婁德峰　買買提·沙依提·依坎白爾迪

摘要：文章針對俄霍布拉克煤礦下煤頂板特征，采用超前預爆破方法，并改進其預爆破方案，大幅降低了因采空區(qū)頂板大面積懸空，初次來壓的強度和初次來壓形成暴風的可能性，同時很大程度上消除了初次來壓壓垮支架、推垮工作面的安全生產事故，提高了礦井生產能力，從而達到該面的安全生產目的。

關鍵詞：標準砂巖；堅硬頂板；超前預爆破；控制頂板

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）02-0108-03

俄霍布拉克煤礦（以下簡稱俄礦）下1煤層位于侏羅系下統(tǒng)塔里奇克組上段。其老頂標準砂巖最大厚度達300m。煤層厚度0.89～4.16m，平均厚度3.5m，煤層賦存條件較好，結構簡單，頂板由堅硬鈣質膠結的礫巖和粗砂巖組成。俄礦綜采工作面斜長較長，一般為180m左右，初次來壓步距較長，曾經發(fā)生過因采空區(qū)頂板大面積懸頂，而初次來壓時造成壓死支架設備事故。

因此，為了縮短初次來壓步距，減小老頂初次來壓時的采空區(qū)頂板面積，避免不必要的人員傷亡和經濟損失，確保礦井安全生產，本文主要對礦井1108、1110工作面回采過程中超前預爆破技術控制頂板的應用情況及實施過程做了詳細的論述。

1 工作面概況

1108、1110綜采工作面位于主斜井以東，位于礦井一水平東一里采區(qū)下1煤層。上部為1106采空區(qū)，西部為1102-1、1102-2采空區(qū)，下部和東部是未采區(qū)。

下1煤層黑色，塊狀構造，光亮型，垂直裂隙發(fā)育，局部煤層變質程度較差，煤層厚度平均3.5m，煤層平均傾角為13°，煤層厚度變化不大，煤層結構簡單，無夾矸。1108工作面斜長178m，走向長度1748m；1110工作面斜長177m，走向長2148m。

下1煤層偽頂：泥巖，灰黑色，泥質結構，塊狀構造，上部含炭質，松散破碎，極易冒落，偽頂厚度0.6～0.9m，平均0.75m。

老頂：中粗粒砂巖，灰白色，塊狀構造，底部大部含礫石，局部受海水或河流同生沖蝕作用，頂板層面上出現大小不一的凹坑、槽溝。上部巖性呈粉砂，遇水易松軟冒落。厚約26m。

2 基本目的和原則及方案設計

2.1 基本目的和原則

以破壞頂板的堅硬完整性為前提，對初次來壓期間的頂板實施有效控制，從而達到使其早點垮落，避免采空區(qū)頂板大面積懸空，而造成的初次來壓時頂板下沉切頂、壓支架等事故，同時減少初次來壓形成風暴的可能性和人員傷亡及重大經濟損失。根據兩個工作面直接頂和老頂厚度及其頂板巖性情況設計預爆破方案，在超前工作面一定距離，向煤層頂板巖體內布置炮孔，超前工作面進行預爆破，在頂板巖體中造成人工爆破裂隙帶，同時擾動和削弱原生弱面（節(jié)理、裂隙等）之間及原巖的摩擦粘結強度。

隨著工作面的推進，巖體中原巖應力場受采動應力的影響，使得原生及人工裂隙不斷地擴展和分支，改變了巖體力學結構特征，從而大大降低巖體的強度，加快了采空區(qū)頂板巖體的變形破壞速度，提高了頂板的可冒性，減少懸頂面積，降低了工作面來壓峰值，并使壓力峰值向工作面前方煤體內移動，最終實現工作面支架在允許載荷條件下安全運行。

2.2 方案設計

由于工作面斜長較大，考慮工作面中部頂板易于垮落，為充分保證初次放頂對老頂承壓層的切斷作用，設計確定主要針對工作面上、下兩端，采用布置兩組初次放頂孔的方式進行初次放頂。其中主要初放孔距離開切眼煤壁25m，輔助初放孔位于開切眼上、下兩端。為利于鉆孔、裝藥、充填堵孔施工，原則上下端炮孔長度控制在60m以內，仰角控制在30°以內。

