綜采工作面強(qiáng)制預(yù)裂爆破工藝應(yīng)用研究

陳啟運(yùn)

（甘肅靖遠(yuǎn)煤電股份有限公司 魏家地煤礦，甘肅 白銀 730900）

綜采工作面上覆堅(jiān)硬頂板如不及時(shí)進(jìn)行垮落處理，會(huì)形成大面積懸頂，頂板如若發(fā)生大面積垮塌，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈颶風(fēng)及礦震，威脅井下工作人員生命安全，造成工作面支架傾倒等事故。為降低頂板大面積垮落帶來的危害，需控制工作面頂板初次來壓步距，在綜采工作面推進(jìn)5～6 m時(shí)采取強(qiáng)制預(yù)裂爆破技術(shù)，破壞頂板的完整性，避免工作面大面積懸頂情況的發(fā)生，保證工作面的安全生產(chǎn)。

1 概 況

沙坪煤礦1812綜采工作面主采8號(hào)煤層，煤層平均厚度4 m，平均傾角3°，屬于近水平煤層。工作面傾向310°，傾向長度為529 m，平均走向40°，走向長度為241.2 m，工作面?zhèn)雾敒樘抠|(zhì)泥巖、泥巖互疊，厚度約為0.13 m，直接頂為灰黑色炭質(zhì)泥巖，厚度約為8.7 m。老頂為中粒砂巖，平均厚度為11.5 m。工作面共布置液壓支架145臺(tái)，1812工作面上部存在18206采空區(qū)，回風(fēng)巷口520 m處存在正斷層構(gòu)造，斷層斷距約為1 m。

2 1812工作面頂板巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析

工作面直接頂和老頂來壓直接影響著工作面的安全回采，直接頂跨落后其自重完全由工作面液壓支架承載，老頂斷裂時(shí)，工作面礦山壓力顯現(xiàn)明顯，一旦老頂大面積垮落，往往導(dǎo)致液壓支架安全閥開啟，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起工作面冒頂、液壓支架壓死等事故[1-2]。頂板初次來壓步距按公式（1）計(jì)算：

式中：β為中間系數(shù)變量；L0為頂板初次來壓步距，m；K為頂板巖層完整系數(shù)，一般取0.25～0.75；σt為頂板巖層單向抗拉強(qiáng)度；γ為巖層重度。

經(jīng)過計(jì)算可得，1812工作面直接頂初次垮落步距約29.5 m，周期垮落步距約11.5 m；老頂初次來壓步距約47 m，周期來壓步距約18.5 m。

3 炮眼布置及施工工藝

3.1 打眼要求

炮眼鉆進(jìn)方法和布置位置嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行鉆孔施工，采取濕式打眼，鉆孔角度正負(fù)偏差必須小于3°，孔徑φ90 mm，偏差控制在5 mm以內(nèi)，孔深依據(jù)規(guī)程設(shè)計(jì)，正負(fù)偏差應(yīng)小于50 mm。

3.2 炮眼布置

強(qiáng)制預(yù)裂鉆孔沿工作面走向布置，炮眼沿切眼巷道中心線呈直線布置，鉆孔間距為8 000 mm，炮眼共布置30個(gè)，其深度依次為12、16、20 m。鉆機(jī)設(shè)備采用CMSH1-1450/37履帶式深孔鉆機(jī)，合金鋼鉆頭采用φ90 mm，為保證后續(xù)裝藥順利進(jìn)行，最終成孔直徑為94 mm，炮眼平面具體布置形式如圖1所示。

圖1 炮眼平面布置圖Fig.1 Blast hole layout

3.3 起爆順序

首先對(duì)于1～8號(hào)炮眼進(jìn)行預(yù)裂爆破，再對(duì)9～19號(hào)炮眼進(jìn)行爆破，最后爆破20～30號(hào)炮眼。

