預裂爆破在煤層堅硬頂板放頂煤工作面的運用探討

摘 要：煤炭作為人們生活、生產的重要資源，為了滿足人們的需求，煤礦開采得到了廣泛的關注，放頂煤采煤法具有常見性，在實際開采過程中，極易存在安全隱患，進而嚴重威脅著礦井的安全生產。在放頂煤工作面運用預裂爆破技術，不僅能夠增加頂煤的破碎程度，還能夠保證礦井生產的安全性，因此，預裂爆破技術的運用具有積極的現實意義。文章主要探討了預裂爆破在煤層堅硬頂板放頂煤工作面的運用，介紹了實施方案、注意事項及運用效果，旨在提高放頂煤開采的經濟性、安全性與可靠性。

關鍵詞：預裂爆破；堅硬頂板；放頂煤；工作面

引言

隨著煤礦開采規模的日漸擴大，為日常的生活與生產提供了充足的煤炭資源，在實際開采過程中，放頂煤開采法扮演著重要的角色，它的應用雖然提高了煤炭開采的效率，但開采過程中極易出現頂板或頂煤大面積垮落問題，為了保證放頂煤開采的安全性，急需控制頂板和頂煤，通過實踐，提出了預裂爆破方法，此方法有效解決了堅硬頂板采煤工作面頂板不能隨采隨落的安全問題，進而提高了煤礦開采的安全性，保證了開采工作的有效性，文章以某礦井的工作面為研究對象，實施了預裂爆破，其運用效果十分顯著。

1 工作面概況

某省采煤工作面，其標高為-274～-341m，煤層平均煤厚7.6m，煤厚變異系數為15%，可采指數為1，屬于穩定煤層。根據實地考察可知，煤層具有一定的自燃性，發火期為7～12個月，煤塵爆炸指數為15%。工作面無瓦斯突發隱患，具體的采煤方法為俯斜開采、傾斜長壁、全層綜放，其為150m，煤層厚為8.0m，其偽頂為黑色泥巖，隨采隨落，厚度約0.5m，直接頂為褐色砂質泥巖，厚度約3.4m，基本頂為灰色中粒砂巖，厚度約14m，其具有較強的整體性，堅硬不易垮落，充填采礦區高度<采放煤高度。

堅硬頂板是指煤層頂板巖層擁有較大的強度及較好的完整性，在實際開采過程中，堅硬頂板大面積懸露，難以自然垮落，在垮落后多為大面積垮落，其影響范圍較大，嚴重情況下會造成礦震，此時的突發性災害事故直接影響著礦區的正常與安全生產[1]。

放頂煤采煤法是指在厚煤層沿底部布置長壁工作面，回采時采用常規方法，同時發揮礦山壓力的作用，并且借助松動爆破方法等，在此基礎上，支架上方的煤將破碎成為散體，再由放煤窗口放出，并經刮板輸送機運出工作面[2]。此方法對工作面有著較為嚴格的要求，第一點，工作面不能存在瓦斯突出危險，第二點，頂板需隨采隨落。但在實際開采過程中，工作面難以同時滿足上述兩個條件，工作面與頂板極易出現不垮落或者大面積垮落，自然垮落難以達成，在此情況下，礦井的生產將存在嚴重的安全隱患。

面對礦井生產存在的一系列安全問題，為了有效解決，各個礦區均積極探索，提出了豐富的處理方法與建議。文章研究的礦井屬于高瓦斯礦井，為了避免煤層堅硬頂板出現大面積垮落問題與瓦斯安全隱患，運用了預裂爆破法，旨在有效處理工作面基本頂的相關問題。

2 預裂爆破在工作面的運用

2.1 實施方案

工作面布置三條巷道，分別為工作面運輸巷、回風巷與頂板措施巷，前兩條巷屬于煤層底板巷，利用工字鋼梯形棚進行支護，后一條巷屬于煤層頂板巷，利用錨網進行支護[3]。預裂爆破在頂板措施巷施工，在運用前，制定了實施方案，在此方案內要考慮以下幾點：

第一點，在鉆機方面。根據施工的實際情況，掌握了鉆孔設計深度及直徑，在此基礎上，選擇適合的鉆機。文章選用了MYZ-150。

第二點，在炸藥方面。根據礦井的具體情況，主要為瓦斯情況，并結合《煤礦安全規程》的相關規定，選擇煤礦許用炸藥，為了滿足預裂爆破的需求，要求炸藥應高于二級煤礦許用炸藥。文章選用了三級煤礦許用炸藥。

