综采工作面坚硬顶板超前松动爆破强制放顶技术实践

李海龙

(山西省临汾市宏大公司豁口煤矿，山西 临汾 041000)

引 言

煤炭作为一种重要的能源资源，对国民经济的发展起着十分重要的作用，我国是一个煤炭资源大国，煤炭资源的分布较广，多数煤炭分布在地质复杂的区域内，在综采作业的过程中综采面上存在着大量的坚硬顶板，在回采过后这些顶板也极难自行坍塌，随着综采作业的进行，回采区域不断扩大，坚硬顶板的悬空面积不断增加，当遇到矿压波动时，这些顶板便会垮落，出现大面积的冒顶事故，给煤矿井下的综采作业安全带来严重的隐患[1]。因此迫切需要对坚硬顶板进行预处理，防止出现突然垮落事故，根据煤矿井下综采作业的实际，本文提出了一种综采面坚硬顶板超前松动爆破强制放顶技术，在顶板一定区域设置爆破孔，在孔内设置爆破药，对坚硬顶板设置一个人工预裂缝，待综采面推进到该位置时再控制顶板从裂隙处断裂，从而有效的确保煤矿井下综采作业的安全性，根据实际应用表明，该超前松动爆破强制放顶技术具有工艺简单，可靠性好，稳定性高的优点，极大的提升了煤矿井下综采作业的安全性。

1 煤矿井下切眼放顶孔布置方案

以某矿井下综采面为分析对象，该综采面的平均厚度约为3.7 m，煤层结构相对简单，含2个加矸层，煤层的厚度变异系数为0.2，煤层顶板主要包括泥岩和泥灰沿，煤层的底板主要由砂岩沟构成，其顶板来压强烈，易出现大面积的垮塌，导致极大的冲击地压，影响综采作业的安全性。

根据井下顶板结构，采用全液压巷道钻机，该钻机配备75 mm钻头，井下切眼放顶控制布置时，同一排的炮孔的各个参数均相同，炮孔沿着顶板的初采线设置，炮孔的斜度为45°，深度为26 m，各个炮孔之间的距离设置为5.7 m。为了确保开孔的安全性，在综采面的切眼内侧挨着顺槽的位置设置两个独立的炮孔，两个炮孔距离初采线的距离约为2.1 m，两个炮孔的仰角约为67.2°，炮孔的深度为7.3 m，钻进时的角度应和初采线垂直，在施工的过程中需要保持两个炮孔之间的距离不小于1.2 m防止在钻进过程中两个钻孔的交叉，该布置方案能够在确保爆破效果的情况下降低切眼放顶孔的数量，提高作业效率和经济性，煤矿井下切眼放顶孔布置方案，如图1所示[2]。

图1 煤矿井下切眼放顶孔布置方案

2 井下顺槽放顶孔的设置方案

根据煤矿井下切眼切顶孔的爆破情况，设置煤矿井下顺槽炮孔的施工参数，将顺槽上每隔13 m设置一组炮孔，各个井下炮孔和综采面综采方向上的夹角设置为34°和15°，各个炮孔和综采面布置方向的夹角设置为17°，各个炮孔的终端距离综采平面的距离为12 m，井下顺槽炮孔的布置结构，如图2所示[3]。

图2 井下顺槽炮孔的布置结构示意图

3 煤矿井下炮孔的布置工艺

煤矿井下炮孔的内部装药利用直径为53 mm的套管当做爆破药的本体结构，该爆破体采用了双爆破体的结构，将两个爆破索连接在一起，确保在起爆的过程中的起爆可靠性。使用时将两个导爆索埋入到药卷内，用防水胶布设置好，该导爆索的整体装药机构，如图3所示。设置完成后把药卷安装到爆破体的本体内，爆破体的本体结构的长度需要根据炮孔的深度来确定，在进行爆破时将药卷设置到爆破体的主要目的在于用炮棍把其推入到炮孔的深处，提高放置药卷的便捷性[4]。

图3 导爆索的整体装药机构示意图

为了确保炮眼内的炸药能够完全被引爆，因此所有的炮眼均利用了不间断混合填药方式[5]，设置双重爆破雷管和导爆索，设置完成后在炮口位置用木塞塞住，防止火药放置后的受潮，同时将火药引线进行悬空设置，避免在点燃过程中受阻，起爆时，人员应远离起爆位置1 000 m以上。

该超前松动爆破强制放顶方案，能够确保对坚硬顶板的强制放顶效果，同时具有操作工序简单、作业安全性高的优点，能够彻底解决坚硬顶板在矿压波动下导致的垮落事故，极大的提升了煤矿井下综采作业的安全性。

4 结语

针对煤矿井下综采面上存在着大量的坚硬顶板，当遇到矿压波动时这些顶板便会垮落，出现大面积的冒顶事故，给煤矿井下的综采作业安全带来严重的隐患的现状，提出了一种新的综采面坚硬顶板超前松动爆破强制放顶技术，在顶板一定区域设置爆破孔，在孔内设置爆破药，对坚硬顶板设置一个人工预裂缝，待综采面推进到该位置时再控制顶板从裂隙处断裂，从而有效的确保煤矿井下综采作业的安全性，根据分析表明：

1) 井下切眼放顶孔布置时，炮孔沿着顶板的初采线设置，炮孔的斜度为45°，深度为26 m，各个炮孔之间的距离设置为5.7 m，能够有效降低切眼放顶孔的数量。

2) 炮孔内设置爆破药时，利用了不间断混合填药方式，设置双重爆破雷管和导爆索，有效确保了起爆的可靠性。