張東平

（山西焦煤霍州煤電集團(tuán)公司店坪煤礦，山西 呂梁 033100）

切頂卸壓自動(dòng)成巷無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)是采用爆破技術(shù)預(yù)裂頂板，利用采空區(qū)礦山壓力沿切縫線切頂，形成短臂梁頂板；利用主動(dòng)支護(hù)對(duì)預(yù)留巷道上覆基本頂巖體進(jìn)行支撐，控制基本頂?shù)幕剞D(zhuǎn)和下沉變形，實(shí)現(xiàn)卸壓作用；切落的頂板巖體形成巷幫，從而保留工作面下順槽，作為鄰近工作面上順槽使用，改變傳統(tǒng)長(zhǎng)壁開(kāi)采一面雙巷模式，實(shí)現(xiàn)一面單巷模式。

雙向聚能張拉爆破技術(shù)是切頂卸壓自動(dòng)成巷無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，先后在全國(guó)150多個(gè)薄煤層礦井中的破碎頂板、堅(jiān)硬頂板、復(fù)合頂板條件下得到成功應(yīng)用并推廣?；诘昶好旱V中厚煤層復(fù)合頂板巖性，根據(jù)不同的巖性，分段設(shè)計(jì)，研究出最佳裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥參數(shù)，切斷巷道基本頂與采空區(qū)頂板之間的聯(lián)系，形成短臂梁，降低留巷頂板壓力、減小巷道變形量，保證巷道滿足下工作面直接復(fù)用的目的。

1 工程概況

9-302綜采工作面位于三采區(qū)左翼，工作面東為井田邊界，西為系統(tǒng)大巷，南為304工作面（未采），北為210工作面采空區(qū)。工作面標(biāo)高822～909m，地面標(biāo)高1082～1215m，工作面面長(zhǎng)220m，可采煤層為5#煤層，煤層厚度為2.8～3.2m，均厚3.1m，煤層傾角為1～6°，屬于緩傾斜煤層。采用單一走向長(zhǎng)壁式采煤法采煤，綜采采煤工藝、全部垮落法管理采空區(qū)頂板。采用110工法自動(dòng)成巷技術(shù)，設(shè)計(jì)留巷巷道為3022回風(fēng)巷，設(shè)計(jì)留巷長(zhǎng)度為1644m。頂?shù)装鍘r性特征見(jiàn)表1。

2 切頂爆破施工設(shè)計(jì)

2.1 切頂眼施工范圍

（1）距302切巷口44～83m范圍非行人側(cè)。

（2）距302切巷口83m處在3022巷頂板橫向施工1排切頂眼。

（3）距302切巷口84m處開(kāi)始，行人側(cè)施工至停采位置。

2.2 機(jī)具和爆破材料規(guī)格

（1）切頂眼鉆機(jī)規(guī)格：DCA-45型鉆機(jī)，采用直徑為50mm的專用鉆頭。

（2）爆破材料規(guī)格：BTC-1500型聚能管，外徑42mm，內(nèi)徑36.5mm，管長(zhǎng)1500mm；二級(jí)乳化炸藥，藥包外徑Ф35mm，長(zhǎng)200mm。

表1 頂?shù)装鍘r性特征

2.3 切頂眼施工及爆破要求

2.3.1 切頂眼設(shè)計(jì)

（1）距302切巷口44～83m范圍：切頂眼布置在9-3022巷非行人側(cè)頂板上距煤壁幫100mm處，與垂直巷道夾角為17°，切頂眼深度為9m，間距為500mm。

（2）距302切巷口83m處：切頂眼橫著巷道布置，與鉛垂線夾角為17°（向老山側(cè)方向），切頂眼深度為9m，間距為500mm。

（3）距302切巷口84m處開(kāi)始，施工至停采位置：切頂眼布置在3022巷煤壁側(cè)頂板上距煤壁幫100mm處，與鉛垂線夾角為17°（向煤壁側(cè)方向），切頂眼深度與間距按照頂板巖性分段布置：

① 302切巷口84～300m段，切頂眼深度為9m，間距為500mm；

② 300～700m段，切頂眼深度為12m，間距為400mm；

③ 700～1644m段，采用深淺孔組合，深孔深度為13m，淺孔深度為3m，間距為200mm（兩個(gè)深孔之間增加一個(gè)淺孔）。

2.3.2 切頂眼施工要求

（1）按照設(shè)計(jì)要求，沿煤壁側(cè)巷道頂板準(zhǔn)確標(biāo)出各鉆孔位置，鉆孔表面布置在一條直線上。

（2）調(diào)整鉆機(jī)位置，使鉆機(jī)鉆臂（即鉆桿）與鉛垂線呈17°夾角。

（3）使用直徑為50mm 的專用鉆頭，按照上述角度，在巷道頂板鉆孔標(biāo)注位置準(zhǔn)確定位，并進(jìn)行鉆進(jìn)施工，準(zhǔn)確操作鉆機(jī)，保證成孔平直度。

