龙煤双鸭山矿业公司建设部 155100
摘要：新安煤矿采取中深孔爆破对十上层坚硬顶板进行强制放顶，保证了安全生产。
关键词：坚硬顶板；中深孔爆破；强制放顶
龙煤集团双鸭山分公司新安煤矿在回采东翼三采区十上层煤时，由于此层煤顶板发育完整，坚硬，厚度大，（顶、底板岩性见表），在回采过程中悬顶面积均超过10000平方米（最高达到14600平方米）老顶才开始初次来压，给安全生产造成极大危害：1、回采工作面上方厚层坚硬老顶的大面积悬顶和折断，会引起煤层和顶板的高应力集中，形成顶板－煤层冲击地压和顶板岩层的动力性折断，释放大量能量，极易推垮（或压垮）工作面的支护，造成工作面冒顶；2、当顶板大面积悬顶时，老顶初次垮落，采空区内的空气被瞬间挤压，产生暴风，极易造成作业人员伤亡；3、工作面和上、下巷（特别是一侧或两侧采空时）附近直接顶岩石的悬露，会引起不规则垮落和周期增压，给工作面顶板管理和巷道维护造成困难。
在以往的生产过程中，当悬顶面积超过一定范围时，只是被动的增加支护和其他防范措施。以回采十上层前几个采面为例，当悬顶面积超过3000平方米时，在原有工作面“四、五”排管理的情况下（柱距1.0米，排距0.6米，对柱）继续加打一排切顶柱，使软帮第一排形成密集支护，以增强切顶效果，在工作面继续向前推进的过程中，当悬顶面积超过6000平方米时，在软帮第二排再加打一排对柱，这样工作面在原有“五排”支护的情况下，又增加两排单体；并且全工作面加打木垛30多个，木垛随工作面的推进而向前翻打；在工作面控顶范围内，沿工作面倾向用风钻打浅眼（单排或双排，间距1.0米，眼深1.5米～2.0米）进行爆破；工作面上、下巷距硬帮煤壁每间隔10米施工一个躲避洞（当顶板大面积垮落产生暴风时，人员进入躲避）。以上回采工艺复杂，工人劳动强度大，并且当悬顶面积大时，工人存在恐惧心理，出勤人数急剧下降，有时甚至无法正常生产。
经过多方论证、探讨，对新安煤矿三采区负280十上层左六片采取中深孔爆破进行强制放顶。
一、工作面简介
负280十上层左六片下巷为负280十上层左轨巷，上巷为负260十上层左溜子道，右为开切眼，左至停采线，采面右为F1断层，上为本层负260十上层左五片第二块采空区，顶板始终没有冒落，顶部为九层煤，无采掘活动，其层间距为27米。工作面倾斜长150米，平均走向长104米。平面积15585平方米，倾斜面积15702平方米，倾角7度，平均煤厚1.9米，工业储量4.0万吨，可采储量3.8万吨。
二、煤层顶底板情况
四、装药方法
1、炸药使用特制乳化炸药，直径60毫米，长度430毫米，单卷重量1.5公斤。装药时，将导爆索（直径6毫米）与送入空底的第一卷药捆绑在一起随着药卷的送入使导爆索贯穿于整个炮眼，外露长度为1.0米左右，使其与钻孔内的所有药卷都接触，由于导爆索的传爆速度非常快（6000米/秒），引爆导爆索后，与其接触的药卷在瞬间被同时引爆，没有拒爆和殉爆现象。
2、装药时人员配置：为加快装药时间，确保装药质量，现场装药时参加作业的人员应确保6人，具体分工如下：1人手持炮棍送药，1人负责传递和拆卸炮棍，1人记录兼递药，1人拽拉线负责炮棍送到位后回撤，2人负责制作炮泥。现场实践证明，此6人分工协作，每个钻孔装药的时间在40分钟左、右。
