李志峰

（山西西山白家莊礦業(yè)公司，山西 太原 030000）

1 1101工作面工程地質(zhì)情況

1101綜采工作面為塬林煤礦首采工作面，該工作面位于井田東北部，主要開采1#煤層，1#煤層厚度為5.82～0.7m，平均厚度為2.46m，呈條帶狀結(jié)構(gòu)，堅硬且具有韌性，平均傾角3°，為井田內(nèi)大部分可采煤層，1101工作開切眼寬度為6.5m，工作面采高為2.3m，采用一次采全高工藝采煤。工作面運輸平巷寬3.5m、高2.4m，回風(fēng)平巷寬3.0m、高2.4m，1#煤層上方直接頂為0.5m厚的泥巖，基本頂為68m厚的沙礫巖，且沒有明顯的分層。由于該基本頂巖層厚度大且垮落難，在破碎前無明顯變形，工作面非來壓期間，工作面頂板壓力一般較??；當(dāng)頂板懸露面積較大時，會發(fā)生突然垮落的脆性破壞，對工作人員及機械設(shè)備產(chǎn)生安全威脅。

通過巖石力學(xué)實驗可知，厚硬砂礫巖單軸抗拉強度為2.38MPa，內(nèi)聚力為3.25MPa，抗拉強度及內(nèi)聚力較大，巖層厚且無明顯分層，節(jié)理裂隙不發(fā)育。礦壓觀測得基本頂初次來壓步距為54.5m，周期來壓步距為31m，基本頂初次來壓當(dāng)量Pe達(dá)到1114.12kN/m2，頂板來壓顯現(xiàn)非常強烈。

2 厚層堅硬頂板弱化的鉆孔布置及參數(shù)

通常通過爆破的方法減小基本頂懸露長度，以縮小其垮落步距，常用方法有循環(huán)淺孔拉槽、中部拉槽和端部拉槽三種。而采用端部拉槽較其他兩種方法爆破工程量小，因而本工程選用端部拉槽方法來弱化基本頂?；卷斊茢嗪螅渖细矌r層載荷作用于破斷的基本頂上，在工作面附近形成了“破斷基本頂-煤體-支架”的支護(hù)系統(tǒng)，綜合考慮工作面液壓支架型號、爆破技術(shù)及工程成本，且爆破循環(huán)步距應(yīng)小于基本頂周期來壓步距，綜合考慮基本頂爆破循環(huán)步距確定為30m。

2.1 深孔爆破基本參數(shù)設(shè)計

（1）爆破孔布置方式。預(yù)裂爆破的鉆孔可以分為兩部分，一部分爆破孔用于切斷工作面推進(jìn)方向頂板間的聯(lián)系，另一部分爆破孔用于切斷工作面與巷道側(cè)頂板間的聯(lián)系。

（2）爆破孔直徑。爆破孔直徑的確定要綜合考慮炸藥的性能、煤巖體巖石力學(xué)參數(shù)、鉆孔機具、裝藥及封孔難易程度等。炮孔直徑過大則鉆眼速度較慢，炮孔直徑過小則無法達(dá)到應(yīng)有爆破效果，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗及1#煤層的地質(zhì)條件，綜合確定炮孔直徑為75mm。

（3）爆破孔長度。所需爆破巖層厚度越大，爆破孔越長，然而爆破孔長度較大則不利于鉆孔及裝藥的進(jìn)行，現(xiàn)場實踐中，應(yīng)在滿足安全及生產(chǎn)的情況下，盡量減小爆破孔長度。

（4）封孔長度。為保證安全及爆破效果，封孔長度應(yīng)大于爆破孔長度的20%～30%。

（5）一次最大起爆藥量。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，圍巖在中等穩(wěn)定情況下，支護(hù)狀況良好的巷道安全振動速度約為20cm/s，考慮一定的爆破安全系數(shù)，一次最大起爆藥量取450～550kg。為減小爆破對巷道圍巖及工作面液壓支架的影響，一次起爆藥量要控制在250～300kg以下，在不影響工作面推進(jìn)速度的前提下，可以考慮選用單孔起爆方式。

