王 帥

（陜西彬長胡家河礦業(yè)有限公司，陜西 咸陽 713600）

1 工程概況

陜西彬長胡家河礦業(yè)有限公司401106 工作面為401 盤區(qū)第6 個(gè)工作面，工作面走向長度1747 m，傾向長度200 m，可采長度1492 m（平距），采用長壁分層綜合機(jī)械化放頂煤開采，全部垮落法管理頂板。工作面北側(cè)為401105 綜放工作面（已采），間隔35 m 保護(hù)煤柱，南側(cè)為DF5 斷層保護(hù)煤柱，西側(cè)為401 盤區(qū)三條盤區(qū)大巷保護(hù)煤柱，東側(cè)為河流沖刷區(qū)域。工作面開采4 號煤層，賦存穩(wěn)定，厚度12.8～27 m，平均厚度約23 m，總體趨勢從西南側(cè)向北東側(cè)逐步變薄，最薄處為B3 鉆孔附近，上分層平均可采厚度約15.2 m。煤層底板埋深592～810 m，總體趨勢從工作面西側(cè)向切眼逐漸增大，工作面中間區(qū)域向兩順槽逐漸增大。為確保401106 工作面在初采初放及正?；夭善陂g切眼頂板和兩順槽上下隅角及時(shí)垮落，需在工作面初采前和推采期間分別對切眼及兩順槽實(shí)施切頂爆破對頂板進(jìn)行松動(dòng)處理。

2 爆破切頂施工方案設(shè)計(jì)

2.1 工作面切眼切頂爆破

初采前，將工作面液壓支架及前刮板輸送機(jī)調(diào)整成直線后，在工作面架間前梁處施工炮眼，進(jìn)行裝藥爆破，切頂炮放完后，工作面進(jìn)行初采割煤作業(yè)。401106 工作面40#架至116#架在每架架前梁架間隙中布置單炮眼，炮眼深度為10 m，炮眼與垂直方向呈10°夾角偏向采空區(qū)側(cè)布置，施工至116#架最外側(cè)，共計(jì)施工77 個(gè)；機(jī)頭端頭架及超前架段不施工爆破孔；距機(jī)尾116#架3 m 處，前溜機(jī)尾處施工炮眼，炮眼深度10 m，間距1.5 m，上隅角共計(jì)布置12 個(gè)孔，總計(jì)共施工89 個(gè)炮眼。401106回風(fēng)巷側(cè)頂煤較薄，必須保證鉆孔施工至巖層內(nèi)1 m。鉆孔布置如圖1。炸藥采用Φ32 mm×200 g 煤礦許用三級乳化炸藥，雷管采用毫秒延期電雷管。施工機(jī)具：MQT-120/2.8 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)。封孔方式：采用黃泥進(jìn)行封孔。爆破方式為一次裝藥，一次起爆。

圖1 切眼頂板爆破鉆孔布置示意圖（mm）

2.2 兩順槽切頂爆破

工作面切眼爆破完成后，工作面正常推采期間開始施工兩順槽切頂爆破孔。具體方案如下：鉆孔布置于401106 工作面運(yùn)輸巷超前架、回風(fēng)巷防沖超前架外側(cè)及副幫側(cè)。布置方式：鉆孔共分為A 組孔與B 組孔，其中A 組孔每組3 個(gè)，孔間距1 m，孔深為7 m，與垂直方向呈15°夾角向副幫側(cè)傾斜，距副幫500 mm；B 組孔每組5 個(gè)，孔間距1.35 m，孔深為7 m，與垂直方向呈15°夾角向采空區(qū)方向傾斜，正幫及副幫側(cè)孔分別距幫100 mm。A 組孔與B 組孔間距為1 m，孔徑均為42 mm。401106 回風(fēng)巷側(cè)頂煤較薄，必須保證鉆孔施工至巖層內(nèi)1 m。鉆孔布置如圖2。

