综采面厚层坚硬顶板强制放顶技术研究

耿春雷

（山西晋城煤业集团 古书院矿，山西 晋城 048000）

综采面厚层坚硬顶板强制放顶技术研究

耿春雷

（山西晋城煤业集团 古书院矿，山西 晋城 048000）

古书院矿151306综采工作面采用预裂爆破强制放顶技术，需对该工作面厚坚硬顶板切眼和两巷深孔位置进行合理布置，并对切眼和两巷深孔预裂爆破参数进行合理设计，才为工作面的安全回采提供了有效的技术保证。

综采面；坚硬顶板；强制放顶；钻孔爆破参数

山西晋城煤业集团古书院矿151306综采工作面开采15号煤层，工作面顶板为坚硬难垮落顶板。工作面回采过程中，顶板初次来压和周期来压步距较大，当大面积来压时对支架冲击性较大，容易造成人员伤亡和设备损坏。为了确保工作面的安全开采，本文采用钻孔爆破施工技术对顶板进行弱化处理，因此探寻合理施工参数和采取必要安全措施，对施工安全和钻孔质量具有重要意义。

1 工作面概况

工作面煤层赋存深度220m～340m，平均260m左右，工作面长度180m。采用综合机械化采煤法，采高2.6m。煤层直接顶为砂质泥岩，厚8.0m，抗压强度54.32MPa；老顶为粉砂岩，厚12.0m，单轴抗压强度93.26MPa。直接顶和老顶均属坚硬顶板。

2 钻孔施工相关参数

2.1顶板处理高度确定

为了保证爆破处理后顶板中出现较多裂隙，工作面推过后的后方顶板能够及时冒落，初步确定工作面切眼顶板岩层处理范围为：工作面顶板至上方10m的垂直高度；初次放顶及步距放顶的顶板岩层处理范围确定为沿工作面顶板至上方9m的垂直高度。

2.2 工作面切眼爆破钻孔布置

工作面设备安装前，在切眼内距老塘侧巷帮1 m处顶板打眼，180m长的切眼共布置10组炮孔，分别为 A、B、C、D、E 和 a、b、c、d、e 共 10 组炮孔，A和a组各为2个炮孔。B、C、D和b、c、d组各为3个炮孔，E和e组各为4个炮孔，见图1。

图1 切眼切断顶板炮眼布置图

切眼顶板深孔预裂爆破的炮眼装药结构与参数设计，如表1所示。

表1 切眼切断顶板各炮眼参数与装药量

炮眼的具体参数为：B1、b1、C1、c1、D1、d1 炮眼长度为 19m，仰角为 32°，A1、a1、B2、b2、C2、c2、D2、d2 炮眼长度 20 m，仰角 30°，A2、a2、B3、b3、C3、c3、D3、d3 炮眼长度 22m，仰角 27°，E1、e1 炮眼长度29m，仰角32°，E2、e2炮眼长度224 m，仰角 30°，E3、e3 炮眼长度 18m，仰角 27°，E4、e4 炮眼长度10m，仰角30°，炮眼位置为老塘侧帮向外1.0m从中间向两边进行施工，共布置30个炮孔，A组与a组对称，B组与b组对称，以此类推。

2.3 工作面两巷爆破钻孔布置

（1）两巷深孔爆破的钻孔布置参数设计

图2 两巷步距放顶炮眼布置图

工作面两巷布置的第一个钻场，距工作面26.4 m（工作面侧至放顶钻场中线），钻场内分别布置A、B、C、D、E 5组钻孔。钻孔A长度15m，仰角40°，水平角度90°；钻孔B长度22m，仰角24°，水平角度90°，钻孔C长度为36m，仰角16°，水平角度90°，钻孔D长度为46m，仰角10°，水平角度90°，钻孔E长度46m，仰角为7°，水平角度90°。向外的钻场为每30m布置一个（钻场中一一中），每个钻场布置 A、B、C、D、E、F、G、H8组钻孔。表2为两巷初次及步距放顶各炮眼参数与装药量表。A、B、C、D、E五组钻孔参数均同第一钻场，钻孔F长度13m，仰角43°，水平角度18°，钻孔G长度18m，仰角26°，水平角度18°；钻孔H长度17 m，仰角16°，水平角度18°。其它钻场的钻孔布置参数均同第二钻场。A、B、C、D、E 5组钻孔平行于工作面进行施工，F、G、H三组钻孔与工作面交叉呈18°进行施工。在打钻孔的两巷内钻孔A组与A组对称，B组与B组对称，以此类推。

3 钻孔施工过程中的安全技术措施

（1）确定钻孔角度时，必须先将钻机支垫平稳，后用罗盘确定好钻孔角度，标定好眼位操作钻机，使钻杆平稳对准所标眼位开机打钻；刚开始打孔时必须控制好钻机的转动速度，严防钻杆速度过快及错位造成偏差。

表1 切眼切断顶板各炮眼参数与装药量

（2）在切眼内施工完一个钻孔、往第二个孔位处移钻机时，可用小绞车辅助拉钻机，拆开所有油管，用绳扣挂住钻机后座，再用小钩将绳扣与绞车绳连起来。使用小绞车拉钻机时在绞车与钻机之间严禁站人，并提前将杂物（影响通行）清净。负责观察钻机移动的人员站在钻机后3m用口哨向绞车司机发信号，当发现异常情况时及时发信号停车处理，使用绞车时要严格执行其规定。放在平板车上的主泵、泥浆泵待拆火后，利用绞车运至钻机最近的位置，再用临时挡道器打牢。

4 结束语

151306综采工作面15号煤层的大厚度坚硬顶板实施深孔预裂爆破的强制放顶技术，对工作面回采工序干扰较小，保证了工作面的安全生产，消除了对支架的冲击损坏。但在实际操作过程中，应将爆破的位置选择在顶板拉应力最大的区域和要控制的来压步距位置，这样才可减少钻孔工程量和炸药消耗量，从而降低顶板处理成本。

[1] 王金国.浅析煤矿综采工作面强制放顶时应注意的几个问题[J].神华科技，2009，7（5）:14-17.

[2] 宫世文，张荪茗，孙震等.深孔欲裂爆破强制放顶技术的应用[J].煤矿安全，2007（01）:21-22.

[3] 张学亮，贾光胜，徐刚.深孔爆破弱化坚硬顶板参数优化分析[J].煤矿开采，2010，15（01）:26-28.

[4] 陈明朝.主动强制放顶技术在初采时的应用[J].中州煤炭，2006（06）:42.

Study on Hard Overhead Caving in Thick Coal Seam among Fully-mechanized M ining Face

GENG Chun-lei

(Safety Department,Gushuyuan Mine,Jincheng Coal Group,Jincheng Shanxi048000)

No.151306 fully-mechanized mining face in Gushuyuan Mine adopts pre-cracking explosion technology.Rational distribution of open-off cuts of hard roof and deep holes of two entries and rational design of pre-cracking explosion parameters can provide effective technological guarantee for the safe caving.

fully-mechanizedmining face;hard roof;forced caving;drilling blasting parameters

TD327.2

A

1672-5050（2011）09-0022-03

2011-06-13

耿春雷（1977—），男，山西晋城人，大学本科，注册安全工程师，从事煤矿安全管理及采掘技术方面工作。

徐树文