4 爆破方式

1812綜放工作面采用強(qiáng)制深孔預(yù)裂爆破，使用煤礦許用乳化炸藥，單卷炸藥規(guī)格為φ50 mm，重1.35 kg，裝藥系數(shù)0.6，單位距離裝藥量為3 kg，炮孔口封填炮泥采用黃泥。雷管導(dǎo)爆，導(dǎo)爆方式采用毫秒延期導(dǎo)爆，與起爆器采用并聯(lián)連接，炮眼裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。為防止爆破產(chǎn)生火花導(dǎo)致煤層爆炸，雷管與母線連接處應(yīng)使用絕緣膠布保護(hù)好，炮孔間采用并聯(lián)方式連接，導(dǎo)爆索布置于炮孔底部，與炸藥相連。裝藥前應(yīng)將炮眼中雜質(zhì)進(jìn)行清理，確保裝藥順利。先將PVC管填制完成后，用木質(zhì)炮棍導(dǎo)入炮孔內(nèi)，封好炮眼，由專業(yè)施工人員進(jìn)行接線工作。藥包置于孔底，炮泥封實(shí)孔口，詳細(xì)參數(shù)見表1。

表1 爆破技術(shù)參數(shù)表Table 1 Blasting technical parameters

圖2 炮眼裝藥示意Fig.2 Schematic diagram of blast hole charging

5 爆破前準(zhǔn)備工作

（1）通風(fēng)要求。工作面回采初期，由于工作面直接頂沒有垮落，導(dǎo)致工作面大量漏風(fēng)。因此，為保證爆破期間通風(fēng)牢靠，應(yīng)在1號(hào)、145號(hào)液壓支架與煤壁之間設(shè)置擋風(fēng)簾。

（2）工作面采高控制。采高越大，工作面礦山壓力顯現(xiàn)越強(qiáng)烈，根據(jù)以往工作面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)[5-6]，深孔預(yù)裂爆破期間，工作面采高不宜太小，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)可取3.2～3.6 m，根據(jù)工作面切眼煤層厚度，確定爆破期間工作面采高為3.5 m。由于1812工作面直接頂為泥巖，質(zhì)地偏軟，為使初次預(yù)裂爆破能夠安全施工，頂煤需留設(shè)200～300 mm。

（3）工作面支護(hù)。1812工作面共布置145臺(tái)液壓支架，爆破實(shí)施前應(yīng)對(duì)現(xiàn)場所有設(shè)備進(jìn)行全面檢修，確保在施工過程中，液壓支架初撐力大于27MPa，支架設(shè)備處于正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，電纜的敷設(shè)和連接也應(yīng)進(jìn)行徹底檢查，確保線路連接正常。

（4）采煤機(jī)位置。實(shí)施預(yù)裂爆破期間，工作面所使用的7LS2A型雙滾筒采煤機(jī)應(yīng)停放在1～30號(hào)液壓支架之間，且為增加切眼斷面，降低通風(fēng)阻力，采煤機(jī)滾筒應(yīng)降至煤層底板處。

（5）施工人員培訓(xùn)。施工人員應(yīng)在進(jìn)行施工作業(yè)之前對(duì)工作面現(xiàn)場地質(zhì)條件徹底掌握，各個(gè)工序的人員安排應(yīng)提前合理有序完成，炮眼布置、裝藥、起爆順序等工序應(yīng)提前編制完成，并對(duì)各崗位人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，保證井下施工作業(yè)的安全。

6 結(jié) 論

（1）綜采工作面強(qiáng)制預(yù)裂爆破可以控制工作面初采期間頂板垮落情況，避免頂板大面積垮落造成對(duì)工作面的沖擊和有害氣體積聚。

（2）強(qiáng)制預(yù)裂爆破施工后，1812工作面上部1～49號(hào)液壓支架處直接頂首先垮落，隨著工作面推進(jìn)至19 m時(shí)，工作面中下部直接頂垮落。本次方案預(yù)裂爆破效果較好，為相關(guān)近距離煤層穩(wěn)定直接頂工作面初放提供經(jīng)驗(yàn)參考。