小梁溝礦綜放面堅(jiān)硬頂板弱化處理技術(shù)

曹建國(guó)

（山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西 太原 030045）

小梁溝煤礦位于大同煤田的中部，開(kāi)采侏羅紀(jì)煤層，該礦14號(hào)煤層8012綜合機(jī)械化放頂煤工作面位于本礦1029開(kāi)采水平301盤(pán)區(qū)，綜放面的西部邊界為官窯村和馬家溝村保護(hù)煤柱；南邊與云林寺村保護(hù)煤柱，東面為8010工作面，北部是301盤(pán)區(qū)的運(yùn)輸巷、軌道巷和專(zhuān)用回風(fēng)巷。采面長(zhǎng)154.50m，走向推進(jìn)長(zhǎng)度為826.70 m。8012綜采放頂煤工作面開(kāi)采侏羅紀(jì)14號(hào)厚煤層，煤層傾角2°～4°，平均3°，厚度變化不大，平均8.10 m，2012巷8號(hào)測(cè)點(diǎn)附近煤厚局部變化較大。

14號(hào)煤層節(jié)理裂隙不發(fā)育，整體性好，結(jié)構(gòu)致密，堅(jiān)固性系數(shù)為f=3.2，14號(hào)煤層頂板為細(xì)粒砂巖，平均厚度19.80 m，節(jié)理裂隙發(fā)育較差，巖體的整體性好，單向抗壓強(qiáng)度59 MPa。 8012綜放面是大同煤田可采區(qū)域內(nèi)非常典型的“兩硬”條件，頂煤順利放完放凈的前提條件是松動(dòng)堅(jiān)硬的頂煤，為消除回采后堅(jiān)硬頂板對(duì)綜放面安全的威脅，必須在頂煤和堅(jiān)硬頂板內(nèi)布置符合煤層頂板實(shí)際情況的炮孔，實(shí)施深孔爆破松動(dòng)頂煤和頂板技術(shù)措施。

1 概況

8012綜合機(jī)械化放頂煤工作面布置5條回采巷道，沿著煤層底板掘進(jìn)的采面運(yùn)輸巷平巷和運(yùn)料回風(fēng)平巷，開(kāi)掘在煤層中部的2條工藝巷道，在14號(hào)煤層沿著頂板開(kāi)掘8012工作面的頂回風(fēng)巷。

綜放面運(yùn)輸平巷（2012）掘進(jìn)高度為4.50m，工作面使用無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)料，運(yùn)料回風(fēng)平巷（5012）巷道斷面為矩形，掘進(jìn)高度3.40m。2012-1及2012-2巷為2條矩形斷面的巷道，巷道高度2400mm，巷道寬度3400mm。2012工作面頂部回風(fēng)巷斷面為矩形，5012-1巷掘進(jìn)寬3400 mm，掘進(jìn)高度2600mm，巷道凈高2450mm。2012、5012巷沿底板掘進(jìn)，2012-1、2012-2、5012-1巷為沿頂板掘進(jìn)。8012綜放面開(kāi)切眼規(guī)格為寬7500mm、高度3300mm。5條回采巷道的支護(hù)形式均采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)、鋼帶聯(lián)合支護(hù)。

8012采面工作面采用放頂煤采煤技術(shù)工藝，堅(jiān)硬頂板經(jīng)爆破弱化處理后頂板處理方式選擇自行垮落法。依據(jù)8012綜采放頂煤采面工作面設(shè)計(jì)三機(jī)配套技術(shù)要求，采煤機(jī)采煤高度為3.0 m，放頂煤厚度平均為5.10 m。采放比為1:1.70。采煤機(jī)滾筒寬度為0.665 m，考慮煤層堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙不發(fā)育，整體性好，雙滾筒采煤機(jī)截深選用0.50 m。頂煤的放煤方式規(guī)定一刀一放。

放頂煤回采工藝過(guò)程如下：工藝巷內(nèi)弱化煤巖（深孔爆破）→采煤機(jī)割煤→推移采面支架→移動(dòng)前刮板輸送機(jī)→低位放頂煤→拉后部刮板運(yùn)輸機(jī)。

2 煤體松動(dòng)爆破

8012綜放面回采過(guò)程中，對(duì)頂煤松動(dòng)爆破在2012-1和2012-2工藝巷道內(nèi)的兩幫施工作業(yè)，巷道內(nèi)的鉆眼及爆破要遠(yuǎn)離采面，盡量降低爆破施工給工作面回采帶來(lái)的不利影響。工藝巷爆破弱化頂煤的工作超前綜放工作面煤壁的距離不小于20 m，鉆眼工作在2條工藝巷道內(nèi)相向施工，相對(duì)的一組炮眼眼底距離要達(dá)到6.0 m；在工藝巷內(nèi)分別向2012運(yùn)輸平巷和5012回風(fēng)平巷側(cè)的炮眼眼底要與2條巷道保留7 m煤柱，以免松動(dòng)爆破施工破壞運(yùn)輸巷和運(yùn)料回風(fēng)巷的正常安全使用。

