坚硬厚煤层综采放顶煤工艺巷预裂爆破开采技术

张立其 李志军

（鄂尔多斯市煤炭局，内蒙古自治区鄂尔多斯市，017000）

坚硬厚煤层综采放顶煤工艺巷预裂爆破开采技术

张立其 李志军

（鄂尔多斯市煤炭局，内蒙古自治区鄂尔多斯市，017000）

川宏煤矿6－2煤层为坚硬厚煤层，该煤矿6201工作面采用放顶煤开采时，遇到顶煤不易冒落、资源回收率低等问题。为解决这些问题，采用施工工艺巷、深孔预裂弱化爆破的方法将顶煤抗破坏强度预先降低。实践结果表明，采用该方法后坚硬厚煤层顶煤难冒落问题得到了有效改善。

综采放顶煤 坚硬顶煤 预裂弱化 爆破弱化

1 综放开采可行性的综合评价

川宏煤矿地处神府东胜煤田，其6－2煤层倾角1～3°，属近水平煤层，煤层无大的褶皱和断裂带，构造简单，赋存稳定，煤层位于延安组一岩段下部，上距4－2煤层平均距离为71.43m，煤层厚度最大7.82m，最小5.23m，平均为6.52m。煤层局部含夹矸1～3层，夹矸最大厚度0.45m，岩性为泥岩。煤层硬度系数为3.5，较硬，煤层节理、层理都不发育，粘结性强，较整合，在煤层开采工程中不易冒落。顶板以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩，顶板抗压强度为22.4～60.2MPa，岩性级别为软弱－半坚硬，岩层节理、层理不发育，较整合。

针对上述煤层特点，选用高强度、高阻力支架并辅以常规的工艺措施，进行综放开采。在煤层开采过程中，顶板如果采用自然垮落法管理，易形成大面积悬顶，因此，必须采取有效措施管理顶板。该矿采取弱化顶煤强度、增大顶煤载荷等措施，改变顶煤的性质和结构，以增大煤壁前方的塑性区范围和顶煤的冒放性，同时，再辅助破碎顶煤的其它工程项目。主要技术即在工艺巷超前工作面20m进行深孔爆破作业，对顶板进行预裂，人工强制放顶，达到安全生产的预期目标。

2 工程实例

2.1 主要试验技术方案

川宏煤矿6201工作面布置在6－2煤层，为综采低位放顶煤首采工作面。根据6－2煤层顶板岩石性质、煤层特性，结合地质条件相近综采放顶煤工作面的开采经验，确定川宏煤矿首采工作面的总体开采方案如下：沿6－2煤层顶板布置两条工艺巷，在工作面未采动前，先在工艺巷超前20m进行深孔爆破作业，对顶板进行预裂、对顶煤进行预裂和破碎，然后进行综采低位放顶煤正常开采。开采工艺包括割煤、移架、推前刮板输送机、放顶煤和拉后刮板输送机等工序。

2.1 工艺巷施工

沿6－2煤层底板布置6201运输巷和回风巷，然后开切眼布置综采工作面，安设综采设备。沿6－2煤层顶板布置两条工艺巷，回风巷一侧的工艺巷名称为6201－1，与回风巷间的水平距离为35 m，长度为724m；运输巷一侧的工艺巷名称为6201－2，与运输巷间的水平距离为35m，长度为724m，在6201－1和6201－2两工艺巷尽头开小切眼，小切眼长度为74m，见图1。工艺巷及小切眼施工采用型号为EBJ－120TP掘进机掘进。工艺巷掘进宽度4m，高度3.5m。工艺巷和小切眼支护形式采用锚网支护。

图1 6201工作面巷道布置示意图

2.2 顶煤预爆破

采用在工艺巷远离工作面煤壁打眼爆破松动法，超前工作面煤壁20m对顶煤预爆破，起到预裂和破碎作用。待开采时，又能利用采动引起的超前压力，二次破碎顶煤。炮孔的布置原则为两条工艺巷对头打钻，中间留5m煤柱；两条工艺巷两侧打钻，与两侧巷道留5m煤柱。炮眼采用“三花”布置形式，见图2。

钻孔采用KHYD75DIA型岩石电钻，孔径为62mm。使用不低于3级的煤矿许用乳化炸药，药卷规格为ø50mm×500mm，重量1kg／卷，采用正向装药结构进行装药，每孔采用两个毫秒延时雷管，并联方式连接，孔与孔之间用串联方式联炮。采用水炮泥、粘土和木楔封孔。爆破超前工作面煤壁水平距离20m，在开采初期，小切巷初次放顶之后实施第一次煤体预爆破。

图2 工艺巷炮眼布置

2.3 顶板预爆破

顶板以粉砂岩为主，局部为细砂岩，初步确定顶板强制放顶步距为15m。采用在工艺巷超前工作面20m进行深孔爆破作业，对顶板进行预裂隙爆破。

2.4 工艺巷施工3种钻孔的平行关系

3种钻孔分别是煤体预爆破孔、顶板预爆破孔和煤体注水钻孔。施工注水钻孔应超前工作面煤壁200m，以保证下个月注水时间。煤体预爆破孔、顶板预爆破孔的打钻超前工作面煤壁40m以上。顶板预爆破孔与顶煤预爆破孔超前工作面煤壁距离15～20m，进行同时放炮。但同一条巷一次起爆数不得超过8个。

3 现场试验效果

工作面走向长度741m，工作面长度为150m。工作面主要机械配备为ZF4800／16／26液压支架64架、ZFG5000／18／32过渡支架4架、MG160／380－WD采煤机1部、SGZ－764／320铸焊刮板输送机2部、SSJ800／2×40带式输送机1部、SZZ－764／160转载机1台、MRB110／31.5液压泵站1套。工作面采用割一刀煤放一茬煤的作业方式，循环进度0.6m。放顶煤采用单位间隔多口顺序放煤的方法，两个放煤工相距5架支架，一个人放偶数支架顶煤，另一个人放奇数支架顶煤。放顶煤工序与割煤工序采用平行作业，且放煤过程中要互相配合，尽量不让或少让顶煤流到刮板输送机之外。在实际生产中，要结合顶板冒落与运动特点及顶煤的破碎程度来决定放煤步距。

在首采面成功地进行了工作面局部端面冒顶控制、局部大块顶煤的破碎、采放工艺的优化完善。此综放试验工作面在进行工艺巷深孔爆破后，顶煤的冒放性有了很大的改善。工作面采出率平均达到85%，大大提高了资源回收率。

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Pre－split blasting mining techniques of full－mechanized caving mining technology roadway in hard thick seam

Zhang Liqi，Li Zhijun

（Erdos Coal Bureau，Erdos，Inner Mongolia Autonomous Region 017000，China）

Chuan Hong coal mine＇s 6－2＃coal seam is hard thick coal seam，the mine face 6201using caving encountered the difficulties of top coal caving and the issues of low resource recovery.To solve these issues，the construction technology roadway and deep pre－split blasting method were used to weak the top coal in advance and to reduce anti－breaking strength.Practical results show the issues of top coal caving difficulties have been effectively improved.

full－mechanized caving mining，hard top coal，pre－split blasting，blasting weakening

TD322

A

张立其（1969－），男，河北元氏县人，在职研究生，高级工程师，主要从事煤矿安全管理、监察工作。

（责任编辑 张毅玲）