平顶山天安煤业股份有限公司十三矿 河南平顶山 467000
摘要：本文针对综放工作面初采期间顶煤冒落不及时、采出率不高且遗落采空区的大量顶煤还有自燃发火隐患等问题，将深孔预裂爆破技术应用于平煤股份十三矿己15-17-13100综放工作面初采期间，通过实际应用及矿压监测表明，达到了弱化顶煤顶板、降低来压强度、减少顶煤损失、提高经济效益、保证安全生产的目的，对该煤矿其他综放工作面具有积极的推广意义和经济技术价值。
关键词：综初采期间；深孔预裂爆破；初次来压步距
引言
工作面上方若存在一定厚度的坚硬砂岩、砾岩或石灰岩，则该顶板称之为坚硬顶板。坚硬顶板如果不采取措施，容易发生大面积悬顶的情况，一旦大面积垮落，将给工作面带来强烈的矿压显现，造成支架压死、冒顶和片帮等，给煤矿生产带来极大的安全隐患。目前，解决坚硬顶板悬而不垮的措施有：定向切割顶板技术、定向水力压裂预裂和深孔预裂爆破等，其中深孔预裂爆破技术应用比较成熟。
1工作面概况
己15-17-13100综采工作面位于平煤股份十三矿己三采区，本工作面设计开采煤层为己15-17煤层，通过地质资料分析，该工作面范围内，己15-17煤赋存稳定，全区可采，煤层厚度平均5.20 m，普氏硬度系数f=2～3；煤层倾角5～15°，平均14°，工作面内煤层产状变化不大，总体趋势为西高东低，煤层总体走向为6°～56°，倾向为96°～146°。工作面内煤层直接顶为泥岩厚约0.78 m，f=3～4；基本顶为厚约12.42 m的厚层状砂岩组合，f=7～8；直接底板为泥岩，厚约2.16 m，f=3～4；基本底为细粒砂岩，厚约4.35 m，f=7～8。煤层顶底板情况具体见表1。为提高顶煤的冒放性，避免出现厚层基本顶大面积垮落，设计预裂爆破方案。
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2预裂爆破方案
2.1爆破器材的选用
由于本次深孔预裂爆破的主要对象为己15-1713100工作面的细粒砂岩顶板，结合细粒砂岩的岩石力学物理特性，本次深孔预裂爆破炸药选用煤矿许用三级乳化炸药和毫秒延期小于130ms的煤矿许用毫秒延期电雷管，各炮孔中并联安装两发同段雷管。
2.2炮孔深度
深孔预裂爆破的垂直炮孔深度通常根据煤岩体经爆破作用之后能够将采空区充满的垮落高度来确定，炮孔仰角为45°，炮孔长度为17m。
2.3炮孔直径设计
根据所使用炸药的规格参数以及现场工程实践经验，结合己15-1713100工作面顶板岩性状况，钻机选用ZLJ-350型矿用坑道钻机，炮孔直径为75mm。
2.4炮孔间距设计
深孔预裂爆破主要是通过爆破作用形成破碎区使得岩石中的弱面和裂隙逐步发展来达到弱化坚硬顶板的目的，根据以上分析可以得出炮孔间距必须要根据破碎区的直径来确定。
2.5顶板预裂在
己15-1713100综放工作面上下两顺槽和中部措施巷超前工作面煤壁前方30 m预裂放顶，通过对顶板围岩爆破强制切顶后，依据顶板围岩的松动膨胀系数，将采空区空间填满，以达到支撑采动空间的目的，解决工作面因悬空距离过大而产生的压力聚积问题。
2.5.1顶板处理高度确定
煤层厚度为h=5.2 m，设顶板崩落厚度为H，岩石碎胀系数取1.5，为保证冒落顶板能完全充填采空区，使如下公式成立：H×&=h+H，计算得：H=10.4 m。因此，初步确定综放工作面顶板岩层处理范围为沿工作面煤层顶板至上方10.4 m的垂直高度，根据矿压防治经验及数据验证确定顶板爆破处理高度为10 m。
2.5.2炮孔布置
在上下顺槽分别布置两个炮孔，中部措施巷布置五个炮孔，炮孔终孔间距为12.5 m，合计每排超前顶板预裂孔为九个，排距为30 m。2.5.3顶板预裂施工管理。炮眼采用2台ZDY-800型全液压坑道钻机施工，钻头为Φ75 mm合金钢钻头。综放工作面安装调整后，超前工作面30 m按照设计参数施工爆破孔。1号和9号钻孔在施工允许的条件下尽量靠帮墙布置。
2.6爆破措施
2.6.1炮眼清理
装药前使用长度（1.55m）铝合金管配合压风和水清理炮眼，逐根连接反复清理干净。最后使用压风将炮眼内的水全部吹出炮眼。
2.6.2装药
装药前先用专用探头（长180mm，直径70mm）进行捅孔，从孔口捅至孔底，以保证孔的直径尺寸同时避免被中途的小碎石绊住，然后将装好炸药的被筒用螺纹扣连接起来依次送入孔内。炸药使用专用深孔爆破药管，内装矿用二级乳化炸药，长度为0.8m，装药量为2kg。选用一支药管做引线药管，将2支同段雷管并联后装入被筒底部，雷管脚线与母线用防水胶布缠绕连接，同一段母线至少绕三圈并装入药管内，后将药管盖装上，并用透明胶布粘紧，防止装药时脱落。采用正向装药方式，眼底为带引绳的底药，中间为装满炸药的被筒，眼口为装两发同段并联雷管的起爆药管。根据炮眼深度确定药管数量，并在孔口预留满足要求的封泥长度。孔底见煤的炮眼要先装填一支装满炮泥的被筒，再装药管，以减少炸药爆炸能量向底部扩散降低爆破效果；全岩钻孔可直接装药。将引绳栓在第一支药管上，确保不会脱落，用胶带将引绳缠在第一支药管上。在装药管过程中，将大于炮眼深度1米的引绳拉紧顺着药管进入炮眼，保证引绳不打结。要将引线药管炮线理顺拉紧贴着炮眼壁，防止用铝合金管顶药管时将炮线捅断。确保炮线必须是一根完好无损的。
2.6.3封孔
装好药管后装填封泥，每次装填3-4块后使用铝合金管墩实后再装封泥封好。封泥长度要求为：炮眼深度小于6m不装药爆破，炮眼深度7m装药3m封泥4m；炮眼深度8m装药4m封泥4m；炮眼深度9m装药4m封泥5m；炮眼深度10m装药5m封泥5m；装药11m及以上使用6m封泥。2.6.4起爆装药完毕后使用雷管检测仪检测雷管确定可以正常引爆后，在保证一次爆破总药量不大于300kg的情况下，根据每孔装药量决定每组起爆孔数。起爆顺序：采取间隔施工炮眼并起爆的方式，两个炮眼为一组，孔间雷管串联连接。一组炮眼起爆后再施工中间剩余炮眼，依次类推。爆破作业前需在支架前梁下吊挂皮带进行防护。
2.7预裂爆破效果
综放工作面预裂效果较好，顶板随采随冒，冒落的矸石充填了采空区空间，防止了出现冒顶、工作面来压而压坏支架等现象，保障了工作面的安全开采，提高了顶煤的冒放性，增加了煤炭产量。
3结束语
通过将深孔预裂爆破技术应用于综放工作面初采期间，可以弱化顶煤与上覆顶板之间的稳定结构，达到了降低综放工作面初次来压强度、减少初采期间顶煤损失、提高采出率和经济效益、保证初采期间安全生产的目的，取得了显著的经济技术效果。
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