堅硬頂板綜采工藝深孔強制放頂技術(shù)

摘 要：重點介紹了肥城礦區(qū)八煤層堅硬頂板放頂設(shè)計及綜合治理，提高生產(chǎn)效率，消除普采工藝帶來的安全隱患，降低了工作面底板出水機率。

關(guān)鍵詞：堅硬頂板； 綜采； 深孔；強制放頂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.063

1 地質(zhì)概況

肥城礦區(qū)八煤層直接頂板厚3.8～6.63m，平均4.73m；巖性為四灰，灰至深灰色，質(zhì)較純，但夾有鈣質(zhì)泥巖，致密，厚層狀構(gòu)造，下部含黑色燧石結(jié)核，因而堅硬而色深，含較多的蜓蝌化石，形體大，保存完好，層位穩(wěn)定。巖性堅硬，普氏硬度系數(shù)?=8.0～11.5，底面凹凸不平，垂直裂隙發(fā)育，常常形成復合頂板，破壞頂板完整性，屬中等穩(wěn)定頂板，一般不自行垮落，往往只緩慢下沉，采用冒落法管理頂板。八煤層受五灰、奧灰水威脅嚴重，若對該煤層進行開采，必須對五灰及奧灰水進行綜合治理，同時必須對堅硬四灰頂板制定切實可行的強制放頂設(shè)計。

2 堅硬頂板綜采面強制放頂設(shè)計

2.1 爆破方案

由于工作面頂板為堅硬的四灰，因此，工作面自切眼向前推進1.2m～1.6m后，可在切眼內(nèi)的頂板上布置炮孔進行深孔爆破，使頂板由四面固支狀態(tài)轉(zhuǎn)化為三面固支，為頂板的初次垮落創(chuàng)造條件。

2.2 炮眼布置位置

順切眼方向，由工作面上順槽至下順槽，每隔1.5m布置一炮孔，炮孔在工作面推進方向上垂直頂板，沿切眼方向傾向于上順槽，傾角70o。

2.3 工作面順槽斷頂爆破

在工作面推采初期，由于工作面周圍均為實體煤，頂板完整度高；或者工作面長度較短，由于實體煤側(cè)頂板跨度小，不易斷裂。此種情況下，初采階段頂板沿順槽上方不易斷裂，礦山壓力顯現(xiàn)不夠充分，即使在工作面支架后方采用強制放炮切頂，也會造成頂板冒放困難。此時可對綜采工作面上下順槽端頭支架前方進行深孔預裂斷頂，即在順槽上方煤層頂板中人為形成自由面。結(jié)合切眼斷頂，這樣難以冒放的堅硬頂板由四面固支狀態(tài)轉(zhuǎn)化為容易斷裂的懸臂梁，促進煤層頂板提前垮斷，提高了頂板的冒放性。

根據(jù)截斷爆破原理，將工作面巷道頂板預裂爆破松動，以提高巷道頂板的冒放性，可沿上下順槽內(nèi)幫打一排平行炮孔，提前將順槽頂板爆破松動，并將煤層頂板預先截斷，隨著工作面的推進促使頂板更容易的冒落。

順槽頂板截斷炮孔從距開切眼20m處的兩巷順槽內(nèi)開始布置，在方便打眼的情況下，炮孔盡量布置在順槽內(nèi)幫頂角處，沿采空區(qū)方向垂直向上，沿傾斜方向向順槽內(nèi)幫傾斜75o，炮孔間距1.6m。封孔垂直長度不小于2m，以不破壞巷道下層頂板為準。

2.4 工作面步距式斷頂爆破

斷頂采用在放頂線上方打眼放炮的方式進行處理。但是，由于傳統(tǒng)的綜采支架頂部及后方由鋼板支擋，因此，打眼工作無法滯后進行，必須采取特殊措施進行處理，即在兩架支架間或支架頂部預留打眼空間，支架的側(cè)護板兩側(cè)均為活動式，可自由伸縮，當側(cè)護板伸出時，可支護頂板，當縮進時，可在兩架之間架設(shè)鉆機進行鉆眼，方便快捷，安全性較高。

