巨厚煤层爆破切顶初采初放技术应用研究.pdf

892023 年第 8 期王 帅：巨厚煤层爆破切顶初采初放技术应用研究收稿日期 2022-12-24作者简介 王帅（1992），男，山西临汾人，2018 年毕业于西安科技大学采矿工程专业，硕士，工程师，现从事采掘管理技术工作。巨厚煤层爆破切顶初采初放技术应用研究王 帅（陕西彬长胡家河矿业有限公司，陕西 咸阳 713600）摘 要 为确保胡家河矿 401106 工作面在初采初放及正常回采期间顶板及时垮落，依据工作面具体的工程地质条件设计松动爆破方案，通过现场调研、微震监测、液压支架载荷监测等手段研究矿压显现规律。结果表明：工作面初采步距为 46.4 m，初次来压持续距离 16.2 m，液压支架工作状态良好，除上下隅角顶煤未冒落外顶煤全部垮落，应用效果较好。关键词 采煤；巨厚；初采；松动爆破 中图分类号 TD327.2 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.08.030Research and Application of Blasting and Roof Cutting Initial Mining and Initial Releasing Technology in Extremely Thick Coal SeamsWang Shuai(Shaanxi Binchang Hujiahe Mining Industry Co.,Ltd.,Shaanxi Xianyang 713600)Abstract:To ensure that the roof of the 401106 working face of Hujiahe Mine collapses in a timely manner during the initial mining and initial releasing and normal mining period,a loosening blasting scheme is designed according to the specific engineering geological conditions of the working face.The law of mine pressure manifestation is studied through on-site research,microseismic monitoring,hydraulic support load monitoring,and other means.The results show that the initial mining step distance of the working face is 46.4 m,the initial pressure duration distance is 16.2 m,and the hydraulic support is in good working condition.Except for the top coal at the upper and lower corners that does not fall,all the top coal falls,and the application effect is good.Key words:coal mining;extremely thick;initial mining;loosening blasting王 帅：巨厚煤层爆破切顶初采初放技术应用研究1 工程概况陕西彬长胡家河矿业有限公司 401106 工作面为 401 盘区第 6 个工作面，工作面走向长度 1747 m，倾向长度 200 m，可采长度 1492 m（平距），采用长壁分层综合机械化放顶煤开采，全部垮落法管理顶板。工作面北侧为 401105 综放工作面（已采），间隔 35 m 保护煤柱，南侧为 DF5 断层保护煤柱，西侧为 401 盘区三条盘区大巷保护煤柱，东侧为河流冲刷区域。工作面开采 4 号煤层，赋存稳定，厚度 12.827 m，平均厚度约 23 m，总体趋势从西南侧向北东侧逐步变薄，最薄处为 B3 钻孔附近，上分层平均可采厚度约 15.2 m。煤层底板埋深 592810 m，总体趋势从工作面西侧向切眼逐渐增大，工作面中间区域向两顺槽逐渐增大。为确保401106 工作面在初采初放及正常回采期间切眼顶板和两顺槽上下隅角及时垮落，需在工作面初采前和推采期间分别对切眼及两顺槽实施切顶爆破对顶板进行松动处理。2 爆破切顶施工方案设计2.1 工作面切眼切顶爆破初采前，将工作面液压支架及前刮板输送机调整成直线后，在工作面架间前梁处施工炮眼，进行装药爆破，切顶炮放完后，工作面进行初采割煤作业。401106 工作面 40#架至 116#架在每架架前梁架间隙中布置单炮眼，炮眼深度为 10 m，炮眼与垂直方向呈 10夹角偏向采空区侧布置，施工至 116#架最外侧，共计施工 77 个；机头端头架及超前架段不施工爆破孔；距机尾 116#架 3 m 处，前溜机尾处施工炮眼，炮眼深度 10 m，间距 1.5 m，上隅角共计布置 12 个孔，总计共施工 89 个炮眼。401106902023 年第 8 期回风巷侧顶煤较薄，必须保证钻孔施工至岩层内1 m。钻孔布置如图 1。