8305 工作面初采密置卸壓孔及預裂爆破技術(shù)

石 鑫

（晉能控股煤業(yè)集團雁崖煤業(yè)公司，山西 大同 038000）

煤礦工作面賦存堅硬頂板時，工作面回采后頂板不易垮落，尤其在初采時期，堅硬頂板易造成大面積懸頂現(xiàn)象，易誘發(fā)嚴重的安全事故。為此，國內(nèi)外專家學者，提出了高壓注水弱化頂板、爆破強制放頂、爆破預裂弱化頂板、高阻力支架切頂?shù)萚1-5]技術(shù)手段，避免堅硬頂板大面積懸頂。

1 工程概況

塔山煤礦2#層8305 工作面開采太原組2#煤層，8305 工作面位于三盤區(qū)東翼東北部，東南鄰近8306 工作面，西南以三盤區(qū)大巷為界，工作面布置2305 巷、5305 巷分別作為進、回風巷，工作面蓋山厚度在462～518 m。工作面開采的2#煤層結(jié)構(gòu)簡單，厚1.60～4.18 m，平均3.3 m，傾角1°～2°。煤層基本頂為含礫粗砂巖，厚1.00～12.50 m，平均6.30 m，以石英為主，長石次之，硅質(zhì)膠結(jié)，巖性完整，致密、堅硬、厚層狀；直接頂為細砂巖、砂質(zhì)泥巖互層結(jié)構(gòu)，厚0.60～14.50 m，平均5.00 m，近均一結(jié)構(gòu)，含植物化石，裂隙發(fā)育，呈不規(guī)則狀，有方解石充填；直接底為高嶺質(zhì)巖、煌斑巖，厚4.90～11.80 m，平均7.40 m，灰褐色，致密、塊狀、堅硬。地質(zhì)資料顯示，8305 工作面直接頂屬于堅硬頂板巖層。為實現(xiàn)工作面開采后頂板及時垮落，減少頂板應(yīng)力超前影響，設(shè)計采用初采密集卸壓孔及爆破預裂技術(shù)。

2 初采密集卸壓孔及爆破預裂技術(shù)

（1）2305 巷密置卸壓孔技術(shù)參數(shù)

距采煤側(cè)0.5 m 處沿著巷道垂直頂板施工一排卸壓孔，孔徑Ф30 mm，孔深11.3 m，每兩排鋼帶之間打4 個孔，中間兩孔間距0.2 m，鋼帶兩側(cè)孔間距0.4 m，施工長度為切眼至采位1292 m（停采線位置）。分別距采位15 m、40 m、60 m 垂直巷道沿著頂板垂直施工卸壓孔，孔徑Ф30 mm，孔深11.3 m。具體布置如圖1、圖2。

圖1 2305 巷施工卸壓孔斷面圖

圖2 2305 巷施工卸壓孔平面圖

（2）5305 巷爆破預裂技術(shù)參數(shù)

5305 巷為沿空留巷，采取定向聚能爆破控制采空區(qū)懸板。超前工作面30 m 外，采用DCA-45 型鉆機，沿5305 巷距工作面煤幫0.2 m 處，施工仰角75°、孔徑Φ65 mm、孔深11 m 的鉆孔，鉆孔間距為0.5 m，鉆孔水平投影垂直巷幫；采用專用聚能管輔助裝藥，單孔裝藥量7.2 kg，裝藥長度3.0 m，采用水泥藥卷進行封孔，封孔長度7.5 m，待封孔水泥充分膨脹凝固（20 min），連線孔內(nèi)注水管和孔外水源管線，連接導爆索和雷管（并聯(lián)兩發(fā)雷管），再塞回孔內(nèi)封堵。具體布置如圖3、圖4。

圖3 8305 巷施工爆破切縫孔斷面

圖4 8305 巷施工爆破切縫孔斷面圖

（3）8305 工作面切眼密置卸壓孔和爆破預裂技術(shù)參數(shù)

在距工作面切巷古塘幫0.5 m 處沿著巷道頂板垂直向上施工一排卸壓孔及爆破孔。卸壓孔參數(shù)：孔徑Ф30 mm，孔深11.3 m，孔距0.3 m，每兩排鋼帶之間打4 個孔，中間兩孔間距為0.2 m，鋼帶兩側(cè)孔間距為0.4 m，施工長度為299.5 m；爆破孔參數(shù)：孔徑Ф65 mm，孔深11.3 m，孔距6 m，具體爆破參數(shù)參照5305 巷定向爆破預裂技術(shù)參數(shù)。具體布置如圖5、圖6。

圖5 8305 切巷施工卸壓孔斷面圖

圖6 8305 切巷施工卸壓孔及爆破孔平面圖

3 頂板控制效果分析

8305 工作面回采巷道采用初采密置卸壓孔及爆破預裂技術(shù)，切斷回采初期堅硬頂板的應(yīng)力傳遞。礦山壓力監(jiān)測結(jié)果顯示，8305 工作面初次來壓步距在17.35～20.58 m 范圍，平均18.72 m，初次來壓強度在23.67～31.74 MPa 范圍，平均28.08 MPa，動載系數(shù)1.31；8305 工作面周期來壓步距在13.90～17.43 m 范圍，平均15.39 m，周期來壓強度在20.00～26.65 MPa 范圍，平均23.41 MPa，平均動載系數(shù)1.12。工作面礦壓監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 工作面礦壓監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)塔山煤礦2#層類似條件工作面礦壓監(jiān)測結(jié)果，類似條件工作面初次來壓步距和強度分別為30.22 m、35.69 MPa。采用初采密置卸壓孔及爆破預裂技術(shù)后，初次來壓步距和強度均有降低，分別減小了38.05%、21.32%。該技術(shù)有效縮短了初次來壓步距，降低了來壓強度，避免因8305 工作面回采初期出現(xiàn)大面積懸頂現(xiàn)象，保證了工作面的正常回采。技術(shù)應(yīng)用前后礦壓結(jié)果對比圖如圖7。

圖7 技術(shù)應(yīng)用前后礦壓結(jié)果對比圖

4 結(jié)論

堅硬頂板造成的大面積懸頂現(xiàn)象易誘發(fā)嚴重安全事故，為此，提出采用初采密置卸壓孔及爆破預裂技術(shù)，實現(xiàn)工作面開采后頂板及時垮落，切斷堅硬頂板應(yīng)力傳遞，分別設(shè)計了2305 巷密置卸壓孔技術(shù)參數(shù)、5305 巷定向爆破預裂技術(shù)參數(shù)以及8305工作面切眼密置卸壓孔和爆破預裂技術(shù)參數(shù)。技術(shù)應(yīng)用后，初次來壓步距和強度分別減小了38.05%、21.32%，表明了初采密置卸壓孔及爆破預裂技術(shù)的優(yōu)越性和合理性。