3、装药时，一般以4卷药为一组，由于钻孔的倾角较大，原设计用炮塞固定药卷（炮塞的规格见附图），通过实践证明，当钻孔的倾角小于30度时，炮塞的定位作用效果很好，但是当钻孔的倾角大于30度时，由于孔壁和药卷的外壳均很光滑，两者之间基本没有摩擦力，加之药卷本身的自重（1.5公斤/卷），炮塞很难固定住药卷，造成药卷下滑，给装药造成极大困难；通过反复试验、摸索，研究出一种简单的装药方法：即装药时将药卷用刀割开150毫米长的开口，数量1～2个，开口位置在药卷的中上部为宜，当将药卷送到位后，反复推挤，使乳化炸药从开口处挤压出一部分，与孔壁粘结，起到固定药卷并使炸药充满钻孔（钻孔直径为75毫米，药卷直径为60毫米）的作用，现场实践证明，这种方法简易便捷，装药及爆破的效果都很好。
4、装药工具：由于钻孔的长度在16米～30米，普通的炮棍无法将药卷送到孔底，经过研究，采用PVC---U∮32硬塑管做炮棍。此管轻便、硬度大，每根长1.5米（根据现场实际可适当增加或缩短其长度），用套管连接，操作方便，减轻了工人装药的劳动强度，加快了装药速度，减少装药时间。在第一根硬塑管前安装了一个木质的便头，长度0.3米，∮60毫米（与药卷的直径相同），以便送药，另外，在第一个硬塑管上（便头后）钻一个小孔，将放炮线穿过小孔并绑牢，以便送完药后炮棍的回撤。
5、封堵：装完药后，用炮泥进行封堵，炮泥封堵质量的好坏直接影响道放炮的效果。采用普通的炮泥封堵，封堵的长度一般占孔深的1/3左、右，炮泥必须封严、封实，否则会出现“打筒”现象。送炮泥的方法与装药的方法相同，由于炮泥有一定的粘性，所以在制作炮泥时不能太湿，太长，每个炮泥长度不能大于200毫米，直径小于60毫米为宜。
6、引爆：将电雷管与导爆索直接捆绑在一起（捆绑在导爆索外露的部分），采取并联连接，毫秒延期雷管分段爆破；即掏槽眼为1段，其余各炮眼依次为2段、3段、4段、5段，同时起爆，以达到先形成自由面，其余炮眼滞后起爆，以增强爆破效果。
7、爆破效果：钻孔爆破后，崩落的矸石在2～4米左、右基本能填充满采空区，首先把产生风暴的问题解决了；另外，由于钻孔深度在16～30米，大药量的爆破，使岩石内形成裂隙，破坏了顶板岩石的完整性，在采面继续向前推进的过程中，随着悬露的顶板岩石面积加大，其在自身重力以及上位岩层运动时对它施加的力，老顶岩块在其转动下沉过程中会挤碎咬合处的岩石，形成垮落。实践证明，同层顶板在没有进行中深孔爆破时，老顶垮落步距在85米以上，而进行中深孔爆破后，老顶垮落步距不超过40米。
四、经济效益及社会效益
本采面强制放顶结束后共消耗材料费及人工费共计5.5万元。而因采用中深孔爆破处理顶板取得一定效果后，减掉了许多繁琐的回采工艺，例如：木垛数量减少了2/3，躲避洞无需施工，单体减少两排，共600棵，材料费及设备租赁费共节支7.5万元，人工费节支1.5万元；本采面与同层煤其他采面（没有进行中深孔爆破强制放顶）相对比，每月多出煤8000吨，经济效益80万元。
另由于进行了中深孔强制放顶，减轻了工人的劳动强度，消除了工人的恐惧心理，加大了安全保障系数，工人的出勤基本没有受到影响，促进了工人队伍的稳定。实现了安全生产。
作者简介
孟凡勇，男， 2010年毕业于中国矿业大学，采矿工程师，一直在煤炭行业工作，现任龙煤双鸭山矿业公司建设部主任工程师。
论文作者:孟凡勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第5期
论文发表时间:2017/7/7
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