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綜放工作面頂板預(yù)裂技術(shù)的研究與應(yīng)用

文檔作者：馮志華文檔來(lái)源：同煤集團(tuán)云崗		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月01日
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2018年第7期(總第154期)
紅；夏占芋釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2018年7月
綜放工作面頂板預(yù)裂技術(shù)的研究與應(yīng)用
馮志華
(同煤集團(tuán)云崗礦，山西大同037001)
摘要： 結(jié)合云崗礦的實(shí)際情況，在8633工作面采用深孔爆破頂板預(yù)裂技術(shù)。對(duì)預(yù)裂爆破的炮眼布置參數(shù)和爆破工藝
等進(jìn)行了分析，以提高頂板的爆破效果，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)板預(yù)裂和頂板的順利垮落，并提高頂煤回收率。
關(guān)鍵詞：綜放工作面；頂板預(yù)裂；爆破弱化
中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095—0802一(2018)07—0114—02
Research and Application of Roof Pre-splitting Technology at Fully-mechanized Caving Face
FENG Zhihua
(Yungang Coal Mine，Datong Coal Mine Group，Datong 037001，Shanxi，China)
Abstract：Combining with the actual situation，this paper adopted the roof pre-splitting technology of deep hole blasting at 8633
working face and analyzed the blasthole arrangement parameters and blasting process of the pre-splitting blasting in order to impr—
ove the blasting effect of roof,realize the successful foof pre—splitting and roof caving and increase the top—coal recovery．
Key words：fully——mechanized caving face；roof pre——splitting；blasting weakening
0引言
綜放工作面基本頂巖層質(zhì)地堅(jiān)硬，容易造成頂板
的大面積懸露，若發(fā)生大面積垮落，則會(huì)造成工作面
瓦斯超限，因此，需對(duì)頂板進(jìn)行弱化處理。爆破弱化
是目前國(guó)內(nèi)處理堅(jiān)硬頂板的主要方法。超前深孔預(yù)裂
爆破技術(shù)相對(duì)于其他方法不影響工作面生產(chǎn)，所以具
有較為廣泛的應(yīng)用。通過(guò)窺視儀的窺視結(jié)果表明：合
理的預(yù)裂爆破的炮眼布置參數(shù)和爆破工藝能達(dá)到很好
的綜放工作面初采前頂板預(yù)裂效果。不僅解決了采空
區(qū)堅(jiān)硬頂板的處理問(wèn)題，還提高了綜放面的頂煤采出率。
1工作面概況
1．1工作面基本條件
8633工作面所采煤層賦存穩(wěn)定，平均厚度為6．49
m，傾角0?！?．5。，煤體容重為1．45 t／ms，煤層普氏硬
度廠為0．3～0．4，工作面直接頂為深灰泥巖，質(zhì)地較
硬，平均厚度為1．08 m。直接底為灰色細(xì)粒砂巖，主
要成分為中細(xì)粒石英長(zhǎng)石，平均厚度為4．72 m。基本
頂為深灰細(xì)粒砂巖，質(zhì)地較硬、致密，平均厚度為
4．08 m。不難看出綜放工作面頂巖層質(zhì)地較硬，不易垮
落，易發(fā)生大面積懸頂。為了防止出現(xiàn)初采期間頂板大
面積垮落的現(xiàn)象，必須進(jìn)行綜放工作面的頂板預(yù)裂[1]。
1．2工作面回采工藝
該工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，工作面采
