中煤矿山建设集团有限责任公司第三十工程处 安徽宿州 234000
摘要：工作面初采过程中，采用深孔预裂爆破工艺，能更好地破坏顶板的稳定及完整性，减少初次来压步距，避免老顶初次来压对综采工作面支架造成严重损坏，形成飓风，保证初次来压期间工作面的安全生产。
关键词：深孔预裂爆破；强制放顶；初采
一、工作面概况
12206工作面为陕西省神木市天瑞煤矿2-2上煤层综采工作面之一，煤层埋深33-172m，巷道掘进时均沿煤层的顶底板掘进；煤层老顶主要为厚层状细粒砂岩，次为中粒砂岩，属块状结构；顶板以直接顶为主，岩性主要为泥岩、泥质粉砂岩及薄层状细粒砂岩、粉砂岩等以粉砂质泥岩为主，属层状结构，一般厚度大于6m，最大厚度8m，裂隙不发育，抗压强度为14.26～19.89Mpa；伪顶主要为炭质泥岩。属于中等稳定顶板。煤层底板以粉砂岩为主，次为细粒砂岩、泥岩、砂质泥岩，一般不产生底鼓及变形现象，属中硬类底板。
12206工作面长度200m，回采长度1007m；自南向北推进，平均煤厚2.2m，煤层倾角0～5°。工作面切眼采用矩形断面锚网和锚索联合支护，切眼净宽7500mm，净高2600mm，净断面积18.2m2。
二、初采强制放顶工艺的选用
根据本矿井开采经验及矿井矿压资料，工作面初次来压步距一般为55-70m，工作面初次来压顶板垮落时，对工作面支架瞬间冲击力强，容易形成飓风，为缓解老顶初次来压的巨大载荷及人员、设备安全，故需考虑对顶板进行弱化处理，减小初次来压步距，使顶板尽早垮落，来保证工作面初采时的安全生产。
顶板弱化处理应主要以破坏顶板稳定性、完整性为前提，结合本矿地质资料，根据直接顶及老顶的厚度对放顶方案进行深孔爆破设计，确保放顶效果，深孔爆破技术有液态二氧化碳致裂技术、炸药预裂爆破、水力扩孔、水力压裂等，由于本矿井属于低瓦斯矿井，无瓦斯涌出、突出，顶板稳定，结合各种爆破技术的优缺点及经济性，故选用炸药深孔预裂爆破技术对顶板进行弱化处理。
三、预裂爆破强制放顶工艺
1、强制放顶设计
12206工作面两顺、切眼为锚杆和锚索联合支护，在安装支架的同时，将切眼内锚杆、锚索的托盘全部卸下，以去除锚杆、锚索对顶板的支护作用。
炮眼布置：炮眼布置在14304综采工作面切眼中，炮眼沿切眼中线布置，间距为10m，平行工作面切眼，呈“一”字型分布，倾角为30°，深度分别为22m，28m、34米、共布置20个。(详见图3-1)
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图3-1炮眼布置设计图
2、材料设备及爆破参数
（1）炮眼采用ZYJ-800/160架柱式回转钻机（双柱）施工，钻头采用φ85毫米合金钢钻头，成孔直径为φ90mm。
（2）炸药采用水胶炸药，药卷规格为φ70×400mm，雷管采用煤矿许用毫秒延期电雷管（1、2、3段），联线方式为并串联，即炮眼口的两个雷管为并联，炮眼之间为串联，起爆方式采用延期电雷管引爆导爆索，由导爆索引爆炸药，起爆器型号为MBZ-200型，装药系数为0.6，每米炮眼装药量3.57kg，炮泥系数为0.4，炮泥采用黄泥制作。
（3）爆破参数详见图3-2爆破图表
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图3-2爆破图表
四、施工方法
1、施工主要工序流程
将PVC管按照要求提前锯成2米一根，并按照要求开始装药→运输下井→向炮眼内装药→填装炮泥并封堵→联线→清点工作面撤离人数→放炮。
2、炮眼采用连续偶合方式装药，并采用双雷管，双导爆索引爆，其中一根导爆索引至炮眼底部，另一根导爆索与炮眼外侧第一个药包连接，每一根导爆索均采用雷管起爆，两个雷管在孔内采用并联连接，并用木塞固定，放炮母线必须绝缘良好，并且悬空吊挂。
3、工作面设备安装完毕，回采推进4m后装药，装药前必须清净炮眼，装药用φ75×2000mm木制炮棍将药卷装入炮孔内，根据炮孔长度确定导爆索长度，导爆索只能用快刀切割，严禁冲击挤压，药包要推至底部，装紧装实，黄泥要充填密实，装药完毕后立即放炮。
4、严格按照设计要求施工，并采取湿式打眼，装药和放炮前必须切断工作面和顺槽所有电源。由于装药量大，故要求警戒距离和放炮距离不小于500m。
5、图4-1装药结构图
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四、爆破效果及经验总结
1、爆破效果
12206综采工作面在支架后进行深孔预裂爆破，顶板出现了裂隙，从工作面支架架间缝隙及工作面上下隅角处对老塘进行观察，冒落集中在工作面的中部，冒落长度约为125m左右；工作面推进25m时，顶板全部冒落，支架后部空间被冒落的矸石充填密实，实现了顶板预裂的目的。在初采放顶后，工作面回采推进过程中，老顶周期来压步距基本稳定在35m左右，未出现切顶、压架、瓦斯瞬间涌出及飓风现象。
2、经验总结
(1)根据直接顶、老顶岩性和厚度，因地制宜地确定孔深和间距，有效地降低了初次来压顶板垮落带来的危害，减少了对工作面设备、人员的危害。
(2)保证深孔爆破的效果关键是炸药的威力充分发挥，各段药卷之间彼此接严，封土封泥的质量必须得到保证，最好采用专用的炮眼封泥材料。
(3)炮眼设计时，炮眼最小抵抗线的距离必须视顶板岩性给出合理的值，保证预爆破的效果，使爆破产生的能量充分作用于顶板岩石。
(4)设计炮眼时，对炮眼的位置要充分考虑，以免因炮眼位置位于支架正上方而造成支护设备损坏。
五、结束语
12206工作面深孔预裂爆破强制放顶，施工实施过程中严格按照设计方案进行，有效的破坏了顶板的稳定性及完整性，缩短了工作面初次来压步距，达到了设计及预期的效果，确保了工作面设备及人员的安全，在今后的生产工作中，应持续摸索结合本矿井的特点，对深孔预裂爆破进行改进，在确保爆破效果的同时降低爆破带来的危害，使深孔预裂爆破工艺在煤矿生产初采期间起到更好的作用。