谢 超

（郑州煤电公司米村煤矿，河南省新密市，452394）

预裂爆破强制放顶技术在悬移支架工作面的应用

谢 超

（郑州煤电公司米村煤矿，河南省新密市，452394）

针对郑州煤电米村煤矿里28煤柱工作面在初放回采过程中，顶板坚硬，跨落不及时的问题，为降低顶板初次来压强度，通过采取预裂爆破强制放顶技术，消除工作面大面积悬顶带来的事故隐患。

悬移支架 回采工作面 坚硬顶板 预裂爆破 爆破弱化

1 工作面概况

米村煤矿里28煤柱工作面位于－150m水平28采区，工作面地面标高＋243.00～＋254.2m，工作面地下标高－139.0～－192.0m。工作面切巷长110m，采用倾斜长壁后退式开采，工作面采用ZH2000／16／24Z（Z）整体顶梁悬移支架支护，全部垮落法管理顶板。在初放期间采高在2.0m时，机头方向25m起至机尾段顶煤厚度为4.0m，回采后顶煤、伪顶垮落，采空区被煤矸围实；切巷机头段25m范围内，存在沿直接顶托煤皮（煤厚小于0.5m）现象，回采时，伪顶脱落后，出现直接顶不垮落现象。

2 存在的问题及分析

对直接顶出现不垮落现象进行了相关技术分析，有以下3方面原因：

（1）地质条件及成煤环境影响，该工作面直接顶板为砂质页岩，比较坚硬。

（2）受回采巷道布置影响，其悬顶处直接顶一端被采空区侧煤壁支撑，一端被回采帮煤壁支撑，另外一侧被运煤巷煤壁支撑，形成了被3方支撑的自然平衡拱。

（3）由于伪顶固结性差，松软破碎，易脱落，回采过程中，受到支架的反复升降、拉移等采动影响，支架顶部伪顶出现离层并脱落。一部分伪顶脱落后由煤壁和支架顶部间隙流入工作面，支架拉架后一部分留在采空区内，一部分伪顶落入采空区后，由支架后身挡板下部流入工作面输送机。

由于工作面回采后顶板不易及时跨落，在采空区内的直接顶距支架顶梁1.2m左右，造成采空区空顶、支架后部空帮和上方空顶的现象，采空区空顶高度最低为2.6m左右（落地浮矸至直接顶的高度），最高达到3.6m。根据里28工作面邻近采面回采经验分析，工作面直接顶初次垮落步距为10～13m，当工作面向前推进6m时，若不及时采取措施，随着工作面继续推进，当采空区空顶距离达到一定距离后，直接顶断裂垮落，将有可能发生大面积冒顶事故，故必须及时采取有效方案，解决直接顶板悬顶现象。

3 处理直接顶悬顶方案

方案一：降低工作面采高，在支架后方的挡矸板上安装宽1.1m、长1.6m胶带制作的挡矸帘，防止脱落的伪顶流入工作面，使脱落后的伪顶能把支架围严、围实。同时在每架支架的托梁和顶梁下方各增打1根加强柱和1根戗柱。工作面继续向前推进，直到顶板自动垮落。

该方案试行时，工作面采高降低到1.8m时（工作面净高为1.6m），作业空间较小，不利于安全生产和职工操作，再降低采高时，支架容易被压死，同时，采空区及支架上方仍存在大面积顶空现象，不能从根本上解决消除事故隐患，该方案不可行。

方案二：对工作面顶板进行强制放顶，在顶板上采取打眼爆破的方法把顶板切断，破坏其自然平衡拱。由于该工作面属于低瓦斯工作面，工作面正常生产期间，回风流瓦斯浓度在0.01%左右，因此预裂爆破放顶技术受瓦斯影响较小。

通过比较两种方案，决定采取方案二。

4 方案实施期间存在的难点及技术处理

4.1 悬移支架工作面预裂爆破的难点

（1）由于悬移支架工作面是采用金属顶梁护顶，支架与支架之间间隙仅有0.04m，且支架后部安装有挡矸板和调架油缸，人员站在切巷内通过支架间隙向采空区方向施工时，受支架间隙局限无法顺利进行，因此向顶板打眼时人员必须站在采空区内方能向顶板打眼。但由于采空区空顶面积较大、悬空较高，属于空顶作业，存在较大不安全因素。故要实现安全操作，确保万无一失，必须解决人员退路安全畅通问题。

（2）工作面采高为2.0m，伪顶脱落后，少部分流入工作面，造成支架采空区空顶高度在2.6m左右，最高达到3.6m。因此必须解决采空区空顶过高问题，便于打眼、装药、爆破等工作的操作。

