厚層基巖綜采放頂中頂板預裂爆破研究

張澤君

（同煤集團云岡礦，山西 大同 037017）

煤礦資源是重要的能源，我國具有儲量豐富的煤炭資源，在煤炭資源的開采中，依據地質條件的不同及分布情況，需要采用不同的開采工藝進行有效的開采。放頂煤開采是綜采工藝的一種，在厚層基巖分布的礦井開采用具有廣泛的應用。厚層基巖工作面在開采過程中，隨著開采過程的進行，由于頂巖比較堅硬，造成頂板的懸露，脫落不充分等，存在著一定的安全隱患[1]。針對這一問題，采用預裂爆破的方式對頂板進行處理，將頂板進行弱化處理來保證采煤作業生產過程的安全運行。通過合理的預裂爆破方式對綜采工作面進行處理，對于采空區的堅硬頂板進行弱化，還可以提高煤炭資源的開采率，提高經濟效益。

1 工作面概況

8615 工作面走向長1 207.8 m，傾向長150 m，煤層厚度1.4～7.8 m，平均厚度6.27 m。與上覆9 號層層間距平均約48.4 m。老頂：中砂巖，以灰白色中砂巖為主，夾有細及粗砂巖，平均厚度31.7 m。直接頂：細粉砂巖互層，灰黑色，石英長石為主，大量云母碎片及炭質斑點，磨圓度很好，膠結致密，呈厚層狀，平均厚度2.6 m。綜放工作面屬于厚層基巖的分布，頂巖質地堅硬，不易脫落，存在采空區局部懸板垮落不充分的情況，為防止出現頂板的垮落對安全生產造成的影響，需要采用頂板預裂的方式對綜放工作面進行弱化處理。

2 頂板預裂爆破在煤礦綜采工作面中的應用

采用預裂爆破的方式對頂板進行弱化處理，即采用爆破的方式對頂板的堅硬頂巖層進行定點爆破，降低頂巖層的強度，使得液壓支架進行移動之后，頂板能立即進行冒落形成矸石墊層，從而保證采空區的安全[2]。使用頂板預裂的爆破方式，可以對需要冒落的頂板面積進行精確的控制，適合用于存在老頂來壓較強的堅硬頂巖層存在的情況，使頂巖的沖擊性得到一定程度的緩解。8615 工作面存在一定的采空區，頂板堅硬，來壓強烈，并且出現懸板垮落不充分的情況，采用預裂爆破對工作面頂板進行處理的工藝具有實際的需求。在實施過程中，采用頂板預裂爆破方式，需要在工作面頂板進行打眼爆破，使得頂板松動脫落，根據同盤區相鄰工作面頂板預裂爆破經驗，將此工作面頂板預裂爆破孔布置在2615-1 巷及2615-2 巷內。

3 頂板預裂爆破的實施

3.1 實施爆破前的施工準備

在進行爆破作業的施工之前，備齊所需的材料及工具等，爆破前必須做好四位一體的安全檢查與隱患處理工作。確認通風設施完好，系統穩定，風量滿足要求，瓦斯探頭到位[3]。防塵、防滅火設施齊全，所有電氣設備必須完好，無失爆，嚴禁明火或帶電作業，嚴格執行“停送電票”制度。對聾煤、聾頂、片幫煤及頂板破碎處必須進行支護與處理，嚴禁冒險作業。

預裂爆破作業前必須在調度作業會提前通報，由相關礦領導組織各部門開專題會。現場實施由礦長、總工程師親自組織，相關礦領導、調度室、安監站、技術科、通風區、地質科、放頂隊、綜采隊及受影響區域的各單位分管副職以上人員進行操作。

3.2 爆破孔布置

2615-1 巷及2615-2 巷在距工作面30 m 處布置預裂爆破孔，每巷各布置兩組孔，每組3 個孔。轉角均為80°，仰角分別為20°、30°、40°。2615-1 巷南幫肩角處為第一組孔，2615-1 巷北幫肩角處為第二組孔，2615-2 巷南幫肩角處為第三組，2615-2 巷北幫肩角處為第四組孔，（孔口附近加強護幫支護，防止墜孔）孔深均為25 m，步距為10 m，直至施工到預計停采位置，預裂爆破孔平面布置如圖1 所示，其截面布置如圖2 所示。

圖1 預裂爆破孔平面布置圖

圖2 預裂爆破截面布置圖

在斷層破碎帶范圍內及通風設施5 m 范圍內嚴禁布置頂板預裂爆破孔，遇到通風設施或空巷時，必須調整爆破孔步距及孔口方向，孔口方向不得朝向通風設施，爆破孔裝藥系數和炮泥封口長度則應符合《煤礦安全規程》規定。

4 預裂爆破工序實施

為了保證爆破作業的安全性及良好的效果，進行爆破時要合理的安排各個工序，盡量縮短作業時間，提高爆破的效率，在實施爆破過程中，工序可以分為裝藥、封孔、聯炮、爆破，整個作業過程盡量在2～4 h，并嚴格執行各項安全規定，確保操作過程的安全性[4]。

4.1 裝藥

預裂爆破孔采用正向裝藥結構，使用三級煤礦許用乳化炸藥。導爆索必須使用煤礦許用導爆索。每孔裝藥長度詳見預裂爆破孔說明書，裝藥量2.4 kg/m，充填長度詳見預裂爆破孔說明書，充填物為水炮泥、粘土和錯手木楔。裝藥充填后孔口要留1 m 的空孔，裝藥后暫把導爆索全部塞入孔內，用牛皮紙封好，(聯炮時必須再掏出來)，不準外露[5]。空孔存放預留的導爆索、雷管、引線。雷管必須使用煤礦許用毫秒延期電雷管，最后一段的延期時間不得超過130 ms。

4.2 封孔

封孔分兩次進行。第一次封孔長度詳見預裂爆破孔說明書（包含0.50 m 木楔的長度），要求錯手木楔水平斜面呈上水平方向塞入，封至距孔口1 m 處；第二次封孔在聯炮前進行，先將雷管與導爆索捆綁好，用黃土將雷管與導爆索封入孔里，再將雷管腳線牽出孔口短接。然后用粘土將孔內剩余空間全部封滿搗實，嚴禁將雷管與導爆索漏出封土外。二次封土段長為1 m，第二次封孔的時間為預裂爆破之前進行，嚴禁超前進行。

4.3 聯炮

將引出孔外的雷管腳線與引線連接，再將雷管腳線與引線連接處用絕緣膠布包扎好，最后的兩根引線與放炮母線連接。連好的引線與對應的分組孔號相一致，并避開帶電體和導體，各孔內的兩發雷管為并聯，孔與孔、組與組之間的引線為串聯。

4.4 爆破效果

2615-1 巷和2615-2 巷頂板預裂爆破孔超前工作面煤壁30 m 時進行爆破，頂板預裂爆破孔每次允許起爆不得大于6 個孔。在進行爆破后取得良好的效果，工作面推進大約10 m 時，頂板開始垮落，隨著工作面的推進，頂板完全垮落。

5 結語

綜放工作面進行煤礦開采，對于頂板要進行有效的管理，采用預裂爆破對頂板進行弱化處理，其操作過程簡單，適用于厚層基巖頂板堅硬的情況下，采用這種方式，可以達到良好的效果。在實施爆破過程中，要科學合理的規劃爆破方案，保證礦井作業的安全性。