大采高一次采全高综采工作面开切眼的初次强制放顶技术研究

[摘 要]在采煤工作中，对于工作人员人身安全的保障是非常关键的一项工作，综采工作面初次放顶很容易造成工作面顶板事故。本文结合石梯子西沟煤矿1E401综采工作面实际，对其工作面开切眼的初次强制放顶技术与管理进行了研究和探讨，对于保证工作面的安全生产具有十分重要的意义。

[关键词]综采工作面 初次放顶 安全管理

中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0015-01

一、前言

顶板管理是采煤回采工艺中一项非常重要的工序，它不仅关系到采煤工作面的安全，也关系到矿井生产和经济效益。采煤工作面初次放顶的技术管理则是加强顶板管理，减少顶板事故，保证安全生产的一项重要内容。根据顶板类型不同，一般来讲，可以将初次放顶划分为两类：一类是在开采一定距离之后，冒落高度能够达到要求、且能够自行冒落的情况；二类是顶板坚硬致密，在开采到一定距离之后，顶板无冒落现象，或冒落高度达不到要求需要以人工方式进行放顶的情况。

爆破法是强制放顶中常用的一种方法，主要机理是采用爆破手段将顶板切断或者使顶板岩体形成裂隙带，以此方法令顶板冒落层形成垫基层，这种方法能够大大减弱顶板压力和顶板冒落时所产生的冲击力。

二、综采工作面概况

石梯子西沟煤矿B4煤层1E401工作面位于井田东翼+1517-+1484水平之间，工作面走向长1050米。可采储量128.9万吨。煤层倾角13°。煤层顶板岩性：老顶粗砂岩、含砾、夹细砂岩；直接顶含砾粗砂岩浅褐色，从地质报告得知岩石普氏系数f=4-8，单向抗压强度7.9Mpa。

回采工作面参数：平均走向长1050米，工作面平均长度203米，煤层倾角为12-14°，煤层真厚度3.6--5.3米，煤层容重：1.35t/m，开采方法：走向长壁后退式综合机械化一次性采全高。支护方式采用ZY8800/2.55/55.5型支撑掩护式液压支架支撑顶板，该支架支护强度1.08MPa，支护工作阻力为8800KN。落煤方式：使用MG750/1860-GWD型双滚筒采煤机，生产能力位800t/h，工作面运煤方式；采用SGZ1000/1050型中双链刮板输送机，工作面上下顺槽超前支护，采用专用超前支护架。

三、工作面初次放顶炮孔布置方式

（一）初次放顶位置确定

当1E401综采工作面的设备调试运行后向前推进6-8m，将工作面支架调成一条直线，在工作面液压支架后面距支架1m，沿开切眼轴线进行初放孔布置。

（二）炮孔布置方式

从下顺槽以上5m布置掏心孔，掏心孔为14个，第一组为6个孔（上下各打三个）沿开切眼轴线并排3个孔，第二组为4个孔（上下各打二个）沿开切眼轴线并排2个孔，第三组为4个孔（上下各打二个）沿开切眼轴线并排2个孔，掏心孔布置完后沿开切眼人下向上每10m布置一组，每组孔打2个孔，老顶切断孔（1、2号孔），整个开切眼布置三组掏心孔，17组老顶切断孔、共计48个孔。

（三）炮孔水平转角

掏心孔和老顶切断孔都以开切眼轴线方向打孔，没有水平转角。

（四）炮孔终端高度确定

针对老顶切断孔及辅助切断孔的顶端装药高度h上，以岩石爆破冒落后将采空区充填满为目的，根据岩石冒落后碎胀系数取1.3，回采高度取3.9m，则有1.3хh上=3.9+h上，得h上=13m。考虑老顶承压层的实际厚度，取老顶切断孔炮孔顶端装药高度h上=15m。针对端头切断孔顶端装药高度h上，考虑顶板冒落后形成自然平衡拱的两端高度将低于老顶切断孔的处理高度，取h上=14m。

四、开切眼初放孔爆破参数

为了确保综采工作面采后能及冒落充填采空区，减少老顶压力对支架影响，防止大冒顶，因此必须对工作面坚硬顶板进行弱化处理，在开切眼支架后面向工作面顶板岩体打眼预爆破，使顶板岩体形成裂隙带。随工作面推进，在顶板自然重力及工作面支架工作阻力作用下采空区顶板冒落充填采空区。