第三點，在預裂爆破參數方面。此時的參數較多，如：預裂爆破垂深、每孔預裂爆破破壞巖石直徑、每組孔間距及炮孔角度等[4]。文章確定的參數為預裂爆破基本頂高度為9m，破壞巖石直徑為2.5m，每組空間距離為130mm左右。

第四點，在裝藥與爆破網路方面。裝藥利用人工實現，藥包和孔壁利用耦合裝藥；爆破網路利用并串聯實現，即：每個孔的2個雷管為并聯，孔與孔間為串聯，同時使用導爆索起爆炸藥，此時的起爆裝置為發爆器。

第五點，礦井構建了預裂爆破小組，鉆機操作組共12人，分為3個班，每班4人，其中1人為隊長、1人為技術員。

2.2 注意事項

在實際作業過程中，要注意其中存在的問題，根據作業的需求，采取有效的措施，以此保證預裂爆破的規范性、高效性與安全性。

在打眼過程中，要根據設計要求，保證其深度與角度均與設計圖紙一致，同時，要結合《煤礦安全規程》，嚴格要求鉆機操作，保證各項操作的規范性與安全性；在裝藥過程中，無論是人工裝藥，還是耦合裝藥，均要搗實炸藥，可利用木棍進行裝藥，并且要符合《煤礦安全規程》關于裝藥的相關規定；在封孔過程中，可利用黃土進行封孔，并用木棍搗實，同時要利用木楔頂死；在聯炮過程中，要落實一炮三檢、三人連鎖制度，聯炮前要全面、仔細檢查工作面的電源，確保其處于斷開狀態，同時，要系統、詳細地檢查抽排巷內的氣體，確保有害氣體濃度未超出限定值，如果檢查結果顯示有害氣體濃度超標，則應停止作業，對其進行有效處理，在其達標后方可進行聯炮；在起爆過程中，預裂爆破的起爆裝置僅為發爆器，嚴禁使用其他起爆方式；在放炮前，要保證工作面的所有人員均位于安全區域，此時放炮警戒范圍的設置應結合《預裂爆破作業規程》的相關規定，避免因放炮而造成的不必要的人員損傷；在放炮后30min，礦通防科與檢查科等對巷道口、工作面等進行檢查，確保其中的有害氣體濃度符合要求值，此后告知預裂爆破小組，由相關的負責人通知生產小組，此后礦區生產便可以恢復。

2.3 運用效果

文章對放頂煤工作面實施了預裂爆破，其結果為頂板隨采隨落并充滿采空區，在此基礎上，放頂煤工作面的生產具有了安全性、可靠性與高效性。預裂爆破方法的運用，不僅有效解決了頂板不垮落或者大面積垮落的問題，還增加了頂煤的破碎程度，進而工作面的產量得到了可靠的保障，同時礦區開采的經濟效益也更加顯著。因此，在日后礦區生產過程中，面對此類問題，應積極運用預裂爆破。

3 結束語

綜上所述，文章探討了預裂爆破在煤層堅硬頂板放頂煤工作面中的運用，放頂煤采煤法在眾多礦區生產中均有著廣泛的運用，但在實際生產過程中，面對著嚴峻的問題，即：頂板與頂煤難以自然垮落，同時礦井生產存在一定的安全隱患，為了保證煤礦開采的安全性與有效性，文章制定了預裂爆破方案，并介紹了其中的注意事項及其運用效果，通過預裂爆破，放頂煤工作面的頂板、頂煤均實現了隨采隨落，不僅保證了生產的安全，還提高了生產的效率，在此基礎上，礦井生產的經濟效益、綜合效益更加顯著。

參考文獻

[1]劉健，劉澤功，高魁，等.深孔爆破在綜放開采堅硬頂煤預先弱化和瓦斯抽采中的應用[J].巖石力學與工程學報，2014，S1：3361-3367.

[2]楊海波.預裂爆破在煤層堅硬頂板放頂煤工作面的應用[J].中州煤炭，2014，9：20-21+29.

[3]南存全，商佳新.興泰煤礦二1煤層堅硬頂煤預裂爆破技術[J].科技導報，2012，27：54-57.

[4]張立其，李志軍.堅硬厚煤層綜采放頂煤工藝巷預裂爆破開采技術[J].中國煤炭，2011，10：50-52.