司马煤业1208综放工作面顶板深孔预裂设计

殷 宏，司路军

(山西潞安温庄煤业有限责任公司，山西 长治 046399)

1 项目背景

司马煤业1208工作面开采煤层属下二叠统山西组下部的3号煤层，该煤层赋存稳定，结构简单，变异较小，平均厚度6.39 m。该工作面东为1207工作面采空区，南、西为实体煤，北为二采区3条采区大巷。直接顶为砂质泥岩，厚度达10.1 m；老顶为中粒砂岩、粉砂岩及砂质泥岩，厚度达7.94 m。直接顶和老顶致密坚硬，老顶初次垮落步距为45 m，回采过程中顶板不易垮落，形成大面积悬顶，给安全生产埋下巨大隐患[1]。

鉴于此，为从根本上消除安全隐患，杜绝安全事故，司马煤业1208工作面拟在初采前采用顶板预裂工艺进行强制放顶，而做好顶板预裂孔的布置及爆破工作是强制放顶的关键。

2 顶板预裂深孔布置方案

2.1 1208工作面基本参数

1208工作面采用“单U+高抽巷”的巷道布置方式，设计可推进长度1 246 m，运输巷(断面5.2 m×3.2 m)长度1 311 m，回风巷(断面5.2 m×3.2 m)长度1 531 m，高抽巷(断面3.2 m×2.2 m)长度1 400 m，切眼(断面7.8 m×3.2 m)长度200 m；运输巷、回风巷、切眼均沿煤层底板布置，高抽巷下距煤层顶板30 m，4条巷道均为全锚网支护。

2.2 工作面切眼爆破炮孔布置

工作面切眼共布置29个爆破炮孔，分别用A1至A9、A备1、A10至A18、A备2、A19至A27表示。炮孔距切眼内帮1.0 m，炮孔轴线水平投影方向与切眼轴线方向平行。

切眼施工炮眼总长527 m，装药总长293 m，封泥总长197 m；其中A备1、A备2炮孔为备用孔，仅在其它炮孔出现问题时才启用，故不装药。

2.3 回风巷爆破炮孔布置

在回风巷施工爆破炮孔7个(F1至F6、F备)，炮孔总长132 m，装药总长62 m，封泥长度51 m。

F1(F6)、F2(F5)孔口距巷帮1.0 m，距切眼内帮法线距离分别为16.0 m、15.0 m，炮孔轴线水平投影方向与回风巷轴线方向平行，炮孔仰角分别为45°、35°(炮孔仰角指炮孔与顶板之间的夹角)；F3、F4孔口距巷帮1.0 m，距切眼内帮法线距离5.0 m,炮孔轴线水平投影方向与风巷轴线方向平行，炮孔仰角为35°。

F备炮孔为备用孔，只在其它炮孔出现问题时才启用，故不装药；F备孔口距回风巷里帮2.5 m，距切眼内帮法线距离16.0 m,炮孔轴线水平投影方向与风巷轴线方向平行，炮孔仰角45°。

2.4 运输巷爆破炮孔布置

运输巷施工炮孔5个(Y1至Y4、Y备)，炮孔总长85 m，装药总长34 m，封泥总长33 m。

Y1、Y2孔口距运输巷巷帮1.0 m，距切眼内帮法线距离分别16.0 m、15.0 m，炮孔轴线水平投影方向与运输巷轴线方向平行，仰角分别为45°、35°。

Y3、Y4孔口距运输巷巷帮1.0 m，距切眼内帮法线距离分别为16.0 m、15.0 m，炮孔轴线水平投影方向与运输巷轴线方向平行，仰角分别为45°、35°。

Y备为备用炮孔，仅在其它炮孔出现问题时才启用，不装药。Y备孔口距回风巷里帮2.6 m，距切眼内帮法线距离16.0 m,炮孔轴线水平投影方向与回风巷轴线方向平行，炮孔仰角45°。

3 炮孔爆破

根据炮孔设计方案进行打孔、装药、联线和爆破。

3.1 起爆顺序

使用BF-200型起爆器，分组装药、分次爆破。

一茬炮联线采用“局部并联，总体串联”的方式进行，每次起爆最多不能超过3个炮孔。起爆顺序从切眼的回风巷向运输巷方向进行：A1、A2、A3—A4、A5、A6—A7、A8、A9—A10、A11、A12—A13、A14、A15—A16、A17、A18—A19、A20、A21—A22、A23、A24—A25、A26、A27。两巷道的起爆顺序为：先起爆运输巷Y1、Y2—Y3、Y4，再起爆回风巷F3、F4—F1、F2—F5、F6。