（3）预裂爆破强制放顶工作在采空区侧作业，采空区属于微风区或无风区，并且存在有毒有害气体，因此要在采空区侧作业，必须解决采空区微风和无风问题。

4.2 预裂爆破的技术处理

针对悬移支架工作面预裂爆破强制放顶存在的问题，采取了以下措施：

（1）在工作面上车场进风巷的新鲜风流中安设了一台2.2kW的压入式局部通风机，由一条ø300mm风筒向工作面强制放顶段的采空区内供风。

（2）施工前选择3个能够保证人员退路畅通的合适位置，在采空区开设3个畅通的安全出口。经“敲帮问顶”确认顶板无异常后，在紧靠每架悬移支架后部位置采用坑木点杆支设信号点柱，在距工作面切顶线0.8～1.0m的位置，用坑木架设9个高2.0m、长1.5m、宽1.2m、呈“＃”型的木垛。在此基础上每间隔2个木垛支设1个木垛接顶，并在支架后部用单体柱配合坑木增打一梁三柱的抬棚加强对顶板的支护，在确保安全的情况下，人员站在1.2m高的木垛上进行打孔、装药和连线等工作。

5 预裂爆破强制放顶主要技术

（1）打眼前对施工地点和爆破地点附近的瓦斯浓度进行全面检测，当瓦斯浓度达到0.5%时，禁止打孔。

（2）用1台岩石钻机进行钻孔施工时，由机尾向机头方向进行，现场最多不超过3人，1人观山、2人作业，严格落实“敲帮问顶”措施。

图1 预裂爆破炮眼布置示意图

（3）炮孔布置成3排，两侧为辅助孔，中间为掏槽孔，排距0.8m左右，辅助孔间距0.5m、炮孔深2.5m。采空区侧的辅助孔方向偏向煤壁，煤壁侧的偏向采空区，与切顶线各成5°夹角，上仰角75°左右；掏槽孔方向平行切顶线，眼深2.8m左右，上仰角65°左右，见图1。

（4）炸药采用乳化炸药，采用合格的1～5段煤矿许用毫秒延期电雷管，总延期时间不超过130 ms，装药后剩余的炮孔用水炮泥封实。

（5）爆破前将采空区支设的接顶木垛拆除3～4层，同时拆除所增打的抬棚，防止抬棚和木垛支撑顶板，造成顶板垮落不及时影响爆破效果。同时，对支架顶部裸露的部分用煤袋或荆芭进行覆盖保护，防止岩石直接砸落在支架顶梁上损坏支架。

（6）爆破采用毫秒爆破，一次装药、一次起爆，由机尾向机头顺序正向爆破。

6 预裂爆破强制放顶注意事项

（1）要求现场配备1台保证安全起爆的放炮器，母线长度不小于300m。

（2）毫秒爆破必须采用串联，不得采用并联或混联。装配起爆药卷、爆破母线连接脚线、检查线路和通电工作，只准爆破工1人操作。

（3）爆破前由电工负责将采面所有电器设备停电闭锁，并严格落实停送电管理规定。爆破前用注液枪向爆破地点采空区侧空顶范围全断面充分洒水降尘，稀释有害气体。

（4）爆破时要严格执行“一炮三检制”和“三人连锁放炮制”，爆破地点附近20m范围内瓦斯浓度达到0.8%时，严禁爆破。

7 效果分析

（1）工作面预裂爆破强制放顶共打炮孔3排，掏槽孔18个，两边辅助孔34个，爆破后，破坏了顶板形成的自然平衡拱，顶板在爆破位置断裂垮落，并和原切巷顶板垮落段连在一起，垮落的岩石基本上充满了采空区，消除了大面积悬顶带来的事故隐患。由于提前采取了支架加固等防护措施，爆破和顶板垮落对支架造成的冲击不大，取得了较好效果，使工作面在短时间内恢复了正常生产，取得了较好的安全效益和经济效益。

（2）预裂爆破强制放顶工作是悬移支架工作面强制放顶工作的一次大胆探索，取得了较好的效果，为同类条件下的悬移支架工作面强制放顶工作积累了经验，对类似条件下的工作面强制放顶具有一定的借鉴和指导意义。

[1] 刘文.大同“两硬”综放工作面顶煤“注水－爆破”联合弱化技术[J].中国煤炭，2011（6）

Caving on suspended support working face by deep－borehole pre－cracking blasting technology

Xie Chao

（Micun Coal Mine，Zhengzhou Coal and Electric Co.，Ltd.，Xinmi，Henan 452394，China）

Aimed at the situation of hard roof and caving not in time during the mining on No.28coal column working face in Micun Coal Mine of Zhengzhou Coal and Electric Co.，Ltd.，the deep－borehole pre－cracking blasting technology was adopted to reduce the initial roof intension，and the hidden danger caused by large suspended roof was avoided.

suspended support，working face，hard roof，deep－borehole pre－cracking，precracking blasting，blast weakening

TD823.97

B

谢超（1962－），男，河南新密人，高级工程师，现任郑州煤电副总经理、郑州煤电米村煤矿矿长、党委副书记。

（责任编辑 张毅玲）