坚硬顶板矿山初采初放研究

李晓龙，马华杰

（山西晋煤集团晋圣亿欣煤业有限公司，山西 晋城 048000）

1 地质条件

矿种为：15#矿。矿质指标情况：水份Md：1.64%；灰份Ad：17.54%；挥发份Vdaf：10.13%；发热量Qnet.ar：24.37MJ/Kg；硫份St.d：2.45%；工业牌号：WY15。

我矿15#矿矿层厚度为2.0m～2.3m，平均2.2m，顶板坚硬，节理裂隙较发育，在井田内该层特别稳定，单轴抗压强度平均128.04MPa，单轴抗拉强度平均7.65MPa，抗剪强度平均17.25MPa

直接顶：岩石名称为K2石灰岩；厚度6.4m～17.8m，平均12.5m；岩性特征为深灰色，厚层状，含燧石条带；老顶：岩石名称为泥岩、粉砂岩；厚度5.1m～30.2m,平均13.5m；岩性特征为灰黑色，中下部有一层不稳定矿层；直接底：岩石名称为泥岩；厚度3.4m～23.5m，平均11.5m；岩性特征为黑色，含1-2层矿线，底部为薄层细粒石英砂岩：老底：岩石名称为铝土质泥岩，厚度2.8m～15.5m，平均10.0m；岩性特征为灰白色,富含黄铁矿结核，底部有不稳定的铁矿。

2 深孔爆破方案

深孔爆破弱化坚硬顶板是用爆破的方法人为将顶板切断，使一定厚度的顶板冒落形成矸石垫层。

切断顶板可以减少顶板冒落面积，减弱顶板冒落时产生的冲击波。预先在切眼内向顶板打深孔进行爆破，破坏顶板的完整性。

顶板打眼深度确定。工作面设计采高2.5m，为保证冒落顶板能顺利充填采空区，爆破的有效顶板深度H。

式中M为采高，取2.5m，A为岩石破碎后的体积膨胀系数，取1.3m。

计算得：H≥2.5/(1.3-1)=8.3m

因此初步确定顶板打眼深度9m。

3 切眼爆破钻孔布置

切眼设备安装前，在切眼内顶板上距采空区侧巷帮1m处顶板施工钻孔（已施工完毕），切眼长180m，共布置10组钻孔，分别为A、B、C、D、E、和a、b、c、d、e、组，A、a每组为2个钻孔，B、C、D和b、c、d每组为3个钻孔，E和e每组为4个钻孔，共30个钻孔。

深孔爆破孔径定为75mm，径向装药不耦合系数为1.25。打眼爆破强制放顶沿工作面顶板上方垂直高度。所有炮眼施工方位角、倾角、孔深、装药量、封泥长度、雷管数量等参数详见工作面顶板弱化爆破布置图。

施工作业方法：装药→封孔→联线→爆破

连线采用“局部并联，总体串联”的方式进行（即每个炮孔内并联，炮孔之间串联）。

装药质量标准：切眼装药严格按参数进行。

封孔质量标准：封孔分两次进行，第一次封孔先封至距孔口1.5m处，第二次封雷管和导爆索时，以满足雷管与导爆索严密封在炮眼内（至少封800mm～900mm炮泥）。封泥长度不得小于孔深的1/3。

矿产许用三级乳化炸药，规格为：Φ60mm，L=520mm，1.5kg/卷；炮棍（两套，每套≥15根）规格为：Φ40mm，L=1500m；FD200D(B)型起爆器（1台）；矿产许用导爆索，规格为Φ7mm；矿产许用毫秒延期电雷管。

切眼爆破时，在工作面从开切眼处开始推进不超过2.4米，且炮眼能露出满足装药、联线和爆破时，开始装药、联线和爆破。爆破前，必须配足风量，满足爆破需求。

放炮使用FD200D(B)型多功能发爆器，起爆地点为工作面进风顺槽（距爆破地点不小于300米）。起爆顺序是从切眼中部向两端进行，首次起爆6个炮孔，之后每次起爆3个炮孔，为分组装药、分次爆破。每茬炮连线采用“局部并联，总体串联”的方式进行。

为了防止爆破时破坏相邻的炮孔，导致相邻炮孔不能顺利装药，因此，在爆破孔与空孔间要间隔一个装药炮孔(为保证安全，不装雷管)。起爆炸顺序为：E4、E3、E2、e4、e3、e2→ E1、D3、D2、D1→e1、d3、d2→ D1、C3、C2→d1、c3、c2→C1、B3、B2→c1、b3、b2→B1、A2、A1→b1、a2、a1。

表1 切眼切断各炮眼参数与装药量表

图1 切眼炮眼示意图

4 架前爆破方案

工作面放顶眼位置为距切眼回采帮300mm，每隔5个架打一个眼，间距7.5m，两端头眼距间隔3m，共25个，眼深3.0m，眼底朝向老塘侧80°～85°角。

切眼内放顶眼爆破时间为初采系统达标后、初采动刀前；爆破装药量为每眼6卷，使用5m脚线雷管串联连接（如脚线不够长，炮眼间可使用完好的、无破口的爆破母线续接，长度根据现场情况裁切），每次起爆相邻连续五个放顶眼，由切眼机头向机尾依次爆破。

5 结语

旧方案只进行深度爆破，初次来压步距在25m左右，顶板经过双重爆破弱化后，综采工作面初采初放期间10m左右老塘就开始垮落，15m时全部垮落完毕。缩短了初次来压步距，解决了一条重大顶板隐患，说明此方案的可行性。