圖2 兩順槽切頂鉆孔布置

圖3 微震能量、頻次分布圖

3 工作面初次來壓監(jiān)測分析

3.1 頂板垮落情況

401106 工作面初采前期準(zhǔn)備到位后，4 月26日—4 月28 日，工作面重載調(diào)試。5 月2 日零點(diǎn)班開始割煤生產(chǎn)，每天按不超過4 刀組織生產(chǎn)。工作面在初采推進(jìn)7.2 m后頂板中部頂煤開始局部冒落，冒落高度在2 m 以下；工作面推進(jìn)8.8 m 時(shí)，工作面33#～109#頂板垮落；推采18.4 m 時(shí)，除上下隅角頂煤未冒落外，2#～114#架后頂煤全部垮落，充滿采空區(qū)。初采初放期間采空區(qū)的頂板垮落時(shí)，對工作面支架未造成損害。本次初采初放工作，401106 工作面于5 月20 日進(jìn)入初次來壓階段，5 月22 日來壓強(qiáng)度有所降低，持續(xù)至5 月24 日初次來壓結(jié)束，結(jié)束里程63.4 m（運(yùn)輸巷61.8 m、回風(fēng)巷65 m）。401106 工作面初采步距為46.4 m，初次來壓持續(xù)距離16.2 m，經(jīng)驗(yàn)范圍為47.2～63.4 m。

3.2 微震數(shù)據(jù)分析

401106 工作面內(nèi)共布置4 個(gè)微震探頭、2 個(gè)拾震器、1 個(gè)ARP2018 型地面微震探頭[1-2]，共同對工作面初采初放期間微震事件進(jìn)行監(jiān)測。

401106 工作面回采以來，通過對微震監(jiān)測系統(tǒng)能量、頻次進(jìn)行分析可知：5 月17 日能量和頻次均有所上升，能量由5 月16 日的3.8×104J 升高到5月17 日的6.4×104J，升高168.4%，頻次由11 次升高至39 次，升高354.5%，且井下現(xiàn)場“煤炮”頻繁；直至5 月20 日微震能量和頻次居高不下，工作面開始進(jìn)入能量釋放階段，開始出現(xiàn)初次來壓的前兆信息；5 月22 日微震能量及頻次有所下降，來壓強(qiáng)度減弱；5 月24 日后微震能量及頻次低于來壓前正常生產(chǎn)水平。

3.3 支架工作阻力數(shù)據(jù)分析

401106 工作面從4#支架開始每5 臺支架安裝1臺支架工作阻力監(jiān)測壓力分機(jī)，共計(jì)安裝23 臺[3-4]。通過對29#、59#、89#支架阻力監(jiān)測曲線進(jìn)行分析，詳見圖4，發(fā)現(xiàn)5 月20 日（回采里程46.4 m）開始29#～49#支架工作阻力上升，并始終保持在6000 kN以 上（5 月20 日 上 午7：43～21：03），5 月20 日21：03 至5 月21 日開始59#～89#支架工作阻力上升，并始終保持在8000 kN 以上，直至5 月24 日06：00整59#支架下降至6000 kN 左右。由此分析可知，工作面于5 月20 日開始進(jìn)入初次來壓階段，401106 工作面初次來壓范圍為中部（29#液壓支架至89#架范圍），5月24日支架工作阻力開始下降至6000 kN左右，現(xiàn)場煤炮減少、壓力降低，表明工作面初次來壓結(jié)束。初次來壓期間液壓支架工作狀態(tài)良好，均未超出其額定工作阻力1000 kN。

圖4 液壓支架工作阻力曲線圖

4 結(jié)語

為確保401106 工作面在初采初放及正?；夭善陂g切眼頂板和兩順槽上下隅角及時(shí)垮落，在工作面初采前和推采期間分別對切眼及兩順槽實(shí)施切頂爆破對頂板進(jìn)行松動(dòng)處理。結(jié)合工作面具體工程地質(zhì)條件設(shè)計(jì)詳細(xì)的切頂爆破方案，工作面實(shí)際生產(chǎn)期間通過現(xiàn)場調(diào)研、微震監(jiān)測、液壓支架載荷監(jiān)測研究表明，401106 工作面初采步距為46.4 m，初次來壓持續(xù)距離16.2 m，液壓支架工作面狀態(tài)良好，未出現(xiàn)超出其額定工作阻力的現(xiàn)象，除上下隅角頂煤未冒落外，2#～114#架后頂煤全部垮落，充滿采空區(qū)。