（一）炮孔布置方式

从下顺槽以上3m布置掏心孔，掏心孔为12个，孔排距10m；第一组为4个孔（上下各打2个）沿开切眼轴线并排2个孔，孔间距8m；第二组为4个孔（上下各打2个）沿开切眼轴线并排2个孔，孔间距8m；第三组为4个孔（上下各打2个）沿开切眼轴线并排2个孔，孔间距8m。

掏心孔布置完后沿开切眼从下向上每10m布置一组（即：孔排距10m），每组孔打2个孔，孔间距6m，老顶切断孔（1、2号孔）；整个开切眼布置三组掏心孔、17组老顶切断孔，共计46个孔。

（二）炮孔各参数的确定

1、 第一组掏心孔

第一组掏心为4个孔（上下各打三个）沿开切眼轴线并排2个孔，孔斜长8.32m、垂高7.0m、上孔竖直夹角：44°16′、开切眼中线与钻孔的夹角：37°52′，下孔竖直夹角：70°16′、开切眼中线与钻孔的夹角：37°52′，上下炮孔开眼宽度10m，终孔宽度1m。

2、 第二组掏心孔

第二组为4个孔（上下各打二个）沿开切眼轴线并排2个孔，孔斜长16.38m、垂高14.0m、上孔竖直夹角：45°44′、开切眼中线与钻孔的夹角：3°49′，下孔竖直夹角：58°44′、开切眼中线与钻孔的夹角：3°49′，上下炮孔开眼宽度20m，终孔宽度3m。

3、 第三组掏心孔

第三组为4个孔（上下各打二个）沿开切眼轴线并排2个孔，孔斜长25.30m、垂高20.0m、上孔竖直夹角：47°24′、开切眼中线与钻孔的夹角：10°29′，下孔竖直夹角：60°24′、开切眼中线与钻孔的夹角：10°29′，上下炮孔开眼宽度30m，终孔宽度5m。

4、 老顶切断孔

老顶切断孔每组孔打2个孔，从下向上每10m沿开切眼轴线并排布置2个孔，孔斜长17.69m、垂高15.0m、竖直夹角：45°、开切眼中线与钻孔的夹角：0°。

（三）炮孔装药量及封孔参数

1、第一组掏心孔

第一组掏心为6个孔（上下各打3个）沿开切眼轴线并排3个孔，孔斜长8.32m、装药长度7m，封孔长度为：1.32m，单孔装药量31.15kg，该组装药量为186.9kg。

2、：第二组掏心孔

第二组为4个孔（上下各打二个）沿开切眼轴线并排2个孔，孔斜长16.38m、装药长度14m，封孔长度为：2.38m，单孔装药量62.30kg，该组装药量为249.20kg。

3、第三组掏心孔

第三组为4个孔（上下各打二个）沿开切眼轴线并排2个孔，孔斜长25.30m、装药长度22m，封孔长度为：3.3m，单孔装药量97.90kg，该组装药量为391.60kg。

4、老顶切断孔

老顶切断孔每组孔打2个孔，从下向上每10m沿开切眼轴线并排布置2个孔，孔斜长17.69m、装药长度14m，封孔长度为：3.69m，单孔装药量62.30kg，每组装药量为124.6kg。

五、结束语

综采工作面初次放顶很容易导致工作面顶板发生事故，对煤矿的正常生产造成不利的影响。因此，要认真做好放顶技术管理工作，以确保煤矿安全生产。且采煤工作面在初次放顶时，一定要认真做好工作面矿压监测，并且还应当对监测的结果进行科学分析，避免顶板事故发生，做到安全生产。

石梯子西沟煤矿1E401综采工作面采用顶板预裂放炮强制放顶的方法减小了初次垮落步距，有计划地破坏了顶板整体性，减小了初次垮落压力冲击，提高了初采顶板垮落期间的瓦斯及顶板管理，取得了良好的经济效益和社会效益。今后在类似煤层工作面回采初次放顶中可以采用该方法，确保在厚煤层回采时的初采初放工作安全可靠。

参考文献

[1] 黄晓虎.初次放顶技术在煤矿采煤工作中的应用[J].科技资讯，2012（25）.

[2] 赵永明.煤矿采煤工作面初次放顶技术探讨[J].内蒙古煤炭经济，2014（05）.

作者简介

崔跃，男，现就职于新疆呼图壁县石梯子西沟煤矿，主要从事煤矿技术工作，现任煤矿总工程师。