第一組：主要初次放頂孔

上、下順槽內各布置三個初次放頂孔，分別為：一個老頂切斷孔、一個輔助切斷孔、一個端頭切斷孔。采用雙側扇形布孔方式，該組初次放頂孔距開切眼煤壁25m如圖1所示：

圖1 1110工作面初次放頂第一組炮孔布置

第二組：輔助初次放頂孔

在工作面開切眼的上、下兩端各布置一個輔助切斷孔，平行開切眼布置如圖2所示：

圖2 1110工作面初次放頂第二組炮孔布置

為了提高爆破效果，炮眼布置在距切眼中心線向里2.5m處，共布置120個炮眼，孔間距1.5m，其孔深2m，另外，工作面推進51m和71m時分別在工作面內朝老塘方向布置三個孔，總體來說，該工作面內、兩道加起來共布置了15個孔，炮眼總長度648m，其孔深24m的3個孔，36m的3個孔，其余都是孔深55m的孔，炮眼水平轉角為20°～90°之間，炮眼仰角為7°～30°之間炮眼布置圖見圖1和

圖2。

3 施工方法

炮眼采用油壓150潛孔巖石鉆機施工，鉆頭為Φ85mm合金鋼鉆頭，成孔直徑為90mm，選用BQF-100型封孔器，受風壓0.7MPa，堵孔時向孔內輸送黃土細砂。采用二級煤礦許用乳化炸藥，防靜電塑料殼包裝，規(guī)格：直徑60mm，長度500mm，單位重量3.0kg/m，聯結方式為絲扣聯結式，選用煤礦安全防水抗拉導爆索和選用毫秒延期電雷管，利用MFB-100型電容式發(fā)爆器起爆，其聯接方式為串聯，采用電雷管起爆導爆索，導爆索起爆炸藥的起爆方式。每孔裝藥量分別為36kg、45kg、66kg、75kg、78kg、90kg、96kg，總裝藥量1157kg，堵孔水泥長度276.5m。

先打完炮眼，提前準備好炸藥、導爆索、雷管、堵孔水泥和黃土砂，將黃土和砂子按一定比例配調，同時安排裝藥人員和放炮員。待炮眼施工完畢之后，專管人員來檢驗，并記錄其編號、孔深、傾角、仰角等參數。待一切準備就緒之后開始裝藥，按設計要求將煤礦安全防水抗拉導爆索與二級煤礦許用乳化炸藥連接完之后由人工頂推進孔內，然后用BQF-100型封孔器，受風壓0.7MPa，堵孔時向孔內輸送黃土細砂和專用堵孔水泥（快干水泥）并搗實；為了防止孔內已裝完的水泥和炸藥下滑，用止滑木塞防止下滑，最后聯接雷管并懸掛放炮

母線。

4 爆破參數優(yōu)化及效果分析

開始1108工作面實施超前預爆破效果較好。后來出現工作面兩頭頂板超前破碎、壓力大，巷道變形量大、底鼓嚴重，煤壁片幫嚴重等現象，通過分析是由于炮眼間距短、炮眼數量和裝藥量多、炮眼傾角大等原因造成的。后來將爆破參數進行適當的調整，將原來1108炮眼間距10m調整到25m，炮孔數量和裝藥量逐漸調少，炮眼傾角將原來的12°調整到7°。1110工作面超前預爆破參數根據1108調整后方案實施，工作面支架后面采空區(qū)頂板隨支架的移置自然冒落，形成一個長155m，深5～6m的凹槽，界面上沖擊波衰減為應力波，頂板緊跟工作面冒落，有效地控制頂板正?？缏?，消除了工作面初次來壓形成風暴的現象和周期來壓壓垮支架、推垮工作面的安全生產事故，支架的承載力遠遠減少，煤機及支架設備安全運行，提高了礦井生產能力。正因為此次超前預爆破效果好，1110工作面回采過程中未出現過采空區(qū)頂板大面積懸空、切頂、壓支架和風暴等現象。

5 結語

經過兩次超前預爆破技術的實踐，積累了一定的超前預爆破經驗，根據下1煤層頂板巖性及地質構造情況，通過對超前預爆破參數進行適當的調整，實施超前預爆破工作，有效降低了工作面周期來壓的強度，減少頂板下沉切頂和初次來壓形成暴風，有效避免了頂板事故的發(fā)生。該技術在我礦堅硬頂板工作面回采過程中起到非常重要的作用，同時對同類型礦井堅硬頂板綜采工作面回采有一定的指導意義。

作者簡介：婁德峰（1969-），男，江蘇徐州人，徐州礦務集團新疆天山礦業(yè)公司生產技術部部長，助理工程師；買買提·沙依提·依坎白爾迪（1979-），男，新疆克州人，徐州礦務集團新疆天山礦業(yè)公司生產技術部部長助理，助理工程師。

（責任編輯：葉小堅）