淮南矿业集团顾北煤矿，安徽 淮南 232001
摘要：采煤工作面顶板经常遇到坚硬的顶板，不易垮落，如果不及时处理，容易造成各类安全事故，给安全采煤工作造成不利的影响，文章针对坚硬、完整、不易垮落煤层顶板综放工作面,如何利用深孔预裂爆破强制放顶技术进行强制放顶进行了有益探索,也为同类条件工作面处理顶板提供可借鉴作用。
关键词：深孔预裂；爆破技术；强制放顶
在煤矿生产过程中，顶板事故占有较大比例，尤其是煤层顶板坚硬、不易垮落、大倾角煤层的回采工作面初采。由于一般都采用自然垮落法，随着工作面的推进，采空区悬顶面积不断扩大，当采空区顶板大面积瞬间垮落时极易形成飓风和冲击压，造成人员伤亡、财产丢失和设备损坏，更严重的问题是容易造成瓦斯瞬间涌出，诱发瓦斯重特大事故。因此，如何缩短回采工作面顶板初次来压的步距，减小采空区悬顶面积，尽快充填采空区，是解决回采工作面初次垮落的重要课题。
1 概况
某工作面由于煤层顶板坚硬，底部为细粒结构，上部矿物颗粒增大，含有中砂颗粒，局部层理发育，层理之间赋存薄层状泥岩夹层。抗压强度70.7～80.7/79.45MPa，抗拉强度 3.56～4.2/3.87 MPa。由于煤层砂岩顶板较厚，且强度较高，根据顶板岩石力学测试结果，单轴抗压强度最大达到100MPa，预计初次来压步距为45m左右。为了保证工作面安全生产，应对工作面砂岩顶板进行深孔爆破强制放顶。
2放顶基本原则
以破坏顶板的完整性为前提，根据直接顶、老顶的厚度及岩性特点设计放顶方案。在工作面的上回风巷施工钻孔，采用深孔爆破技术，对初次来压期间的顶板设施有效控制，尽可能使冒落的矸石充填或基本充满采空区，对上覆岩层起支撑或垫层作用，达到使其随采随落的目的；同时破坏顶板的完整性，使上覆岩层较容易垮落，从而减弱了顶板垮落的冲击强度，大大减少采空区有害气体积存空间，从而降低因顶板垮落而造成瓦斯的瞬间涌出及顶板较大面积垮落而形成冲击力的可能性。
3强制放顶技术方案
3.1强制放顶方案设计
3.1.1切眼爆破钻孔设计
从上下端头煤壁向外5m、6.5m、8m布置三个炮眼，炮眼距离底板不小于2m。
3.1.2钻孔机具和爆破材料
（1）钻孔机具
钻具采用杭钻150型钻机，Φ50mm钻杆，Φ94mm复合片钻头，选择带水钻进。
（2）爆破材料
选用煤矿三级安全水胶炸药，药卷直径63mm，装药长度根据表1参数设计而定，A1、A2、A3、B1、B2封孔长度为10m，B3孔封孔长度15m。
（3）爆破网路
为了确保爆破网路安全起爆，每个炮眼装同段2发雷管，采用串联爆破网路。
（4）炮孔装药和封孔
特制药柱，连续装药，风动封孔机封堵孔口，425水泥为封堵材料，封堵长度满足设计要求。深孔装药结构如图1所示。
（5）起爆方式及位置
上下端头煤壁向外共布置6个，工作面回采前进行爆破，一次装药，一次起爆。实行长距离起爆，起爆地点设在离起爆点200m以外。
4 强制放顶安全措施
4.1 放炮安全技术要求
爆破采用含水煤矿许用炸药，孔内敷设煤矿安全导爆索，正向起爆，严禁使用过期变质的炸药和导爆索。炸药的储存、发放、运输，要严格执行《煤矿安全规程》的有关规定，并执行好本矿有关规定。炸药的使用要符合爆破规程的规定，同时，火药运输工作必须做到以下几个方面：
1）爆破材料必须由经过专门培训的人员护送。
2）爆破材料存放在井下火药库，由专职放炮员领取。
3）加强现场火药管理。雷管和药卷分别存放，并隔离开。
4）放炮前，须将炸药专车及剩余爆破材料转移至警戒线外的安全地点，由专人看管，放炮后送回炸药库。
4.2装药前必须做好准备工作
1）爆破孔前后10m范围内的巷道支护检查加固，做到顶帮支护完好。
