運輸機。

2 煤體松動爆破

406盤區(qū)8621綜放面對煤體的松動爆破在工藝巷道內(nèi)進行，鉆眼爆破遠離工作面，為了減少爆破工作對放頂煤回采的影響，煤層的弱化爆破要超前采面煤壁20 m，炮眼施工要從兩條工藝巷道相向打眼，炮眼底部相距6.0 m；向運輸平巷和回風(fēng)平巷側(cè)施工的鉆孔要保持與兩巷留7 m煤柱，降低爆破工作對兩巷的影響。

2.1 頂煤弱化爆破炮眼布置

(1)弱化頂煤爆破孔施工選擇巖石電鉆，型號為KHYD75DIA，鉆孔直徑為62 mm。

(2)2621-1和2621-2巷道施工第一組弱化爆破孔的位置為開切眼前20 m，而后順序施工弱化爆破孔直至8621綜采放頂煤工作面停采線，停采線距406盤區(qū)皮帶巷60 m。

(3)在2621-1和2621-2巷道內(nèi)，弱化頂煤爆破孔垂直工藝巷兩幫布置，按照三花眼形式鉆孔。

(4)2621-1至2621巷方向孔深為34 m，2621-2至5621-1巷尾向孔孔深26 m，2621-1至2621-2巷迎頭孔孔深為34 m。

(5)如爆破孔掘進到斷層附近或者煤層厚度變化帶，要根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域的具體情況，靈活布置弱化頂煤爆破孔的鉆孔布置形式和參數(shù)，孔間距增大，鉆孔深度要減小[4-5]。當施工至斷層破碎帶時，據(jù)以往工作面過該斷層時的經(jīng)驗，因斷層帶頂板碎破應(yīng)在斷層兩側(cè)預(yù)留10 m保護煤柱。在煤柱及其上覆頂板嚴禁煤孔和頂板孔終端穿過，保證5621-1、2621巷道完整不受影響。

8621 工作面頂煤爆破炮孔布置，見圖2；炮孔參數(shù)，見表1。

圖2 頂煤爆破炮孔布置

表1 頂煤預(yù)爆破炮孔參數(shù)

2.2 裝藥及放炮

(1)裝藥。12號煤層頂煤弱化爆破孔使用的裝藥結(jié)構(gòu)為正向裝藥，選擇3級煤礦許用炸藥，炸藥的藥卷規(guī)格為直徑50 mm，藥卷長度500 mm，每卷重為1 kg。

(2)連線方式。炮孔連線方式為串聯(lián)，每個炮眼布置兩個毫秒延期雷管，每孔兩個毫秒延期雷管采用并聯(lián)方式聯(lián)接，孔與孔之間用串聯(lián)方式聯(lián)接。

(3)封孔。封孔材料為水炮泥、粘土、錯手木楔。封孔分兩次進行。首次封孔長度為11 m/8 m（其中錯手木楔0.50 m），木楔要嚴格執(zhí)行斜面由外向里上升使用，距孔口1 m的位置；二次封孔，首先把雷管和導(dǎo)爆索捆綁在一起，然后把雷管腳線和引線連接后理順，引出炮孔使其短接。最后剩余炮孔全部封滿搗實，嚴禁將雷管與導(dǎo)爆索漏出封土外。二次封孔不能提前，只能在連線放炮之前實施。

(4)放炮。頂煤弱化爆破要超前實施，超前采面20 m進行爆破。在綜放工作面初始開采時，首次實施頂煤預(yù)裂爆破的放炮時間為小切巷初次放頂之后，一定要等到5621-1巷底板完整地上覆在支架上方時，才能進行頂煤預(yù)裂弱化爆破。

分析總結(jié)本礦以前條件相似綜采放頂煤工作面的回采實踐，制定了每條工藝巷道內(nèi)同時起爆的炮眼個數(shù)為8，距離406-5皮帶巷350 m時，頂煤預(yù)裂弱化爆破修訂為每條巷道內(nèi)同時起爆的炮眼個數(shù)為4。還要布置不少于3道防沖擊波風(fēng)障，具體安裝位置在兩條工藝巷道口里20 m，兩條工藝巷分別起爆。

3 頂板預(yù)裂弱化爆破

對堅硬頂板的預(yù)裂爆破，采用在工藝巷超前工作面20 m進行深孔爆破作業(yè)來實施。依據(jù)采面尺寸、煤厚、直接頂為細粒砂巖平均厚度為21.09 m，確定放頂步距為頭向、尾向孔為10 m,頭尾向工作面方向為15 m。12號煤層頂板預(yù)裂弱化使用TXU-75型液壓鉆機鉆眼。

3.1 炮孔布置

8621綜放面頂板預(yù)裂爆破炮孔布置為雙層，步距為15 m一組。炮孔終孔與5621-1及2621巷凈巖柱不小于7 m，迎頭炮孔終孔間凈巖柱不小于7 m?？卓谖恢帽仨毼挥诿簬团c頂板交界處的頂板巖石上，嚴禁在煤幫上開孔。超前工作面煤壁水平距離20 m以上。頂板爆破炮孔布置平、剖面，見圖3；切頂孔剖面，見圖4；頂板預(yù)裂松動爆破炮孔參數(shù)，見表2。

圖3 頂板爆破炮孔布置平、剖面圖

圖4 切頂孔剖面圖

表2 頂板預(yù)爆破炮孔參數(shù)表

3.2 爆破工作

裝藥、聯(lián)線與頂煤預(yù)裂爆破裝藥相同。步距放頂爆破超前工作面煤壁水平距離20 m，炮孔周圍5 m采用單點木柱護身聯(lián)線、放炮。同一條巷道每次拉炮個數(shù)為一組，兩條巷道不得同時起爆。放炮前一天，調(diào)度作業(yè)會及班前會必須通報。專職瓦檢員詳細檢查孔口及周圍20 m范圍內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，瓦斯?jié)舛冗_到1時嚴禁放炮，安監(jiān)員詳細檢查二次封孔質(zhì)量。

4 結(jié)語

“兩硬”條件的綜采放頂煤工作面關(guān)鍵技術(shù)是對頂煤和堅硬頂板的弱化處理，云岡礦8621綜放面通過布置兩條工藝巷，并在巷內(nèi)向頂煤和頂板布孔，設(shè)置了合理的炮孔參數(shù)，深孔爆破后增加了頂煤的放出率，消除了堅硬頂板的懸頂威脅，確保了綜放面的安全高效生產(chǎn)。

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