堅(jiān)硬頂板工作面強(qiáng)制放頂技術(shù)試驗(yàn)

溫耀軍

（山西義棠煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉中 032000）

1 地質(zhì)條件

山西義棠煤礦090102工作面位于下組煤東翼大巷以南，南溝煤礦以北，090101工作面采空區(qū)以西，090103工作面（未采）以東。工作面平均埋深438 m，走向長度為752m，傾斜長度為180m，采高為2.4 m；主采煤層為9#煤層，呈黑色，平均厚度為2.4m，煤層中含有0～1層夾矸，傾角5°～9°，平均7°左右；煤層無直接頂，老頂為K2灰?guī)r，厚9m，灰色，堅(jiān)硬，f=9.6；底板為泥巖，厚1.2m，灰黑色，f=1.9.工作面所用支架型號為ZZ8800／14／26型支撐掩護(hù)式液壓支架，支架的支護(hù)強(qiáng)度為1030～1120kPa.

2 強(qiáng)制放頂步距的確定

采場老頂受力力學(xué)模型視為工作面煤壁端為固支，采空區(qū)端為簡支的承載梁情況，見圖1.

圖1 老頂周期破斷力學(xué)模型示意圖

根據(jù)材料力學(xué)計(jì)算巖梁的極限跨距：

巖梁所承受的荷載；

式中：

K—作用于懸梁上的巖石厚度系數(shù)，取6；

M—最大采高，m，取2.4；

R—巖梁上覆巖體平均容重，kN／m3，取23.

巖梁的極限跨距為：

式中：

RT—巖梁的抗拉強(qiáng)度極限，MPa，取9；

q—巖梁所承受的荷載，MPa，取0.3；

h—巖梁的厚度，m，取9.

根據(jù)支架的支撐能力，采用載荷估算法分析老頂周期來壓期間時(shí)巖梁的合適懸露長度。

式中：

γ—灰?guī)r的容重，kN／m3，取29；

h—灰?guī)r的厚度，m，取9；

p—支架的最小支護(hù)強(qiáng)度，MPa，取1030.

因此，灰?guī)r的合理懸頂長度不得超過52m.安全起見，選取工作面的放頂步距為30m.

3 現(xiàn)場試驗(yàn)

3.1 炮眼布置

090102工作面進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷每隔30m布置一組炮眼（第一組炮眼距開切眼煤壁35m）.每組8個(gè)炮眼，分別為A、B、C、D、E、F、G、H，呈扇形布置（第一組炮眼為5個(gè)炮眼，分別為A、B、C、D、E）.其中A、B、C、D、E與工作面平行；F、G、H與巷道中心線成18°夾角。具體炮眼布置見圖2，炮眼參數(shù)見表1.

圖2 強(qiáng)制放頂炮眼布置圖

3.2 爆破時(shí)間

初次放頂首組炮眼起爆時(shí)放頂硐室中心線距工作面煤壁距離≥12m，周期放頂炮眼起爆時(shí)放頂硐室中心線距工作面煤壁距離≥42m.

表1 炮眼參數(shù)表

3.3 炮眼爆破

炮眼起爆順序是從內(nèi)向外，每次起爆2個(gè)炮眼，為分組裝藥、分次爆破。聯(lián)線采用“局部并聯(lián)，總體串聯(lián)”的方式進(jìn)行（即2個(gè)炮眼串聯(lián)，1個(gè)炮眼內(nèi)并聯(lián)）。放炮采取分組起爆，共分4組，先起爆A、B，再起爆C、D，再起爆E和F，最后起爆G、H（第一組炮眼分3組起爆，先起爆A、B，再起爆C和D，最后起爆E）.

3.4 巷道放頂硐室布置

在工作面布置放頂硐室，1號硐室距開切眼煤壁35m，后續(xù)放頂硐室之間間距均為30m.硐室深度為4m，寬度為4m，高度與工作面巷道同高（即2.5m）.

4 結(jié) 論

對090102工作面采用兩巷超前深孔松動(dòng)爆破來弱化頂板，放頂步距為30m，在頂板中形成切槽，促進(jìn)頂板的垮落，減小頂板的來壓步距和來壓強(qiáng)度，使頂板得到較好的控制。

［1］ 東兆星，吳士良.井巷工程［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009：83-91.

［2］ 石汝銀，李增峰，管偉明.堅(jiān)硬頂板超前預(yù)爆破技術(shù)研究［J］.煤炭科技，2009（1）：84-87.

［3］ 高木福.堅(jiān)硬頂板處理步距的數(shù)值模擬［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（5）：649-650.