深孔爆破切頂卸壓護(hù)巷技術(shù)在迎采動(dòng)掘巷中的應(yīng)用

趙樹(shù)豐

（西山煤電呂梁德威公司，山西 太原 030022）

在井下生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)鄰近回采工作面需要開(kāi)掘巷道時(shí)，此掘進(jìn)巷道會(huì)受到相鄰回采工作面回采動(dòng)壓作用。當(dāng)回采工作面與掘進(jìn)工作面交鋒時(shí)，此時(shí)掘進(jìn)巷道受到采掘應(yīng)力疊加作用，極易導(dǎo)致巷道產(chǎn)生大變形，影響正常使用，不得不進(jìn)行二次返修[1-2]。為解決回采工作面隅角懸頂問(wèn)題及采動(dòng)應(yīng)力對(duì)掘巷的影響，保障礦井正常接替和安全生產(chǎn)，探索采用深孔爆破切頂護(hù)巷技術(shù)。

1 工程概況

22610 工作面位于中六采區(qū)東南部，東北側(cè)為22608 采空區(qū)，西南側(cè)及東南側(cè)均為未采區(qū)，蓋山厚度300～652 m，平均476 m。工作面頂?shù)装迩闆r見(jiàn)表1。

表1 22610 工作面頂?shù)装迩闆r

受采掘接替緊張影響，相鄰?fù)瑫r(shí)掘送22612 工作面副巷，如圖1。

圖1 22612 迎采動(dòng)面掘進(jìn)平面布置圖

2 工作面采空區(qū)側(cè)向煤體內(nèi)支承壓力理論分析

22610 工作面采空區(qū)采用自然垮落法，隨著工作面回采，由基本頂構(gòu)成的各關(guān)鍵層會(huì)依次離層、斷裂、回轉(zhuǎn)，并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成砌體梁結(jié)構(gòu)。根據(jù)基本頂?shù)臄嗔盐恢?，可以將煤層上覆巖層分為兩部分，如圖2[3]所示。

圖2 工作面開(kāi)采后側(cè)向關(guān)鍵層組破斷情況

根據(jù)斷裂線，其煤層上部應(yīng)力可分開(kāi)討論。斷裂線以下應(yīng)力模型如圖3 所示，可認(rèn)為是煤層上部巖層重量沿?cái)嗔呀侵亓康拇怪狈至?；斷裂線以上的應(yīng)力模型如圖4，由基本頂破斷塊在采空區(qū)側(cè)向煤體上應(yīng)力增量Δσi提供，呈等腰三角形OEC 分布，作用點(diǎn)E 為基本頂相對(duì)應(yīng)斷裂線中點(diǎn)。

圖3 斷裂線以下上覆巖層自重應(yīng)力模型

可以看出，斷裂線以下的自重載荷由頂板巖性決定，與回采工藝無(wú)關(guān)，而斷裂線以上的關(guān)鍵層組載荷與關(guān)鍵層長(zhǎng)度L有直接關(guān)系。正?；夭珊螅捎谠摴ぷ髅婊卷斴^硬，難以斷裂，導(dǎo)致煤柱應(yīng)力較大，若能采取措施將關(guān)鍵層組進(jìn)行預(yù)裂切斷，減少其長(zhǎng)度L，則煤柱所受應(yīng)力會(huì)大幅減少，其變形相應(yīng)也會(huì)容易控制。

圖4 斷裂線以上斷塊應(yīng)力增量模型

3 深孔爆破切頂卸壓護(hù)巷技術(shù)

基于以上理論分析，提出采用深孔爆破技術(shù)對(duì)回采巷道頂板進(jìn)行切頂，以使回采巷道基本頂形成大量橫貫裂隙，在支承應(yīng)力的作用下及時(shí)斷裂，既改善了煤柱應(yīng)力環(huán)境，又對(duì)該工作面隅角懸頂控制起到了有效作用[4]。

3.1 方案參數(shù)設(shè)計(jì)

為維護(hù)副巷順槽頂板安全，且要達(dá)到切頂效果，設(shè)計(jì)炮孔穿透直接頂、基本頂?shù)缴百|(zhì)泥巖頂段1 m以上。炮孔沿副巷順槽從控制臺(tái)外進(jìn)行打眼，炮孔打設(shè)在風(fēng)水管幫距保險(xiǎn)幫0.5 m（保護(hù)電纜線），炮孔方向與頂?shù)装宕怪本€夾角為20°，偏向保險(xiǎn)幫，炮孔斜長(zhǎng)深度為22 m，孔徑為Φ65 mm，共需布置100 個(gè)炮孔。在爆破預(yù)裂時(shí)，封孔段長(zhǎng)度超過(guò)泥巖段，到達(dá)22610 和22612 預(yù)留煤柱頂板內(nèi)。

裝藥量：本次全部采用Ф50 mm 爆破筒，每米裝藥量約1.4 kg，1 個(gè)炮孔共計(jì)約19.6 kg 炸藥。

封孔要求：炮孔封孔長(zhǎng)度不低于7 m，采用專用炮泥袋封孔。每個(gè)孔內(nèi)雷管2 發(fā)。炮孔深度及裝藥量具體參數(shù)見(jiàn)表2。

3.2 深孔爆破切頂卸壓施工工藝

（1）打孔。根據(jù)爆破炮孔參數(shù)表要求施工鉆孔，炮孔內(nèi)徑為Φ65 mm，根據(jù)爆破范圍計(jì)算確定各炮孔間距3 m。

（2）裝藥。裝藥采用特質(zhì)凹槽爆破筒填裝，先把炸藥裝入爆破筒中，再將爆破筒送至孔底。

（3）封孔。封孔采用深孔爆破專用的黃土封泥袋，可加入適量干水泥，用專用炮棍將封泥袋封實(shí)孔口。

（4）連線。孔與孔之間采用串聯(lián)連接方式，視現(xiàn)場(chǎng)情況，一次可同時(shí)起爆3～5 個(gè)炮孔。

表2 爆破炮孔參數(shù)表

4 工程應(yīng)用效果

該項(xiàng)技術(shù)在22610 工作面共施工300 m，布置100 個(gè)炮孔。根據(jù)爆破后現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)情況，巷道頂板基本完好，頂?shù)装逡平績(jī)H為0～50 mm，支架后落山垮落充分，無(wú)懸頂產(chǎn)生。通過(guò)工作面相鄰巷道礦壓觀測(cè)，變形量均在使用要求范圍之內(nèi)，整體工程達(dá)到設(shè)計(jì)效果，可在類似工作面條件下推廣使用。

5 結(jié)論

（1）對(duì)采煤工作面采空區(qū)側(cè)煤柱支承應(yīng)力進(jìn)行了分析，其應(yīng)力由自重載荷和頂板關(guān)鍵層的應(yīng)力增量組成。

（2）通過(guò)采用深孔爆破技術(shù)，可有效在回采巷道上部基本頂形成大量橫貫裂隙，在支承應(yīng)力的作用下及時(shí)斷裂，既改善了煤柱應(yīng)力環(huán)境，又對(duì)該工作面隅角懸頂控制起到了有效作用。