綜采工作面堅(jiān)硬頂板超前松動(dòng)爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)實(shí)踐

李海龍

(山西省臨汾市宏大公司豁口煤礦，山西 臨汾 041000)

引 言

煤炭作為一種重要的能源資源，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著十分重要的作用，我國(guó)是一個(gè)煤炭資源大國(guó)，煤炭資源的分布較廣，多數(shù)煤炭分布在地質(zhì)復(fù)雜的區(qū)域內(nèi)，在綜采作業(yè)的過(guò)程中綜采面上存在著大量的堅(jiān)硬頂板，在回采過(guò)后這些頂板也極難自行坍塌，隨著綜采作業(yè)的進(jìn)行，回采區(qū)域不斷擴(kuò)大，堅(jiān)硬頂板的懸空面積不斷增加，當(dāng)遇到礦壓波動(dòng)時(shí)，這些頂板便會(huì)垮落，出現(xiàn)大面積的冒頂事故，給煤礦井下的綜采作業(yè)安全帶來(lái)嚴(yán)重的隱患[1]。因此迫切需要對(duì)堅(jiān)硬頂板進(jìn)行預(yù)處理，防止出現(xiàn)突然垮落事故，根據(jù)煤礦井下綜采作業(yè)的實(shí)際，本文提出了一種綜采面堅(jiān)硬頂板超前松動(dòng)爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)，在頂板一定區(qū)域設(shè)置爆破孔，在孔內(nèi)設(shè)置爆破藥，對(duì)堅(jiān)硬頂板設(shè)置一個(gè)人工預(yù)裂縫，待綜采面推進(jìn)到該位置時(shí)再控制頂板從裂隙處斷裂，從而有效的確保煤礦井下綜采作業(yè)的安全性，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明，該超前松動(dòng)爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單，可靠性好，穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，極大的提升了煤礦井下綜采作業(yè)的安全性。

1 煤礦井下切眼放頂孔布置方案

以某礦井下綜采面為分析對(duì)象，該綜采面的平均厚度約為3.7 m，煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，含2個(gè)加矸層，煤層的厚度變異系數(shù)為0.2，煤層頂板主要包括泥巖和泥灰沿，煤層的底板主要由砂巖溝構(gòu)成，其頂板來(lái)壓強(qiáng)烈，易出現(xiàn)大面積的垮塌，導(dǎo)致極大的沖擊地壓，影響綜采作業(yè)的安全性。

根據(jù)井下頂板結(jié)構(gòu)，采用全液壓巷道鉆機(jī)，該鉆機(jī)配備75 mm鉆頭，井下切眼放頂控制布置時(shí)，同一排的炮孔的各個(gè)參數(shù)均相同，炮孔沿著頂板的初采線設(shè)置，炮孔的斜度為45°，深度為26 m，各個(gè)炮孔之間的距離設(shè)置為5.7 m。為了確保開孔的安全性，在綜采面的切眼內(nèi)側(cè)挨著順槽的位置設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的炮孔，兩個(gè)炮孔距離初采線的距離約為2.1 m，兩個(gè)炮孔的仰角約為67.2°，炮孔的深度為7.3 m，鉆進(jìn)時(shí)的角度應(yīng)和初采線垂直，在施工的過(guò)程中需要保持兩個(gè)炮孔之間的距離不小于1.2 m防止在鉆進(jìn)過(guò)程中兩個(gè)鉆孔的交叉，該布置方案能夠在確保爆破效果的情況下降低切眼放頂孔的數(shù)量，提高作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)性，煤礦井下切眼放頂孔布置方案，如圖1所示[2]。

圖1 煤礦井下切眼放頂孔布置方案

2 井下順槽放頂孔的設(shè)置方案

根據(jù)煤礦井下切眼切頂孔的爆破情況，設(shè)置煤礦井下順槽炮孔的施工參數(shù)，將順槽上每隔13 m設(shè)置一組炮孔，各個(gè)井下炮孔和綜采面綜采方向上的夾角設(shè)置為34°和15°，各個(gè)炮孔和綜采面布置方向的夾角設(shè)置為17°，各個(gè)炮孔的終端距離綜采平面的距離為12 m，井下順槽炮孔的布置結(jié)構(gòu)，如圖2所示[3]。

圖2 井下順槽炮孔的布置結(jié)構(gòu)示意圖

3 煤礦井下炮孔的布置工藝

煤礦井下炮孔的內(nèi)部裝藥利用直徑為53 mm的套管當(dāng)做爆破藥的本體結(jié)構(gòu)，該爆破體采用了雙爆破體的結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)爆破索連接在一起，確保在起爆的過(guò)程中的起爆可靠性。使用時(shí)將兩個(gè)導(dǎo)爆索埋入到藥卷內(nèi)，用防水膠布設(shè)置好，該導(dǎo)爆索的整體裝藥機(jī)構(gòu)，如圖3所示。設(shè)置完成后把藥卷安裝到爆破體的本體內(nèi)，爆破體的本體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度需要根據(jù)炮孔的深度來(lái)確定，在進(jìn)行爆破時(shí)將藥卷設(shè)置到爆破體的主要目的在于用炮棍把其推入到炮孔的深處，提高放置藥卷的便捷性[4]。

圖3 導(dǎo)爆索的整體裝藥機(jī)構(gòu)示意圖

為了確保炮眼內(nèi)的炸藥能夠完全被引爆，因此所有的炮眼均利用了不間斷混合填藥方式[5]，設(shè)置雙重爆破雷管和導(dǎo)爆索，設(shè)置完成后在炮口位置用木塞塞住，防止火藥放置后的受潮，同時(shí)將火藥引線進(jìn)行懸空設(shè)置，避免在點(diǎn)燃過(guò)程中受阻，起爆時(shí)，人員應(yīng)遠(yuǎn)離起爆位置1 000 m以上。

該超前松動(dòng)爆破強(qiáng)制放頂方案，能夠確保對(duì)堅(jiān)硬頂板的強(qiáng)制放頂效果，同時(shí)具有操作工序簡(jiǎn)單、作業(yè)安全性高的優(yōu)點(diǎn)，能夠徹底解決堅(jiān)硬頂板在礦壓波動(dòng)下導(dǎo)致的垮落事故，極大的提升了煤礦井下綜采作業(yè)的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)煤礦井下綜采面上存在著大量的堅(jiān)硬頂板，當(dāng)遇到礦壓波動(dòng)時(shí)這些頂板便會(huì)垮落，出現(xiàn)大面積的冒頂事故，給煤礦井下的綜采作業(yè)安全帶來(lái)嚴(yán)重的隱患的現(xiàn)狀，提出了一種新的綜采面堅(jiān)硬頂板超前松動(dòng)爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)，在頂板一定區(qū)域設(shè)置爆破孔，在孔內(nèi)設(shè)置爆破藥，對(duì)堅(jiān)硬頂板設(shè)置一個(gè)人工預(yù)裂縫，待綜采面推進(jìn)到該位置時(shí)再控制頂板從裂隙處斷裂，從而有效的確保煤礦井下綜采作業(yè)的安全性，根據(jù)分析表明：

1) 井下切眼放頂孔布置時(shí)，炮孔沿著頂板的初采線設(shè)置，炮孔的斜度為45°，深度為26 m，各個(gè)炮孔之間的距離設(shè)置為5.7 m，能夠有效降低切眼放頂孔的數(shù)量。

2) 炮孔內(nèi)設(shè)置爆破藥時(shí)，利用了不間斷混合填藥方式，設(shè)置雙重爆破雷管和導(dǎo)爆索，有效確保了起爆的可靠性。