郭建明

（山西潞安化工集团左权佳瑞煤业有限公司，山西 左权 032600）

1 工程概况

山西潞安集团左权佳瑞煤业有限公司15101 工作面井下位于一采区，工作面倾斜长452～464 m，走向长度为150 m。工作面开采15#煤层，煤层平均6.62 m。工作面顶底板岩层特征如图1。15101工作面采用综合机械化放顶煤采煤方法，采高3.0±0.1 m，放煤高度3.33 m，循环进度0.8 m，一采一放。根据工作面顶底板岩层特征可知，煤层较为致密，节理裂隙不发育，工作面基本顶属于坚硬顶板，为防止坚硬顶板回采期间悬顶面积过大，提升顶煤回收率，进行工作面坚硬顶板预裂弱化技术研究。

图1 煤层顶底板岩层特征图

2 顶板深孔预裂技术

坚硬顶板岩层在工作面回采后，由于其自身承载能力较强，难以垮落，工作面开采过程中存在着顶板悬顶过长的特征，必须改变影响坚硬顶板难垮落的因素。目前针对坚硬顶板最常用的处理措施为采用深孔预裂爆破技术，通过爆破的方式提升顶板岩层中裂隙的发育程度，进而使得顶板岩层在矿压作用下更易于垮落。深孔预裂爆破方案中设计的主要参数包括炮孔直径、深度、间距及封孔长度、方式等[1-3]。本文主要对炮孔间距、炮孔直径、顶板处理高度、装药结构进行详细设计与分析。

（1）炮孔间距。根据爆破相关的理论研究可知，当炸药采用不耦合装药时，压碎圈半径Rc和裂隙区半径Rp的表达式分别为[4]：

式中：σcd、σtd分别为岩体的单轴动态抗压强度和单轴动态抗拉强度；ρ0为炸药的密度；Dv为炸药爆速；lc为装药轴向系数，取lc=1；……