2.3.3 切頂眼爆破施工要求

采用聚能拉張切縫爆破方法，按照設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行6+1（裝藥4個(gè)眼加1個(gè)空心眼）、8+1（裝藥8個(gè)眼加1個(gè)空心眼）的裝藥方式爆破施工，具體施工要求如下：

（1） 切頂眼經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行裝藥爆破，裝藥采用不耦合裝藥，正向爆破，串聯(lián)放炮。

（2） 根據(jù)爆破設(shè)計(jì)要求， 3022巷分段進(jìn)行爆破，裝藥的方式為3-2-2-2-1、4-3-2-3-2-2。

以3-2-2-2-1為例說(shuō)明具體裝藥方式:每孔眼內(nèi)安裝4根聚能管；每根聚能管內(nèi)裝二級(jí)乳化炸藥，最上一根聚能管內(nèi)裝3卷藥，第二、三聚能管內(nèi)分別裝2卷藥，最底下一根聚能管內(nèi)上部裝2卷藥，下部裝1卷藥，共計(jì)10卷藥；第一、二、三根聚能管內(nèi)各裝一個(gè)雷管，第四根聚能管內(nèi)裝兩個(gè)雷管，然后將所有雷管串聯(lián)，用一根15m長(zhǎng)的腳線連接最上一根雷管的一條腳線引至眼口，再用一根2m長(zhǎng)的腳線連接最下一根雷管的一條腳線引至眼口，然后用炮土封口（根據(jù)頂板巖性，直接頂較穩(wěn)定時(shí)，封泥長(zhǎng)度不小于2m，直接頂較硬時(shí)，封泥長(zhǎng)度不小于1.5m，遇頂板破碎段直接頂較軟時(shí)，封泥長(zhǎng)度為3m），將每孔腳線串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行起爆，一次最多起爆8個(gè)孔。鉆孔爆破裝藥方式隨著頂板巖性變化情況及窺視儀對(duì)鉆孔爆破效果檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

（3）淺孔裝藥方式為3-1，安裝1.5根聚能管，封泥長(zhǎng)度1m。

（4）炮孔封泥封孔前，調(diào)整聚能管切縫方向與切頂線一致，調(diào)整完畢后方可封泥。

3 爆破效果

（1）試驗(yàn)表明，采用單孔爆破時(shí)，孔內(nèi)裝藥量的多少直接影響預(yù)裂效果，當(dāng)藥量加大時(shí)，孔內(nèi)出現(xiàn)垮塌，孔口崩塌，造成頂板支護(hù)失效，給安全帶來(lái)影響；當(dāng)藥量降低時(shí)，孔內(nèi)裂隙達(dá)不到要求，預(yù)裂效果差，不能切斷采空區(qū)頂板與巷道頂板直接的連接，工作面推過(guò)后，采空區(qū)內(nèi)頂板懸頂面積增大，壓力傳遞到超前段，造成巷道片幫變形。

（2）采用深淺孔組合的爆破方式，減少了深孔內(nèi)的藥量，而將減少的藥量裝進(jìn)淺孔內(nèi)進(jìn)行爆破，增加了爆破自由面，從而實(shí)現(xiàn)較好的預(yù)裂效果，同時(shí)也解決了因藥量的多少控制不好，杜絕了頂板支護(hù)破壞，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。如圖1所示。

圖1 爆破窺視圖

4 結(jié)論

（1）在切頂卸壓自動(dòng)成巷無(wú)煤柱開(kāi)采施工中，采用雙向聚能張拉爆破進(jìn)行頂板預(yù)裂，根據(jù)不同的巖性，調(diào)整切頂眼深度、調(diào)整裝藥方式及裝藥量，能夠取得較好的預(yù)裂效果。

（2）根據(jù)頂板巖性變化及窺視儀對(duì)鉆孔檢測(cè)效果，發(fā)現(xiàn)深孔爆破后封泥段預(yù)裂效果差，在700～1644m段施工深淺孔組合爆破，保證深孔封泥段預(yù)裂效果。

（3）根據(jù)回采推進(jìn)留巷段垮落情況綜合分析，能夠切斷巷道頂板與采空區(qū)頂板之間的連接，工作面推過(guò)后，采空區(qū)內(nèi)頂板垮落及時(shí)充分，卸壓效果明顯。

（4）通過(guò)留巷效果看，采用深淺孔組合爆破段，留巷巷道頂板下沉量較原來(lái)降低20%，保證了留巷效果。