吕建为 刘 健 盛 立 李国锋

（1.中国矿业大学矿业工程学院，江苏省徐州市，221008；2.兖矿集团有限公司生产技术部，山东省邹城市，273500；3.兖州煤业股份有限公司东滩煤矿，山东省邹城市，273512）

综放工作面切眼深孔爆破处理顶板及回收顶煤技术

吕建为1，2刘 健1，3盛 立1李国锋3

（1.中国矿业大学矿业工程学院，江苏省徐州市，221008；2.兖矿集团有限公司生产技术部，山东省邹城市，273500；3.兖州煤业股份有限公司东滩煤矿，山东省邹城市，273512）

介绍了东滩煤矿在14310综放工作面切眼实施深孔爆破处理顶板，提高煤炭资源回收率，实现切眼顶板安全垮落及提前放煤所采取的措施。

综放工作面 切眼 深孔爆破 强制放顶

为了使直接顶在工作面推出切眼后能够垮落，实现综放工作面出切眼锚网区后，能够回收顶煤以减少资源损失，东滩矿进行了爆破处理综放面切眼顶板以提高煤炭回采率的尝试。

1 试验工作面地质概况

东滩煤矿14310（东）工作面位于十四采区最北部，轨道巷走向长972.74m，运输巷走向长938.51m，工作面倾斜宽261.8m。工作面回采3＃、3上、3下煤层，平均煤厚8.75m，内生裂隙发育，参差状断口，条带状结构，以暗煤为主，夹镜煤条带，煤层硬度中等。采用综放采煤工艺，割煤高度为3.7m，采放比为1∶1.378。

表1 14310（东）回采工作面煤层顶底板岩性特征

14310（东）回采工作面煤层顶底板岩性见表1。根据东滩矿综放面的矿压观测资料，相邻工作面同煤层矿压实测值直接顶初次跨落步距为13～18m，老顶初次垮落步距为40～55m，周期来压步距为10～20m。两巷支承压力超前影响范围预计为30～80m。

2 爆破参数确定

2.1 炸药爆炸形成裂隙圈半径的计算

根据爆破理论，炸药爆炸后，形成的裂隙圈的半径为：

其中P2为孔壁初始冲击压力峰值（MPa），

式中：ρ0——炸药密度，10kN／m3；

ν——泊松比，0.25；

D1——炸药爆速，水胶炸药为4150m／s；

σT——岩石的抗拉强度，4MPa；

a——应力波衰减指数，a＝2－b＝1.67；

n——压力增大倍数，取12；

rc——药卷半径，取13mm；

rb——钻孔半径，16mm。

将以上参数代入式（1）和式（2），得孔壁初始冲击压力峰值P2为7432.3MPa，裂隙圈半径Rp为753mm。

即炮眼直径为ø32mm，炸药药卷直径在ø26mm的情况下，炸药爆炸后形成的裂隙圈半径为753mm。

2.2 钻孔间距、深度的确定

由于爆破形成的裂隙圈半径为753mm，为了在直接顶沿工作面形成一条破碎裂隙带，需要钻孔爆破后形成的裂隙圈能连接起来，故钻孔间距应为2Rp，即1.51m。考虑实际工作面支架架间距为1.5m，因此取炮眼间距为1.5m。

本次预裂对象主要为顶煤，故钻孔深度必须超过最大顶煤厚度，从施工考虑选取钻孔角度为75°。经计算，钻孔深度为5.95m。为确保爆破效果，促使直接顶及时垮落，工作面炮眼深度确定为7m。如图1所示。

图1 工作面钻孔深度

2.3 装药、爆破方式

每孔装药长度为4.5m，采用乳化炸药，装药装在孔底；每孔炸药由4～6发延期时间不超过130ms的同段位毫秒延期电雷管引爆，孔内雷管均匀布置、并联起爆。未装药段用塑料炮塞、炮泥、水炮泥封严、封满。炮眼结构见图2。

图2 炮眼装药图

炮眼的封孔长度为2.5m。封孔采用黄泥封孔，封孔必须封严、捣实。联线方式为孔内并联，孔间串联。同时起爆孔数根据现场装药情况决定，但最多一次起爆不超过10个孔。爆破范围在工作面6＃支架至170＃支架之间。

3 爆破处理后顶煤回收情况

工作面推进3m后，就有顶煤冒落，推进5.7m时，全范围架后顶煤垮落，局部架后见顶板岩石，推进9.8m时，工作面直接顶全部垮落。

工作面初采损失为9.8m，动用储量29802t，回采率达到81.01%，比不进行爆破处理切眼顶板情况多回收煤炭约4800t。

4 爆破处理后顶板垮落情况及超前压力影响

（1）通过初采期间矿压观测，14310（东）综放面的直接顶垮落步距轨道巷侧5.7m，中部9.8m，运输巷侧7m，比未实施爆破的同煤层实测值显著减少。

（2）工作面老顶初次来压步距。轨道巷为49.5m，中部为36.75m，运输巷为23.5m，平均36.58m（包括开切眼 宽度8.5m），比未实施爆破的同煤层实测值稍有减少。

（3）周期来压平均步距为13～19m，和未实施爆破的同煤层实测值吻合。

（4）运输巷超前影响范围30m，剧烈影响区域20m；轨道巷超前影响范围70m，剧烈影响区域45m。剧烈影响区域小于未实施爆破的同煤层实测值，实施切眼深孔爆破，对缓解初采压力显现有一定作用。

5 结论

实际应用结果表明，深孔爆破处理综放面切眼顶板取得良好效果。

（1）可以减小直接顶的垮落步距。

（2）减少综放面初采损失，提高煤炭回采率，产生巨大经济效益。

（3）可以减小矿山压力在工作面初采期间的影响范围及影响程度，对初采工作面顶板及上下巷道超前支护具有积极作用。

（4）合理确定爆破参数，深孔爆破处理综放面切眼顶板是安全可行的。

[1] 刘文.大同“两硬”综放工作面顶煤注水一爆破联合弱化技术[J].中国煤炭，2011（6）

[2] 邢书仁，肖力，张锦鹏.煤层预裂爆破复合型宏观裂纹扩展的断裂理论分析[J].中国煤炭，2010（10）

Practices on long－hole blasting in roof treatment of open－off cut in full－mechanized caving face and top－coal recovery

Lv Jianwei1，2，Liu Jian1，3，Sheng Li1，Li Guofeng3
（1.School of Mining，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu 221008，China；2.Production and Technology Department of Yankuang Group，Zoucheng，Shandong 273500，China；3.Dongtan Coal Mine of Yanzhou Coal Mining Company Limited，Zoucheng，Shandong 273512，China）

In order to increase coal recovery rate，long－hole blasting technology was used in roof treatment in Dongtan coal mine 14310full－mechanized caving face open－off cut，Accumulated experience was researched and studied on how to realize roof caving safety and take effective measures before coal caving.

full－mechanized caving face，open－off cut，long－hole blasting，forced caving

TD823.97

B

吕建为（1969－），男，高级工程师，山东科技大学工程硕士，现任兖矿集团生产技术部副主任工程师兼采煤科科长。1992年参加工作至今，一直从事矿井采煤生产技术管理工作，发表专业论文多篇。

（责任编辑 张毅玲）