2.1 弱化頂煤炮孔布置

（1）工藝巷內(nèi)鉆眼工具選擇型號(hào)為KHYD75DIA的巖石電鉆，孔徑62 mm。

（2）2012-1和2012-2 工藝巷內(nèi)打第一組炮眼的位置在8012工作面開(kāi)切眼巷道之前20 m，其后的打眼按爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行，一直到8012工作面停采線結(jié)束。

（3）2012-1、2012-2巷內(nèi)，炮眼在工藝巷兩幫垂直布置，鉆孔形式為三花眼。

（4）2012-1至2012巷方向炮眼深度34 m，2012-2至5012-1巷尾向炮眼孔深26 m，2012-1至2012-2巷對(duì)頭炮眼深度34 m。

8012采面工藝巷內(nèi)炮眼布置如圖1所示，炮眼參數(shù)、裝藥量如表1所示。

2.2 裝藥及放炮

炮孔裝藥方式：14號(hào)煤層頂深孔爆破選擇三級(jí)煤礦許用炸藥，采取正向裝藥結(jié)構(gòu)，藥卷長(zhǎng)度為500 mm，直徑50 mm，藥卷質(zhì)量為1 kg。炮眼采用串聯(lián)連線，為了保證可靠起爆，一個(gè)炮眼內(nèi)裝設(shè)2支雷管，使用毫秒延期雷管，同孔的2個(gè)雷管并聯(lián)聯(lián)接，孔與孔之間選擇串聯(lián)聯(lián)接。封孔材料為水炮泥、粘土、錯(cuò)手木楔。炮眼封孔2次完成，34 m炮眼的一次首次封孔長(zhǎng)度為11 m，其二次封孔長(zhǎng)度為1 m；26 m炮眼的一次封孔長(zhǎng)度為8 m，二次封孔長(zhǎng)度為1 m。二次封孔時(shí)，必須把導(dǎo)爆索和雷管捆扎牢固，理順雷管腳線和引線，最后在炮眼外短接，二次封孔要在連線放炮之前實(shí)施，不能提前進(jìn)行。

弱化頂煤的爆破工作要提前進(jìn)行，在綜放面煤壁之前20 m以遠(yuǎn)施工爆破。

3 煤層堅(jiān)硬頂板松動(dòng)爆破

對(duì)14號(hào)煤層堅(jiān)硬頂板實(shí)施的預(yù)裂松動(dòng)爆破，在2條工藝巷內(nèi)進(jìn)行，距離工作面煤壁20 m以遠(yuǎn)爆破。根據(jù)采面工作面長(zhǎng)度，14號(hào)煤層厚度，細(xì)粒砂巖直接頂平均厚度為19.80 m，確定放頂步距為頭向、尾向孔為10 m，頭尾向工作面方向?yàn)?5 m。鉆眼機(jī)具為T(mén)XU-75型液壓鉆機(jī)。

（1）炮孔布置。8012綜放面工藝巷內(nèi)頂板預(yù)裂爆破炮眼雙層布置，預(yù)裂松動(dòng)步距15 m。炮孔終孔與5012-1及2012巷凈巖柱為7 m，迎頭炮孔終孔間凈巖柱不小于7 m。孔口位置必須位于煤幫與頂板交界處的頂板巖石上，不能把炮眼開(kāi)孔位置在巷道煤幫。堅(jiān)硬頂板松動(dòng)預(yù)裂爆破要超前采面煤壁距離不小于20 m。堅(jiān)硬頂板松動(dòng)預(yù)裂爆破炮眼布置平、剖面圖如圖2所示，切頂孔剖面圖如圖3所示，炮眼參數(shù)和炸藥量如表2所示。

（2）爆破工作。14號(hào)煤層堅(jiān)硬頂板松動(dòng)預(yù)裂弱化爆破裝藥、聯(lián)線同頂煤預(yù)裂爆破一樣。步距放頂爆破超前工作面煤壁水平距離20 m，炮眼附近5m內(nèi)要使用單點(diǎn)木柱保護(hù)身體實(shí)施爆破工作。2條工藝巷分別起爆，不能同時(shí)放炮。

圖2 頂板爆破炮孔布置平、剖面圖

圖3 切頂孔剖面圖

4 結(jié)語(yǔ)

堅(jiān)硬頂板和堅(jiān)硬煤層條件下的綜合機(jī)械化放頂煤回采難題是煤難放、頂難落，通過(guò)布置兩條工藝巷并在其中施工對(duì)頂煤和堅(jiān)硬頂板弱化處理的炮眼，采取深孔爆破技術(shù)，有效解決了兩大難題，增加了頂煤的放出率，提高了綜放面的回采率，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

表2 堅(jiān)硬頂板弱化炮眼參數(shù)、裝藥量表