8305 工作面初采密置卸压孔及预裂爆破技术

石 鑫

（晋能控股煤业集团雁崖煤业公司，山西 大同 038000）

煤矿工作面赋存坚硬顶板时，工作面回采后顶板不易垮落，尤其在初采时期，坚硬顶板易造成大面积悬顶现象，易诱发严重的安全事故。为此，国内外专家学者，提出了高压注水弱化顶板、爆破强制放顶、爆破预裂弱化顶板、高阻力支架切顶等[1-5]技术手段，避免坚硬顶板大面积悬顶。

1 工程概况

塔山煤矿2#层8305 工作面开采太原组2#煤层，8305 工作面位于三盘区东翼东北部，东南邻近8306 工作面，西南以三盘区大巷为界，工作面布置2305 巷、5305 巷分别作为进、回风巷，工作面盖山厚度在462～518 m。工作面开采的2#煤层结构简单，厚1.60～4.18 m，平均3.3 m，倾角1°～2°。煤层基本顶为含砾粗砂岩，厚1.00～12.50 m，平均6.30 m，以石英为主，长石次之，硅质胶结，岩性完整，致密、坚硬、厚层状；直接顶为细砂岩、砂质泥岩互层结构，厚0.60～14.50 m，平均5.00 m，近均一结构，含植物化石，裂隙发育，呈不规则状，有方解石充填；直接底为高岭质岩、煌斑岩，厚4.90～11.80 m，平均7.40 m，灰褐色，致密、块状、坚硬。地质资料显示，8305 工作面直接顶属于坚硬顶板岩层。为实现工作面开采后顶板及时垮落，减少顶板应力超前影响，设计采用初采密集卸压孔及爆破预裂技术。

2 初采密集卸压孔及爆破预裂技术

（1）2305 巷密置卸压孔技术参数

距采煤侧0.5 m 处沿着巷道垂直顶板施工一排卸压孔，孔径Ф30 mm，孔深11.3 m，每两排钢带之间打4 个孔，中间两孔间距0.2 m，钢带两侧孔间距0.4 m，施工长度为切眼至采位1292 m（停采线位置）。分别距采位15 m、40 m、60 m 垂直巷道沿着顶板垂直施工卸压孔，孔径Ф30 mm，孔深11.3 m。具体布置如图1、图2。

图1 2305 巷施工卸压孔断面图

图2 2305 巷施工卸压孔平面图

（2）5305 巷爆破预裂技术参数

5305 巷为沿空留巷，采取定向聚能爆破控制采空区悬板。超前工作面30 m 外，采用DCA-45 型钻机，沿5305 巷距工作面煤帮0.2 m 处，施工仰角75°、孔径Φ65 mm、孔深11 m 的钻孔，钻孔间距为0.5 m，钻孔水平投影垂直巷帮；采用专用聚能管辅助装药，单孔装药量7.2 kg，装药长度3.0 m，采用水泥药卷进行封孔，封孔长度7.5 m，待封孔水泥充分膨胀凝固（20 min），连线孔内注水管和孔外水源管线，连接导爆索和雷管（并联两发雷管），再塞回孔内封堵。具体布置如图3、图4。

图3 8305 巷施工爆破切缝孔断面

图4 8305 巷施工爆破切缝孔断面图

（3）8305 工作面切眼密置卸压孔和爆破预裂技术参数

在距工作面切巷古塘帮0.5 m 处沿着巷道顶板垂直向上施工一排卸压孔及爆破孔。卸压孔参数：孔径Ф30 mm，孔深11.3 m，孔距0.3 m，每两排钢带之间打4 个孔，中间两孔间距为0.2 m，钢带两侧孔间距为0.4 m，施工长度为299.5 m；爆破孔参数：孔径Ф65 mm，孔深11.3 m，孔距6 m，具体爆破参数参照5305 巷定向爆破预裂技术参数。具体布置如图5、图6。

图5 8305 切巷施工卸压孔断面图

图6 8305 切巷施工卸压孔及爆破孔平面图

3 顶板控制效果分析

8305 工作面回采巷道采用初采密置卸压孔及爆破预裂技术，切断回采初期坚硬顶板的应力传递。矿山压力监测结果显示，8305 工作面初次来压步距在17.35～20.58 m 范围，平均18.72 m，初次来压强度在23.67～31.74 MPa 范围，平均28.08 MPa，动载系数1.31；8305 工作面周期来压步距在13.90～17.43 m 范围，平均15.39 m，周期来压强度在20.00～26.65 MPa 范围，平均23.41 MPa，平均动载系数1.12。工作面矿压监测结果见表1。

表1 工作面矿压监测结果

根据塔山煤矿2#层类似条件工作面矿压监测结果，类似条件工作面初次来压步距和强度分别为30.22 m、35.69 MPa。采用初采密置卸压孔及爆破预裂技术后，初次来压步距和强度均有降低，分别减小了38.05%、21.32%。该技术有效缩短了初次来压步距，降低了来压强度，避免因8305 工作面回采初期出现大面积悬顶现象，保证了工作面的正常回采。技术应用前后矿压结果对比图如图7。

图7 技术应用前后矿压结果对比图

4 结论

坚硬顶板造成的大面积悬顶现象易诱发严重安全事故，为此，提出采用初采密置卸压孔及爆破预裂技术，实现工作面开采后顶板及时垮落，切断坚硬顶板应力传递，分别设计了2305 巷密置卸压孔技术参数、5305 巷定向爆破预裂技术参数以及8305工作面切眼密置卸压孔和爆破预裂技术参数。技术应用后，初次来压步距和强度分别减小了38.05%、21.32%，表明了初采密置卸压孔及爆破预裂技术的优越性和合理性。