魏光榮
 (中國神華能源股份有限公司神東煤炭分公司 上灣煤礦，內蒙古 伊旗 017209)

摘要:預裂爆破工程可減少老頂初次來壓步距過大造成的災害，在侏羅紀煤層中顯得尤為重要。論文針對上灣煤礦頂板特性，改進綜采強制放頂方案，采用深孔預裂爆破，提高了爆破效果，大幅地降低了初次來壓的強度和初次來壓形成咫風的可能性，達到綜采面安全回采的目的。
關鍵詞:綜采面;深孔爆破;炮眼布置;放頂煤
中圖分類號:TD235. 33文獻標識碼:B文章編號:1671-0959(2005) 07-0036-03
    神東公司北部區域的煤層都屬于淺埋藏、基巖較薄的近水平煤層，煤層的賦存條件好，頂板屬較穩定型。各井工礦主要以綜采為主，綜采工作面裝備大多為引進設備，工作面長一般在240 m以上，初次來壓步距較長，礦區曾發生過初次來壓頂板冒落形成的咫風傷人事故。為了縮短初次來壓步距，減少老頂初次來壓時的自然冒落面積，降低初次來壓的強度和初次來壓形成咫風的可能性，以及減小對工作面人員、設備、通風設施的威脅與破壞，上灣煤礦從第一個綜采面開始就借鑒了相臨礦井的初放經驗，組織實施深孔預裂爆破，到2005年的2月已實施了三個面的深孔預裂爆破，總結出一些切實可行的方法。本文主要介紹上灣煤礦51103綜采面的初放情況。
1地質條件
    地質構造基本形態為一單斜構造，地層走向為N W25º,傾向為S W65º ,傾角1-3º;斷裂不發育，褶曲表現為寬緩的坡狀起伏，局部煤層有沖刷，賦存條件極為簡單。含煤地層為中下侏羅統延安組。1 -2煤平均厚度為5.21 m。頂板屬較穩定型(11級11類頂板)，直接頂為泥質砂巖和泥巖，水平層理，致密塊狀(51103綜采面切眼處直接頂厚度0.8-2.4 m) ;老頂為中砂巖和細砂巖，暗灰色，波狀層理，塊狀結構，見圖1。綜采工作面為傾斜長壁布置，工作面長240 m，推進長度3554 m。

2基本原則及方案設計
2. 1基本原則
    以破壞頂板的完整性為前提，對初次來壓期間的頂板實施有效控制，使其盡早垮落;根據直接頂、老頂的厚度，設計放頂方案，盡可能使其符合頂板巖層斷裂失穩運動;充分利用礦壓顯現規律，為頂板控制服務;頂板處理高度的確定，應滿足冒落研石充滿或基本充滿采空區，對上覆巖層起支撐或墊層作用。同時，破壞老頂的完整性，使上覆巖層較易垮落，從而減弱了頂板垮落的沖擊強度。
2. 2方案設計
以51103工作面強制放頂采用深孔爆破為例:炮眼布置在距切眼中心線1.65m處，孔間距8000mm ,“一”字型分布，共布置26個炮眼，炮眼總長度為470 m，其中孔深15m的18個，孔深20m的4個，孔深30m的4個，垂深分別為8.17m.10.89m.16.34m，炮眼方位角為333º,傾角為33º。炮眼布置見圖2。

3施工方法
    炮眼采用MYZ－150型全液壓坑道鉆機施工，鉆頭為Φ85mm合金鋼鉆頭，成孔直徑Φ90mm。采用高威力水膠炸藥，藥包規格為Φ70 ×500mm，采用礦用毫秒延期電雷管，聯線方式為串聯，采用QL200。型強力起爆器配合延期雷管導爆索起爆，裝藥系數為0.6，每孔裝藥量分別為50kg、66kg , 100kg，炮泥裝填系數為0.4，總裝藥量1.5t。
    炮眼施工、裝配藥等工作需提前準備。炮眼施工完畢逐孔檢驗，編號記錄深度。藥包和炮泥、導爆索提前1d根據實際孔深裝入Φ75mm和Φ90mm的PVC管內并分別編號，同時準備好止滑塞和封口木塞。待工作面推進4.5－5.5m后，將爆破材料運至工作面，開始裝藥。每孔裝入預先準備好的藥和部分炮泥后，用止滑木塞防止下滑，然后手工用木炮棍填炮泥lm，并用木塞封孔。聯接雷管并懸掛放炮母線。
4實施要求
    1)提前1－2d清理工作面上下順槽的煤塵，并將浮煤清理干凈。
    2)裝藥前將工作面及上下順槽的水倉積水抽排干凈，工作面所有支架必須處于完好狀態，接頂良好，初撐力達到額定工作阻力的80％，超前支護必須符合作業規程要求，然后切斷工作面和順槽所有設備的電源。
    3)運送炸藥、導爆索及雷管的車底板要用木板襯墊，雷管、炸藥必須分開單獨運輸。運送前必須通知調度室，由調度統一安排，避開人員集中上下井時間。裝運過程必須有安監人員現場監控。
    4)裝藥前必須撤離工作面回風系統中的所有人員，并在能進入回風系統的地點設警戒。
    5)由于裝藥量大，警戒距離和放炮距離要求大于500m，放炮前必須由專人仔細清點人數。
    6)在放炮作業中嚴格執行“一炮三檢制度”和“三人連鎖放炮制度”。
    7)放炮完畢后，只有在工作面炮煙被吹散，有害氣體和粉塵濃度經檢測符合《安全規程》的要求，警戒人員由布置警戒的組長親自撤回后，其他人員方可進入工作面。
5爆破效果分析
    根據51103綜采工作面巖性和以前兩個綜采工作面的初放經驗，51103綜采面深孔預裂爆破進行了如下改進:①將預裂爆破孔由原來的20個孔增加為26個孔，切眼爆破長度由原來的192.58m增加為212.32m，并將炮眼中心線由距切眼副幫側2.5m改進為2.6 m;②改變預裂爆破孔深度，由原來統一孔深15m改變為4個孔深30m和4個孔深20m，其余18個孔深仍為15 m;③改進封口方式，將原來炮眼封口采用圓臺形木塞改進為圓臺倒楔形木塞，提高了炮泥的密封效果，增強了爆破效果;④改進了炮眼起爆順序，由于炮眼數量和裝藥量增加，為保證爆破安全性，由原來兩段順序起爆變為三段順序起爆。
    51103綜采工作面實施深孔預裂爆破后，支架后部空間被冒落的研石全部充填密實。工作面架后頂板自然形成一個長210 m左右、深6－7m的溝槽，實現了頂板預裂的目的。在51103工作面初采推進過程中未出現切頂、壓架和颶風現象。
6結論
    上灣煤礦經過幾次深孔預裂爆破的實施，積累了一定的經驗。
    1)根據上覆巖石的巖性和直接頂、老頂厚度，結合礦壓活動觀測資料，因地制宜確定孔深和間距，實施預裂爆破，有效地降低了綜采面老頂初次來壓的強度，減小了對綜采面人員的威脅和設備、設施的破壞。
    2)在裝藥組織上一定要嚴謹、細致，防止擠壞導爆索，封泥一定要密實，以提高爆破效果。
    3)如果炮眼較多，孔深不同，采用分段起爆可以提高爆破效果，保障作業安全。