备用炮孔不装药，仅在其它炮孔出现问题时才启用。

3.2 装药结构及工艺

炸药装药结构采用不耦合装药。雷管联线方式为局部并联总体串联，每孔用4个雷管，起爆采用串联方式联线[2]。在端头、端尾爆破前要加强端头、端尾处的支护，以免顶板发生垮落。

3.3 爆破物品说明

炮孔爆破所用炸药为三级煤矿许用乳化炸药，药卷规格为D60 mm×500 mm，1.5±0.1 kg/卷；所用雷管为煤矿许用8号普通瞬发电雷管；导爆索采用煤矿许用导爆索，导爆索是以太安、黑索金炸药为药芯，用棉线和塑料编织丝等作包缠物，并以塑料为防潮层，规格为D6.5±0.3 mm(或D5.2～5.5 mm)，爆速≥6 000 m/s[3]。

3.4 实施爆破安全流程管控

1) 炮孔施工工艺。将风、水管路理顺，拖至工作面，抬进钻机、钻杆等，将风、水管路分别用安全夹、U型销与钻机联接牢固，打开风、水阀门，进行试运转。

操作者分腿站立，双手紧握操作手把，身体保持平衡。扶钻人一手握住钻机扶手，一手将一短钻杆插入钻机连接套内向操作者发出开钻信号。

操作者缓送气腿阀门、使气腿慢慢升起，对准眼位顶紧。点动钻机，待眼位固定钻进一定深度时，开水，扶钻人退到操作者身后侧监护。当钻进约50 mm深度时，全速钻进。

扶钻人待钻机停止运转后，下落钻机，拨出短钻杆，换上长钻杆。打至设计深度。

2) 炮眼管理。炮眼施工完毕要逐孔检验编号记录炮眼深度，挂牌管理。装药前必须使用炮棍对炮眼进行检查，当出现塌孔、堵塞等情况时，必须先疏通再装药。

为避免因试采破坏炮孔，预裂爆破要在工作面安装完毕后进行；安装支架前，要对预裂炮孔进行验孔，对不合适的炮孔要及时处理；在工作面安装退锚期间，要加强对预裂炮孔的保护，避免因退锚损坏炮孔。

3) 装药。装药时直接用炮棍将炸药装入到炮孔内，装第一卷引药前，先把两根导爆索提前塞入药卷内，导爆索伸入药卷的长度不得低于200 mm，并用胶带缠好制成起爆药卷，再用炮棍把此药卷送入炮孔最里端。而后逐次装入剩余药卷，导爆索紧附药卷，不得出现打结、缠绕药卷现象[4]。

4) 封孔。封孔分两次进行，固定好药卷后再用炮棍把准备好的炮泥装入炮孔，一次推进炮泥不能大于5节，须装实但不得过紧。第一次先封至距孔口1 m处，第二次封孔前，将雷管、导爆索捆绑牢固后塞入孔内，空段再用炮泥封孔，此时不得硬捣，要防止损伤导爆索和电雷管。导爆索的长度根据炮孔长度和封泥长度确定，导爆索只能用快刀切割，严禁冲击挤压。

5) 爆破。现场放炮使用BF-200型起爆器，分组装药、分次爆破。炮眼采用不耦合方式装药，采用双雷管、双导爆索引爆，每一根导爆索均采用煤矿许用雷管起爆，2个雷管在孔外采用并联连接，每一组炮孔采用串联连接，放炮母线要绝缘良好并悬空吊挂，严禁将雷管与导爆索露出在外。

4 结 语

为从根本上解决司马煤业1208工作面初采期间由于坚硬顶板引起的悬顶过大的问题，要对顶板进行爆破预裂，设计结论如下：

1) 工作面切眼共布置29个炮孔，炮眼总长527 m，装药总长293 m，封泥总长197 m；

2) 工作面风巷共布置7个炮孔，炮孔总长132 m，装药总长62 m，封泥长度51 m；

3) 工作面运巷共布置5个炮孔，炮孔总长85 m，装药总长34 m，封泥总长33 m；

4) 炸药装药结构采用不耦合装药，所用炸药为三级煤矿许用乳化炸药；

5) 对实施爆破的安全管控流程，包括炮眼管理、装药、封孔、爆破等进行了明确。