用綜放工藝。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：工作面采高為3．2
m，放頂煤高度為3．29 m，工作面采高和放頂煤高度的
誤差范圍正負(fù)不超過(guò)0．1。地面標(biāo)高為941 m～999 m，
收稿日期：2018—04—05
作者簡(jiǎn)介：馮志華，1989年生，男，山西大同人，2013年畢業(yè)于山
西大同大學(xué)采礦工程專業(yè)，助理工程師。
·114·
工作面標(biāo)高為565 m～591 m，走向長(zhǎng)度為1 354．9 m，
傾斜長(zhǎng)度為259．8 m，循環(huán)進(jìn)尺為0．8 m，滾筒截深0．8
m，放煤步距0．8 m，循環(huán)產(chǎn)量為1 789．9 t，煤層平均
厚度為6．49 in，傾角為o?！?．5。，煤體容重為1．45 dm3，
煤體面積353 1 10．21 mz，最大控頂距和最小控頂距分
別為6 029 m和5 229 m。
2頂板預(yù)裂爆破技術(shù)
2．1炮眼垂直高度確定
為使8633工作面頂板垮落矸石充分填充采空區(qū)，
需要計(jì)算放頂最小高度日，計(jì)算公式見(jiàn)式(1)：
肚器， (1)
式(1)中，日為放頂最小高度，m；M為煤層采高，取3．2
m；Kp為頂板巖(煤)層初始碎脹系數(shù)，取1．25。
經(jīng)計(jì)算得：H=12．8 m?；卷敿?xì)粒砂巖為主要弱
化對(duì)象，確定本次頂板預(yù)裂爆破炮孔的最小垂直高度
為12．8 m。
2．2預(yù)裂方案
綜放工作面頂板處理采用深孔預(yù)裂爆破技術(shù)，采用
切眼、順槽提前深孑L預(yù)裂爆破，起爆方向是從切眼的膠
帶巷向軌道巷方向。在工作面巷道前的一定距離進(jìn)行
深打孔處理，從而提前破壞頂板的完整性，促進(jìn)頂板垮
落。巖石的硬度大、整體性強(qiáng)、分層厚度大，要解決頂
板在開(kāi)采中難垮落的問(wèn)題，則必須削弱造成頂板堅(jiān)硬
的因素。深孑L預(yù)裂爆破技術(shù)可瓦解巖層的整體性，增加
巖層的層理和裂縫。采用深孔爆破可提前釋放沿空側(cè)
頂板壓力，降低應(yīng)力的集中程度【2】。
2．3頂板預(yù)裂的主要設(shè)計(jì)參數(shù)
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，參照相關(guān)理論和計(jì)算方法，得
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2018年第7期馮志華：綜放工作面頂板預(yù)裂技術(shù)的研究與應(yīng)用2018年7月
出了該工作面初采前頂板預(yù)裂的主要參數(shù)，詳細(xì)情況
見(jiàn)表1。
表1 該工作面初采前頂板預(yù)裂主要參數(shù)
頂板處理高度
12．8
孔徑
75
炸藥密度
l 059．98
k∥m3
炸藥爆速
2 790
m／s1
炮孔間距
4．O～8．0
仰角
25～63
o
封泥長(zhǎng)度≥炮孔長(zhǎng)度的20％～30％
2．4切眼爆破炮孔布置
8633工作面切眼共布置14個(gè)炮孔，分別用編號(hào)切
1．切14來(lái)表示。炮孔和切眼的軸線方向需保持平行，
炮孑L的仰角應(yīng)根據(jù)所有炮孔眼底而落在同一條直線上。
其中，切1～切14炮孑L均在距離開(kāi)切眼外幫0．5 m～
1．0 m的地方進(jìn)行頂板打眼，可根據(jù)實(shí)際情況在該范圍
內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，切眼炮孔總長(zhǎng)度為303．4 m。其爆破炮孔
布置的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。
表2該工作面頂板預(yù)裂各炮孔主要參數(shù)及裝藥量
炮孔炮孔長(zhǎng)度仰角孔徑裝藥長(zhǎng)度裝藥量封泥長(zhǎng)度裝藥卷
編號(hào)O mm kg 爪
切1 20 20 75 10．4 30．2 9．6 2l
切2 25 32 75 16．0l 47．03 8．99 32
切3 24 34 75 15．39 45．17 8．6l 31
切4 23．1 35 75 14．73 43．19 8．37 29
切5 21 40 75 13．5l 39．53 7．49 27