2.4.1 放炮參數(shù)設(shè)計

在雙側(cè)可調(diào)活動寬側(cè)護板式支架中間位置，向頂板巖層鉆孔，為了達到更好的放炮切頂?shù)男Ч毓ぷ髅鎯A斜方向，每兩架支架架間均布置一個炮孔，炮孔傾向采空區(qū)方向，傾角75o，炮孔的間距1.5m；炮孔深度與斷頂?shù)姆秶嘘P(guān)，本工作面第一層頂板厚度平均為4.55m，采高1.65～2.60m，且炮孔間距較小，僅需崩落部分直接頂即可達到預期效果，因此，炮孔的深度可選為2.0m。

2.4.2 深孔裝藥與定炮方法

（1）裝藥方法。①采用長度合適的38mmPVC塑料管作為炸藥的載體，導爆索長度根據(jù)裝藥長度而定；②每次裝藥前在距爆破筒頂部100mm位置用8號鐵絲穿透塑料管兩壁，鐵絲兩端要擰緊，防止炸藥脫落；③把導爆索輕輕打結(jié)綁在第一塊炸藥上，起高爆破筒底部將第一塊炸藥和導爆索同時送至爆破筒頂部，再用同樣方法將炸藥逐塊送至爆破筒內(nèi)，每塊炸藥之間彼此密接，最后將導爆索另一端輕輕打結(jié)綁在起爆藥卷上；④起爆藥卷必須用2發(fā)同號毫秒延時電雷管（串聯(lián)）連接，導爆索、電雷管要綁扎牢固，雷管與引線的連接部位要用絕緣膠布密封好，然后在引爆藥卷的外端放入2塊水泡泥；⑤爆破筒底部100mm位置要用8號鐵絲穿透塑料管兩壁，鐵絲兩端要擰緊，放炮引線要固定在8號鐵絲上，防止引線被拉出；⑥兩筒炸藥之間需用聯(lián)接頭聯(lián)接好。

（2）定炮方法。①定炮前，用塑料炮桿送入孔底，用清水沖孔或來回抽出炮桿清除炮眼內(nèi)的巖粉，直至炮桿在孔內(nèi)暢通為止；②定炮前首先把爆破筒放入炮眼內(nèi).由放炮員以及協(xié)助人員用塑料炮桿或小直徑的PVC管將爆破筒送至炮眼底部，然后抽出炮桿或PVC管，用水泥藥卷或黃泥封孔。如果采用水泥藥卷，則要放到專用水桶內(nèi)用清水浸泡不低于3分鐘，在輸送水泥藥卷時，先將浸泡好的2快水泥藥卷放在專用鴨嘴輸送器上，為了提高封孔質(zhì)量，每次往孔內(nèi)輸送不能超過2快水泥藥卷，然后用專用鴨嘴輸送器把水泥藥卷送入孔口，由爆破工、定炮協(xié)助人員用炮桿勻速緩慢將水泥藥卷送入孔內(nèi)并搗實，同時抽出鴨嘴輸送器，往返進行，直至達到規(guī)定的封孔長度，引線外漏部分2股線要扭結(jié)，用絕緣膠布密封好并懸空。爆破網(wǎng)路使用毫秒延期電雷管及導爆索引爆，每孔安裝雙雷管，聯(lián)成串聯(lián)起爆網(wǎng)路。

3 結(jié)語

該技術(shù)的成功應用，明顯提高了肥城礦區(qū)8、9、10煤的綜合機械化開采技術(shù)水平，適應當前發(fā)展形勢，提高生產(chǎn)效率，消除普采工藝帶來的安全隱患，降低了工作面底板出水機率，同時可解決含夾矸的堅硬項板承壓水上綜合機械化開采的難題，為我國部分礦區(qū)解決承壓水上綜合機械化開采提供了一種行之有效的方法。

作者簡介：張海濤（1971-），男，山東肥城人，高級工程師，主要從事：采礦技術(shù)研究工作。endprint