马海胜

(山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司，山西 晋城 048214)

1 工程概况

1301工作面为玉溪煤矿首采工作面，根据玉溪煤矿1301工作面辅助运输巷道顶板岩层结构钻孔窥视结果可知，3号煤层顶板从下至上依次为平均厚度2.4 m的泥岩(直接顶)、5.3 m的中砂岩(老顶)、7.4 m的泥岩，强度均大于60 MPa(见表1)，属于坚硬不易垮断岩层。初采前可能发生顶板不易垮落的现象。因此提前实施顶板预裂，对改善工作面通风条件、防止初采期间顶板大面积垮落时工作面瓦斯超限及减弱对支架的冲击破坏性都有重要的现实意义。

表1 3号煤层及顶板岩石力学参数

2 预裂爆破设计

根据地质资料及顶板岩层钻孔窥视结果，3号煤层老顶岩层为主要弱化处理对象，选用深孔预裂爆破方法对其进行弱化处理[2]。

2.1 炮孔布置

结合地质资料，在开切眼内布置预裂孔20个，从回风巷1向胶带运输巷方向分别用编号1～20表示，每4个钻孔为一组，其中3个装药，1个为备用孔。施工炮眼总长440 m；装药总长度217.5 m，炸药用量650 kg；封泥长度112.5 m。第1～2组为第一茬，3～5组为第二茬，分两次装药与爆破，见图1。

图1 炮眼布置示意(m)

2.2 主要设计参数

顶板处理最大垂直高度11 m；孔径75 mm；炸药密度1 194.265 kg/m3；炸药爆速2 800 m/s；封泥长度7.5 m；破碎区半径平均为0.6 m；裂隙区半径平均为3.1 m；孔距为每组内5.0 m；炮孔角度(水平仰角)为30±2°。

2.3 预裂爆破材料

爆破所用设备及材料见表2。

表2 爆破所用设备及材料

3 老顶断裂极限跨距分析

3.1 老顶所承受的覆岩载荷

(1)

式中：n为老顶之上岩石层数；hi为各岩层的厚度，i=1，2，…，n；γi为各岩层的体积力；……