切6 23 30 75 13．46 39．38 9．54 27
切7 20 34 75 11．49 33．47 8．5l 23
切8 20 35 75 11．75 34．25 8．25 24
切9 22 30 75 12．59 36．77 9．41 25
切10 21 32 75 11．97 34．91 9．03 24
切l(wèi)l 20 36 75 11．79 34．37 8．21 24
切12 23．5 28 75 13．4 39．2 10．1 27
切13 21．5 32 75 12．39 36．17 9．11 25
切14 19．3 35 75 10．99 31．97 8．31 22
運(yùn)1 14 47 75 6．73 19．19 7．27 13
運(yùn)2 17 52 75 10．24 29．72 6．76 20
運(yùn)3 16 56 75 9．61 27．83 6．39 19
風(fēng)1 21 40 75 12．8 37．4 8．2 26
風(fēng)2 18 50 75 11．03 32．09 6．97 22
總計(jì)389．4 230．28 671．84 159．12 46l
2．5工作面兩巷爆破炮孔布置
在回風(fēng)巷施工布置2個(gè)炮孑L，記作風(fēng)1、風(fēng)2。孑L
口距回風(fēng)巷外幫o．4 m～0．8 m。風(fēng)1距切眼內(nèi)幫11
m，仰角為400。風(fēng)2距切眼內(nèi)幫12．5 in，仰角為50。。
仰角為炮孑L與頂板之間的夾角。炮孑L軸線方向與回風(fēng)
巷軸線方向平行?；仫L(fēng)巷爆破中炮孔總長(zhǎng)度為39 m。
運(yùn)輸巷爆破施工中布置3個(gè)炮孑L，記作運(yùn)1、運(yùn)2、運(yùn)
3。孑L口距運(yùn)輸巷外幫0-4 m～0．8 m，運(yùn)1距切眼內(nèi)幫
5 m，仰角為47。。運(yùn)2距切眼內(nèi)幫6 m，仰角為52。，
運(yùn)3距切眼內(nèi)幫7 m，仰角為56。。炮孔軸線方向與運(yùn)
輸巷軸線方向平行。運(yùn)輸巷爆破中炮孔總長(zhǎng)度為47 m。
工作面兩巷爆破炮孔布置的詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表2。
2．6裝藥封孔和爆破
在工作面布置完成后進(jìn)行割煤1刀～2刀處理，之
后進(jìn)行裝藥、封孔、聯(lián)線與爆破。炮孔采用不耦合方式
裝藥，并裝入2條導(dǎo)爆索以確保炸藥按計(jì)劃引爆。接著
進(jìn)行第一次封孔和第二次封孑L，封孑L必須用炮泥封實(shí)，
嚴(yán)禁暴露雷管與導(dǎo)爆索，避免危險(xiǎn)的發(fā)生。爆破順序應(yīng)
從回風(fēng)巷側(cè)至運(yùn)輸巷側(cè)，依次為：切1、切2、切3-÷切
4、切5一切6、切7、切8一切9、切10、切11一切12、
切13、切14一風(fēng)1、風(fēng)2_運(yùn)1、運(yùn)2、運(yùn)3【刈。
3爆破效果分析
頂板預(yù)裂處理后，頂煤全部垮落，并夾雜有深灰色
的石頭。垮落石頭的厚度均在2 m以上，因此可認(rèn)為
基本頂已完成垮落。爆破前后對(duì)比可知，頂板0 m～
3．05 m范圍內(nèi)出現(xiàn)了大的頂煤震裂裂縫；頂板4．18 m～
12．76 m范圍內(nèi)的細(xì)粒巖砂層明顯出現(xiàn)裂縫，表面粗
糙，破碎嚴(yán)重同。
4結(jié)語(yǔ)
綜放工作面的初采期間，如果頂板不能及時(shí)垮落，
容易造成移架困難等問(wèn)題，而當(dāng)頂板跨距不斷加大，
形成大面積懸頂，進(jìn)而突然大塊垮落時(shí)，又會(huì)使液壓
支架發(fā)生壓架和失穩(wěn)現(xiàn)象，造成工作面瓦斯超限，甚
至可能破壞到附近的巷道或礦井。實(shí)踐表明，未采用
頂板預(yù)裂技術(shù)時(shí)，綜放工作面頂板完整、致密，易形成
大面積懸頂。而采用頂板預(yù)裂技術(shù)進(jìn)行爆破后，頂板
和頂煤的整體性均遭到了破壞，實(shí)現(xiàn)了頂板預(yù)裂，避
免了對(duì)工作人員和設(shè)備造成傷害，并提高了頂煤采出率。
參考文獻(xiàn)：
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(責(zé)任編輯：高志鳳)

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