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綜放工作面頂板預裂技術的研究與應用

文檔作者：馮志華文檔來源：同煤集團云崗		點擊數：	更新時間： 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
綜放工作面頂板預裂技術的研究與應用
馮志華
(同煤集團云崗礦，山西大同037001)
摘要： 結合云崗礦的實際情況，在8633工作面采用深孔爆破頂板預裂技術。對預裂爆破的炮眼布置參數和爆破工藝
等進行了分析，以提高頂板的爆破效果，實現項板預裂和頂板的順利垮落，并提高頂煤回收率。
關鍵詞：綜放工作面；頂板預裂；爆破弱化
中圖分類號：TD235 文獻標識碼： A 文章編號： 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地堅硬，容易造成頂板
的大面積懸露，若發生大面積垮落，則會造成工作面
瓦斯超限，因此，需對頂板進行弱化處理。爆破弱化
是目前國內處理堅硬頂板的主要方法。超前深孔預裂
爆破技術相對于其他方法不影響工作面生產，所以具
有較為廣泛的應用。通過窺視儀的窺視結果表明：合
理的預裂爆破的炮眼布置參數和爆破工藝能達到很好
的綜放工作面初采前頂板預裂效果。不僅解決了采空
區堅硬頂板的處理問題，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定，平均厚度為6．49
m，傾角0。～4．5。，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，質地較
硬，平均厚度為1．08 m。直接底為灰色細粒砂巖，主
要成分為中細粒石英長石，平均厚度為4．72 m。基本
頂為深灰細粒砂巖，質地較硬、致密，平均厚度為
4．08 m。不難看出綜放工作面頂巖層質地較硬，不易垮
落，易發生大面積懸頂。為了防止出現初采期間頂板大
面積垮落的現象，必須進行綜放工作面的頂板預裂[1]。
1．2工作面回采工藝
該工作面采用走向長壁后退式采煤法，工作面采
用綜放工藝。其主要設計參數如下：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
誤差范圍正負不超過0．1。地面標高為941 m～999 m，
收稿日期：2018—04—05
作者簡介：馮志華，1989年生，男，山西大同人，2013年畢業于山
西大同大學采礦工程專業，助理工程師。
·114·
工作面標高為565 m～591 m，走向長度為1 354．9 m，
傾斜長度為259．8 m，循環進尺為0．8 m，滾筒截深0．8
m，放煤步距0．8 m，循環產量為1 789．9 t，煤層平均
厚度為6．49 in，傾角為o。～4．5。，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頂板預裂爆破技術
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，
需要計算放頂最小高度日，計算公式見式(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，取1．25。
經計算得：H=12．8 m。基本頂細粒砂巖為主要弱
化對象，確定本次頂板預裂爆破炮孔的最小垂直高度
為12．8 m。
2．2預裂方案
綜放工作面頂板處理采用深孔預裂爆破技術，采用
切眼、順槽提前深孑L預裂爆破，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行
深打孔處理，從而提前破壞頂板的完整性，促進頂板垮
落。巖石的硬度大、整體性強、分層厚度大，要解決頂
板在開采中難垮落的問題，則必須削弱造成頂板堅硬
的因素。深孑L預裂爆破技術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
頂板壓力，降低應力的集中程度【2】。
2．3頂板預裂的主要設計參數
結合現場實際情況，參照相關理論和計算方法，得
萬方數據
2018年第7期馮志華：綜放工作面頂板預裂技術的研究與應用2018年7月
出了該工作面初采前頂板預裂的主要參數，詳細情況
見表1。
表1 該工作面初采前頂板預裂主要參數
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
封泥長度≥炮孔長度的20％～30％
2．4切眼爆破炮孔布置
8633工作面切眼共布置14個炮孔，分別用編號切
1．切14來表示。炮孔和切眼的軸線方向需保持平行，
炮孑L的仰角應根據所有炮孔眼底而落在同一條直線上。
其中，切1～切14炮孑L均在距離開切眼外幫0．5 m～
1．0 m的地方進行頂板打眼，可根據實際情況在該范圍
內進行調節，切眼炮孔總長度為303．4 m。其爆破炮孔
布置的設計參數見表2。
表2該工作面頂板預裂各炮孔主要參數及裝藥量
炮孔炮孔長度仰角孔徑裝藥長度裝藥量封泥長度裝藥卷
編號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ll 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1 14 47 75 6．73 19．19 7．27 13
運2 17 52 75 10．24 29．72 6．76 20
運3 16 56 75 9．61 27．83 6．39 19
風1 21 40 75 12．8 37．4 8．2 26
風2 18 50 75 11．03 32．09 6．97 22
總計389．4 230．28 671．84 159．12 46l
2．5工作面兩巷爆破炮孔布置
在回風巷施工布置2個炮孑L，記作風1、風2。孑L
口距回風巷外幫o．4 m～0．8 m。風1距切眼內幫11
m，仰角為400。風2距切眼內幫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
巷軸線方向平行。回風巷爆破中炮孔總長度為39 m。
運輸巷爆破施工中布置3個炮孑L，記作運1、運2、運
3。孑L口距運輸巷外幫0-4 m～0．8 m，運1距切眼內幫
5 m，仰角為47。。運2距切眼內幫6 m，仰角為52。，
運3距切眼內幫7 m，仰角為56。。炮孔軸線方向與運
輸巷軸線方向平行。運輸巷爆破中炮孔總長度為47 m。
工作面兩巷爆破炮孔布置的詳細參數見表2。
2．6裝藥封孔和爆破
在工作面布置完成后進行割煤1刀～2刀處理，之
后進行裝藥、封孔、聯線與爆破。炮孔采用不耦合方式
裝藥，并裝入2條導爆索以確保炸藥按計劃引爆。接著
進行第一次封孔和第二次封孑L，封孑L必須用炮泥封實，
嚴禁暴露雷管與導爆索，避免危險的發生。爆破順序應
從回風巷側至運輸巷側，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1、風2_運1、運2、運3【刈。
3爆破效果分析
頂板預裂處理后，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，因此可認為
基本頂已完成垮落。爆破前后對比可知，頂板0 m～
3．05 m范圍內出現了大的頂煤震裂裂縫；頂板4．18 m～
12．76 m范圍內的細粒巖砂層明顯出現裂縫，表面粗
糙，破碎嚴重同。
4結語
綜放工作面的初采期間，如果頂板不能及時垮落，
容易造成移架困難等問題，而當頂板跨距不斷加大，
形成大面積懸頂，進而突然大塊垮落時，又會使液壓
支架發生壓架和失穩現象，造成工作面瓦斯超限，甚
至可能破壞到附近的巷道或礦井。實踐表明，未采用
頂板預裂技術時，綜放工作面頂板完整、致密，易形成
大面積懸頂。而采用頂板預裂技術進行爆破后，頂板
和頂煤的整體性均遭到了破壞，實現了頂板預裂，避
免了對工作人員和設備造成傷害，并提高了頂煤采出率。
參考文獻：
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(責任編輯：高志鳳)

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