2）将爆破地点及附近的设备、电缆等妥善保护好，可利用旧皮带、竹笆包扎保护好。
4.3 其它技术要求
（1）严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度，瓦斯浓度≥0.5%时，不得进行作业。施工现场必须有专职瓦斯检查员持证上岗。
（2）装药前要用压风排净孔内煤渣和水，再用炮棍探孔，若孔内不畅，必须先扫孔，确保炮眼畅通方可装药。
（3）采用可连接塑料管进行装药，使用防滑钢丝保证药卷不下滑。装药时，无关人员撤离现场；装药前首先将导爆索穿过塑料管，然后将塑料管一节一节连接并送到爆破孔孔底。
（3）使用可连接塑料炮棍将药卷送入炮眼，连接炮棍时，固定炮眼内的炮棍，旋转外段的炮棍，确保连接紧固；每个炮眼内第一卷药及炮头必须单独送进炮眼，中间药卷可根据阻力大小每次装不超过5卷炸药。每个炮眼每次装药量必须记录清楚。
（4）装配起爆药卷时必须在顶板完好、支护完整，避开电气设备和导电体的爆破工作地点附近进行。严禁坐在爆炸物品箱上装配起爆药卷。装配起爆药卷数量，以当时爆破作业需要的数量为限。装配起爆药卷必须防止电雷管受震动、冲击，折断电雷管脚线和损坏脚线绝缘层。电雷管必须由药卷的顶部装入，严禁用电雷管代替竹、木棍扎眼。电雷管必须全部插入药卷内。严禁将电雷管斜插在药卷的中部或者捆在药卷上。电雷管插入药卷后，必须用脚线将药卷缠住，并将电雷管脚线扭结成短路。
（5）装药前，必须首先清除炮眼内的煤粉或者岩粉，再用木质或者竹质炮棍轻轻推入，不得冲撞或者捣实，炮眼内的各药卷必须彼此密接。
（6）爆破孔内的每个雷管单独接入母线，接头处必须悬空，不得同任何物体接触。封孔采用风动注浆泵（JDW-500S）与抗静电阻燃塑料管进行压风喷泥封孔。封孔材料为425水泥。压风不足时(<0.35MPa)，不得封孔。
4.4 处理拒爆的安全措施
当出现拒爆时，不得解除放炮警戒及其范围，由通风区专业人员负责进行处理。
第一步，将放炮母线短接；
第二步，可以先用高压水将封孔黄泥冲出，如果无法用水冲出，用长炮棍边铲边冲，直至冲完黄泥为止；
第三步，用两条母线各两发雷管制作起爆药包，并注意防潮和防水，再将该药包装入炮孔，并与未爆药管对接，最后再用封孔器进行封孔；
第四步，确认警戒无误后，按矿有关要求接放炮线，重新起爆。
5 爆破效果分析
超前深孔预裂爆破强制放顶技术在该工作面得到了顺利实施。根据回采过程中工作面支架压力数据及现场帮、顶状况，判断该工作面顶板的初次垮落步距平均约为45m。工作面自开切眼向外40m范围内，初采期间采高平均控制在4m之间，在初次来压期间基本无片帮漏顶现象发生，无淋水及出水现象发生，同时工作面瓦斯情况稳定，无异常情况发生。超前深孔预裂爆破的实施保证了工作面回采安全，同时为其它地质及开采条件相似的工作面提供了模板，推动了超前深孔预裂强制放顶技术在各个矿更大范围的应用，同时为本矿积累了宝贵的经验。
参考文献：
[1]阴明朝;主动强制放顶技术在初采时的应用[J];中州煤炭;2006年06期
[2]张立辉;综采工作面强制放顶工艺及实施过程中应注意的安全问题[J];神华科技;2012年05期
[3]石开阳,曹品;突出煤层综采工作面强制放顶的隐患与防治[J];煤炭技术;2004年11期
论文作者:桂树青
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第02期
论文发表时间:2019/5/6
标签：工作面论文; 顶板论文; 炮眼论文; 雷管论文; 采空区论文; 炸药论文; 煤层论文; 《工程管理前沿》2019年第02期论文;