古城煤礦N1302工作面頂板預(yù)裂技術(shù)應(yīng)用

李航宇

（潞安礦業(yè)集團(tuán)古城煤礦，山西 長治 046000）

對于回采工作面而言，當(dāng)懸頂面積過大時，會導(dǎo)致頂板內(nèi)集聚大量彈性能［1］，造成工作面壓力升高，煤壁片幫等現(xiàn)象，若發(fā)生頂板大面積垮落，會造成重大人身安全事故和財(cái)產(chǎn)損失。因此，需要采取措施弱化堅(jiān)硬頂板，基于此，已有諸多學(xué)者進(jìn)行了研究［2-6］。針對古城煤礦N1302工作面堅(jiān)硬頂板問題，擬采取深孔爆破預(yù)裂技術(shù)弱化堅(jiān)硬頂板；通過分析頂板預(yù)裂效果，為后續(xù)工作面安全回采提供理論指導(dǎo)。

1 工程概況

古城煤礦N1302工作面為北一盤區(qū)N1305工作面的接替面，西側(cè)、北側(cè)為實(shí)體煤，東側(cè)為N1303采空區(qū)。N1302工作面采用綜采放頂煤采煤法，采高3.2 m，放煤高度3.04 m，工作面可采長度1 060 m，切眼長度330 m。工作面布置三條回采巷道，西側(cè)N1302工作面回風(fēng)順槽和N1302工作面膠帶輸送機(jī)順槽間距50 m，東側(cè)布置N1302工作面進(jìn)風(fēng)順槽，另在煤層頂板裂隙帶內(nèi)布置N1302工作面瓦斯高抽巷。工作面布置如圖1所示。

圖1 N1302工作面布置

N1302工作面開采3#煤層，位于山西組的中下部，煤層平均厚度6.24 m，煤層直接頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖，厚0～7.45 m，平均4.03 m；老頂為中～細(xì)粒砂巖，厚0～20.10 m，平均5.86 m，為半堅(jiān)硬～堅(jiān)硬的巖石，不易垮落。工作面堅(jiān)硬頂板會造成初采期間懸頂面積過大，來壓劇烈，為避免造成頂板大面積垮落而威脅安全生產(chǎn)，擬定對N1302工作面頂板進(jìn)行弱化，即采用深孔爆破預(yù)裂卸壓技術(shù)方案。

2 頂板預(yù)裂方案

2.1 鉆孔布置與裝藥

（1）N1302高抽巷鉆孔。為保證高抽巷抽排效率，在N1302切眼內(nèi)對N1302高抽巷正下方打設(shè)6個預(yù)裂鉆孔，距煤墻0.5 m，鉆孔間距0.5 m，鉆孔直徑42 mm，孔深9.39 m，鉆孔參數(shù)如表1所示。

表1 N1302高抽巷預(yù)裂孔參數(shù)

（2）N1302工作面切眼鉆孔。N1302工作面切

眼采用深眼頂板預(yù)裂爆破，深眼爆破眼徑為85 mm，徑向裝藥不耦合系數(shù)為1.42，在同一剖面內(nèi)布置炮眼，預(yù)裂前先對炮眼進(jìn)行通孔。炮眼底部到達(dá)細(xì)粒砂巖上層，裝入藥卷個數(shù)依據(jù)炮眼在砂巖中的長度確定。

工作面布置炮眼53個，所有炮眼在同一剖面內(nèi)，位于切眼正中，共18組炮眼，其中A、B眼各18個、C眼17個（A1～A18、B1～B18、C1～C17），鉆 孔布置如圖2所示，鉆孔參數(shù)如表2所示。

圖2 鉆孔布置

2.2 炸藥選用

（1）N1302高抽巷預(yù)裂。爆破所用炸藥為三級煤礦許用乳化炸藥，藥卷規(guī)格為?35 mm×200 mm，0.2±0.1 kg/卷；所用雷管為煤礦許用毫秒延期Ⅰ段電雷管；導(dǎo)爆索采用煤礦許用安全導(dǎo)爆索，以太安、黑索金炸藥為藥芯、用棉線和塑料編織物等作包纏物，并以塑料為防潮層組成，規(guī)格為?6.5±0.3 mm，爆速＞6 000 m/s；使用炮棍將炸藥送至孔底，炮泥采用黃土制作。炸藥放入聚能管內(nèi)，將聚能管逐根連接，炮泥采用黃土制作。

表2 N1302綜采工作面頂板預(yù)裂參數(shù)

2.3 爆破方式

（2）N1302工作面切眼頂板預(yù)裂。爆破所用炸藥為三級煤礦許用乳化炸藥，藥卷規(guī)格為?45 mm×440 mm，0.8±0.1 kg/卷；所用雷管為煤礦許用毫秒延期Ⅰ段電雷管；導(dǎo)爆索采用煤礦許用安全導(dǎo)爆索，以太安、黑索金炸藥為藥芯、用棉線和塑料編織物等作包纏物，并以塑料為防潮層組成，規(guī)格為?6.5±0.3 mm，爆速＞6 000 m/s；裝藥：將

（1）N1302高抽巷預(yù)裂。炮眼采用不耦合裝藥方式，單雷管、單導(dǎo)爆索引爆，每一根導(dǎo)爆索均采用煤礦許用8#雷管起爆，一次裝藥、一次爆破。連線方式采用“局部并聯(lián)、總體串聯(lián)”的方式進(jìn)行，使用BF-200型起爆器。

（2）N1302工作面切眼頂板預(yù)裂。爆破順序從N1302進(jìn)風(fēng)順槽向N1302膠帶順槽，炮眼采用不耦合裝藥方式，雙雷管、雙導(dǎo)爆索引爆，每一根導(dǎo)爆索均采用煤礦許用8#雷管起爆，2個雷管在眼外采用并聯(lián)連接，分組裝藥、分次爆破。連線方式采用“局部并聯(lián)、總體串聯(lián)”的方式進(jìn)行，即同一炮眼內(nèi)的電雷管并聯(lián)，一次起爆的炮眼串聯(lián)，雷管連線方式如圖3所示，使用BF-200型起爆器。起爆總共分9組，從第一組開始依次進(jìn)行爆破。

圖3 電雷管連線

3 應(yīng)用效果

N1302工作面回采3.2 m時，切眼留出一定空間進(jìn)行頂板預(yù)裂。爆破后，工作面支架上方頂煤垮落，局部區(qū)域可見矸石。通過支架上收集的礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)分析得出，工作面初次來壓步距為33.6 m，支架平均工作阻力5 438 kN，較相鄰N1303工作面的初次來壓步距44.8 m，來壓期間支架工作阻力6 395 kN有了顯著降低，表明工作面頂板預(yù)裂取得了一定成果。通過深孔爆破預(yù)裂技術(shù)，破壞了巖層原有的完整程度，力學(xué)性能被弱化，有效降低了基本頂初次來壓步距，縮短工作面懸頂面積，減弱了工作面礦壓顯現(xiàn)，保證了工作面初采期間安全生產(chǎn)。

4 結(jié)論

1）針對N1302工作面堅(jiān)硬頂板，且初次來壓步距大、礦壓顯現(xiàn)劇烈，為保證工作面初采期間安全回采，擬采用深孔爆破預(yù)裂技術(shù)方案，對煤層頂板進(jìn)行弱化處理。

2）工作面頂板爆破預(yù)裂后，初次來壓步距為33.6 m，支架工作阻力為5 438 kN，弱化效果明顯，減弱了工作面礦壓顯現(xiàn)，避免了工作面懸頂面積過大，有效保障了工作面安全回采。