切顶预裂爆破技术在大倾角俯采工作面初放期间的研究与应用

姚世林

摘要：该矿7130工作面直接顶为2.5m的砂质泥岩，老顶为3.6m的细砂岩，因切眼顶板采用锚梁网索支护，支护效果较好，使顶板不易垮落，在工作面试生产及初次放顶期间，造成大面积悬顶，支架拉移困难，严重影响工作面的推进速度。加上老顶初次来压期间，大面积悬顶突然垮落，顶板活动剧烈，对现场施工安全带来较大危协。为保证正常的安全生产，在工作面初放期间，采取对顶板进行切顶预裂爆破技术，控制顶板垮落步距，大幅度降低了冲击危害程度。

Abstract： The top face of the 7130 working face is 2.5m sandy mudstone， and the old top is 3.6m fine sandstone. The cut-off roof is supported by the anchor beam and net cable. The supporting effect is good， which makes the roof difficult to collapse. During the job interview production and the initial caving， large-area suspended roofs are caused and the support is difficult to pull， which seriously affects the advancing speed of the working face. During the initial pressure of the old roof， the sudden collapse of large-area canopies and the dramatic roof activity bring great danger to the safety of on-site construction. In order to ensure normal safe production， during the initial release of the working face， the roof pre-splitting blasting technique is adopted to control the caving pace of the roof and greatly reduce the impact damage degree.

关键词：切顶预裂爆破；大倾角俯采工作面；初放期间

Key words： top-cutting pre-splitting blasting；large dip angle face；during first roof caving

中图分类号： TD327 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）36-0123-02

0 引言

该矿7130工作面直接顶为2.5m的砂质泥岩，老顶为3.6m的细砂岩，因切眼顶板采用锚梁网索支护，支护效果较好，使顶板不易垮落，在工作面试生产及初次放顶期间，造成大面积悬顶，支架拉移困难，严重影响工作面的推进速度。加上老顶初次来压期间，大面积悬顶突然垮落，顶板活动剧烈，对现场施工安全带来较大危协。为保证正常的安全生产，结合现场实际，经研究决定，在工作面初放期间，采取对顶板进行切顶预裂爆破技术，控制顶板垮落步距，大幅度降低冲击危害，同时也解决了工作面推进困难的问题，有效保证了该工作面的安全回采。

1 采煤工作面初放期間常用的顶板管理方法

1.1 自然垮落式顶板管理法

一般顶板条件不是太好的采煤工作面，均采用自然垮落式顶板管理法管理顶板，该方法是通过工作面的推进，工作面老塘侧的悬顶距离达到一定距离，而自然垮落的顶板管理方式，该方法主要应用于顶板较容易垮落的采煤工作面。

1.2 采取特殊措施促使顶板垮落的顶板管理法

对于顶板条件较好的采煤工作面，当工作面向前推进一段距离后，顶板无法自然垮落，当工作面继续向前推进，顶板悬顶达到较长距离再出现垮落现象，此时较容易形成风爆，从而对设备或人员造成不同程度的伤害。

2 垮落式顶板管理法的适用条件

2.1 自然垮落式顶板管理法的适用条件 自然垮落式顶板管理法一般适用于顶板岩性较为松软的顶板岩性，当工作面向前推进一小段距离后顶板自然垮落或者是随采随落，不会对工作面设备或人员造成伤害，相对安全性较高。

2.2 采取特殊措施促使顶板垮落的顶板管理法 采取特殊措施促使顶板垮落的顶板管理法一般适用于顶板岩性较为坚硬的顶板，当工作面向前推进一小段距离后顶板不能通过自然垮落的方式进行垮落，若不采取任何措施而继续向前推进，当顶板悬顶距离或面积较大时才垮落，可能对会工作面设备或人员造成一定伤害，否则及时采取特殊措施促使顶板及时垮落，以保证安全需要。

3 切顶预裂爆破技术在大倾角俯采工作面初放期间的应用方法与效果

本次采取的切顶预裂爆破技术，在该矿为首次使用，改变了以往顶板深孔预裂爆破施工难度大、周期长、爆破效果差的缺点。长孔炮眼深度为6m，炮眼间距9m，短孔炮眼深度4m，炮眼间距9m，长短孔间距4.5m，均在支架架间施工，炮眼与顶板垂直夹角45°-60°，水平倾斜15°。两道炮眼深度均为6m，间距0.8m，装药系数0.5，装药长度3m，封泥长度3m，将乳化炸药装在长度3m、两边对称开槽的聚乙烯管内，使用毫秒延期电雷管引爆。将炸药装置安装至眼底，其余使用炮泥封孔。采用聚能预裂爆破的方式，长短孔交替施工，利用短孔爆破剥离直接顶、通过在长孔中安装高压聚乙烯材料加工的聚能管定向爆破老顶，通过聚能管瞬态卸压空间，使爆轰压力形成高能流，集中在工作面倾向方向上传导，优先产生裂隙并定向扩展，达到定向预裂顶板的目的。短孔爆破剥离的矸石直接充填采空区，增加支架的稳定性，提高了工作面的回采速度（见图1）。

4 切顶预裂爆破技术在大倾角俯采工作面初放期间应用的优点

①切顶预裂爆破眼在架间或两端头单体支护区内施工，安全系数大。②切顶预裂爆破孔采取长、短孔交替施工，能在效缩短施工时间，且爆破效果较好。③采用切顶预裂爆破技术后，顶板能及时垮落，能有效保证工作面设备和人员的安全。④采用切顶预裂爆破技术后，顶板能及时垮落，能保证工作面正常回采。

5 切顶预裂爆破技术在大倾角俯采工作面初放期间的使用情况

切顶预裂爆破技术目前已经在该矿7130工作面使用。与之前采用自然垮落法管理顶板的方法进行比较，有效解决了采煤工作面回采期间的安全、生产等问题；通过对7130工作面的使用，总体效果较好。

6 结束语

该切顶预裂爆破技术目前已经在该矿7130工作面使用。得出如下结论：切顶预裂爆破眼在架间或两端头单体支护区内施工，安全系数大；切顶预裂爆破孔采取长、短孔交替施工，能在效缩短施工时间，且爆破效果较好；采用切顶预裂爆破技术后，顶板能及时垮落，能有效保证工作面设备和人员的安全；④采用切顶预裂爆破技术后，顶板能及时垮落，能保证工作面正常回采。

参考文献：

[1]赵元放，张向阳，涂敏.大倾角煤层开采顶板垮落特征及矿压显现规律[J].采矿与安全工程学报，2007（02）.

[2]刘学业.综采大倾角俯采工作面开采技术研究[J].科技信息，2010（23）.

[3]吴志坚，叶海松.大倾角俯采工作面关键开采技术[J].煤矿开采，2008（03）.endprint