2.2 開切眼內(nèi)深孔爆破鉆孔布置及參數(shù)設(shè)計

工作面開切眼內(nèi)頂板弱化的爆破鉆孔布置如圖1和表1所示。在切眼完成后，支架安裝前，距離采空區(qū)1m，沿120m切眼全長布置8組22個爆破鉆孔，其中1、2、3和20、21、22對稱布置，4、5、6和17、18、19對稱布置，7、8、9和14、15、16對稱布置，10和13對稱布置，11和12對稱布置?，F(xiàn)場施工中，鉆孔與頂板夾角均取30°，考慮煤層厚度變化及殘眼的存在，前兩組鉆孔均長16m，孔底距離煤層上方8m，第三組鉆孔均長20m，孔底距離煤層上方10m。

圖1 工作面開切眼內(nèi)深孔爆破預(yù)裂弱化頂板鉆孔布置圖

2.3 兩巷內(nèi)深孔爆破鉆孔布置及參數(shù)設(shè)計

在進(jìn)、回風(fēng)平巷內(nèi)，朝工作面施工深3.5m、寬4m的鉆場硐室，在兩巷內(nèi)超前工作面的鉆場硐室進(jìn)行頂板預(yù)裂工作，以切斷工作面與巷道上部頂板間的聯(lián)系。如圖2所示，在鉆場硐室內(nèi)布置A、B、C、D、E、F、G、H共計8個炮孔，其中A、B、C、D、E、F平行于工作面扇形布置，F(xiàn)、G、H斜交于工作面扇形布置，鉆孔布置及爆破參數(shù)如表2所示。

3 工業(yè)性試驗

工作面開切眼推進(jìn)4刀后進(jìn)行裝藥、連線和爆破工作，采用炮棍進(jìn)行炸藥填塞，采用不耦合裝藥方式，采用兩根導(dǎo)爆索進(jìn)行炸藥起爆工作，導(dǎo)爆索采用瞬發(fā)電雷管起爆，兩根雷管并聯(lián)連接。采用BF-200型起爆器進(jìn)行起爆，從切眼中部向兩端進(jìn)行爆破，分組裝藥、分次爆破。兩巷內(nèi)深孔預(yù)裂爆破頂板步距按30m設(shè)計，從工作面開切眼直至該工作面回采完成止，以保證工作面初次來壓及周期來壓步距均在30m以內(nèi)，裝藥與封孔工序與切眼爆破相同，爆破順序同樣是由工作面中部向兩端進(jìn)行。

根據(jù)該礦瓦斯情況，選用2號煤礦許用乳化炸藥，藥卷直徑為60mm，長度為500mm，1.5kg/卷，適用于低瓦斯礦井采掘工作面。導(dǎo)爆索選用煤礦許用導(dǎo)爆索，規(guī)格為Φ5.2～5.5mm，雷管選用煤礦許用8#普通瞬發(fā)電雷管。

回采期間對工作面進(jìn)行礦壓觀測，通過壓力表對液壓支架工作阻力進(jìn)行監(jiān)測，在工作面上部、中部、下部布置三個礦壓觀測站，每個測站觀測4組支架。1101工作面從回采開始，共計預(yù)裂頂板8次，切眼預(yù)裂1次，兩巷預(yù)裂7次，深孔預(yù)裂爆破后工作面液壓支架工作阻力隨工作面推進(jìn)變化情況如圖3所示。通過圖3觀察可知，對頂板進(jìn)行深孔預(yù)裂爆破后，工作面液壓支架工作阻力明顯降低，頂板來壓緩和，頂板最小來壓步距為13m，最大來壓步距為22m，上覆巖層懸頂面積大大減小，保證了工作面的回采安全。

表2 兩巷內(nèi)預(yù)裂頂板鉆孔布置及爆破參數(shù)

圖2 兩巷內(nèi)深孔爆破預(yù)裂弱化頂板鉆孔布置圖

圖3 工作面液壓支架工作阻力隨工作面推進(jìn)變化圖

4 結(jié)語

（1）針對1101工作面基本情況制定了深孔預(yù)裂爆破參數(shù)，即沿切眼全長布置深孔爆破預(yù)裂鉆孔，工作面回采過程中每隔30m在兩巷內(nèi)布置深孔預(yù)裂鉆孔進(jìn)行周期性爆破。

（2）通過工業(yè)性試驗及礦壓觀測，工作面在回采期間液壓支架工作阻力明顯降低，周期來壓步距為10～22m，采空區(qū)頂板充分冒落，保證了回采的安全。