炸药采用 32 mm200 g 煤矿许用三级乳化炸药，雷管采用毫秒延期电雷管。施工机具：MQT-120/2.8 气动锚杆钻机。封孔方式：采用黄泥进行封孔。爆破方式为一次装药，一次起爆。图 1 切眼顶板爆破钻孔布置示意图（mm）2.2 两顺槽切顶爆破工作面切眼爆破完成后，工作面正常推采期间开始施工两顺槽切顶爆破孔。具体方案如下：钻孔布置于 401106 工作面运输巷超前架、回风巷防冲超前架外侧及副帮侧。布置方式：钻孔共分为 A 组孔与 B 组孔，其中 A 组孔每组 3 个，孔间距 1 m，孔深为 7 m，与垂直方向呈 15夹角向副帮侧倾斜，距副帮 500 mm；B 组孔每组 5 个，孔间距 1.35 m，孔深为 7 m，与垂直方向呈 15夹角向采空区方向倾斜，正帮及副帮侧孔分别距帮 100 mm。A 组孔与 B 组孔间距为 1 m，孔径均为 42 mm。401106 回风巷侧顶煤较薄，必须保证钻孔施工至岩层内1 m。钻孔布置如图 2。图 2 两顺槽切顶钻孔布置3 工作面初次来压监测分析3.1 顶板垮落情况401106 工作面初采前期准备到位后，4 月 26日4 月 28 日，工作面重载调试。5 月 2 日零点班开始割煤生产，每天按不超过 4 刀组织生产。工作面在初采推进7.2 m后顶板中部顶煤开始局部冒落，冒落高度在 2 m 以下；工作面推进 8.8 m 时，工作面 33#109#顶板垮落；推采 18.4 m 时，除上下隅角顶煤未冒落外，2#114#架后顶煤全部垮落，充满采空区。初采初放期间采空区的顶板垮落时，对工作面支架未造成损害。本次初采初放工作，401106 工作面于 5 月 20 日进入初次来压阶段，5 月 22 日来压强度有所降低，持续至 5 月 24 日初次来压结束，结束里程 63.4 m（运输巷 61.8 m、回风巷 65 m）。401106 工作面初采步距为 46.4 m，初次来压持续距离 16.2 m，经验范围为 47.263.4 m。3.2 微震数据分析401106 工作面内共布置 4 个微震探头、2 个拾震器、1 个 ARP2018 型地面微震探头1-2，共同对工作面初采初放期间微震事件进行监测。401106 工作面回采以来，通过对微震监测系统能量、频次进行分析可知：5 月 17 日能量和频次均有所上升，能量由 5 月 16 日的 3.8104 J 升高到 5月 17 日的 6.4104 J，升高 168.4%，频次由 11 次升高至 39 次，升高 354.5%，且井下现场“煤炮”频繁；直至 5 月 20 日微震能量和频次居高不下，工作面开始进入能量释放阶段，开始出现初次来压的前兆信息；5 月 22 日微震能量及频次有所下降，来压强度减弱；5 月 24 日后微震能量及频次低于来压前正常生产水平。图 3 微震能量、频次分布图3.3 支架工作阻力数据分析401106 工作面从 4#支架开始每 5 台支架安装 1台支架工作阻力监测压力分机，共计安装 23 台3-4。通过对 29#、59#、89#支架阻力监测曲线进行分析，详见图 4，发现 5 月 20 日（回采里程 46.4 m）开始912023 年第 8 期王 帅：巨厚煤层爆破切顶初采初放技术应用研究29#49#支架工作阻力上升，并始终保持在 6000 kN以上（5 月 20 日上午 7：4321：03），5 月 20 日21：03至5月21日开始59#89#支架工作阻力上升，并始终保持在 8000 kN 以上，直至 5 月 24 日 06：00整 59#支架下降至 6000 kN 左右。由此分析可知，工作面于 5 月 20 日开始进入初次来压阶段，401106 工作面初次来压范围为中部（29#液压支架至 89#架范围），5月24日支架工作阻力开始下降至6000 kN左右，现场煤炮减少、压力降低，表明工作面初次来压结束。初次来压期间液压支架工作状态良好，均未超出其额定工作阻力 1000 kN。（a）29#综采液压支架 （b）59#综采液压支架（c）89#综采液压支架图 4 液压支架工作阻力曲线图4 结语为确保 401106 工作面在初采初放及正常回采期间切眼顶板和两顺槽上下隅角及时垮落，在工作面初采前和推采期间分别对切眼及两顺槽实施切顶爆破对顶板进行松动处理。结合工作面具体工程地质条件设计详细的切顶爆破方案，工作面实际生产期间通过现场调研、微震监测、液压支架载荷监测研究表明，401106 工作面初采步距为 46.4 m，初次来压持续距离 16.2 m，液压支架工作面状态良好，未出现超出其额定工作阻力的现象，除上下隅角顶煤未冒落外，2#114#架后顶煤全部垮落，充满采空区。【参考文献】1 李修冠，张向阳，张懿，等.坚硬顶板特厚煤层初采初放卸压控制及回采率分析研究 J.矿业研究与开发，2022，42（06）：20-28.2 刘乙霖，马嘉伟.大采高厚坚硬顶板巷道定向爆破切顶卸压技术研究 J.煤炭工程，2022，54（03）：50-55.3 张志伟.斜沟矿 23105 综放工作面初采初放安全技术措施 J.当代化工研究，2021（11）：69-70.4 殷泽宇，张磊.水压预裂技术在综放工作面初采初放中的应用J.山西焦煤科技，2021，45（01）：4-8.（上接第 88 页）落，二次支护实现围岩全断面注浆封堵，使围岩与浇注体镶嵌为一体，提高筒壁整体稳定性。4）简化了施工工序。回风立井采用长段掘砌施工工艺，实现了立井掘进与筒壁支护平行作业，简化了施工工序，提高了施工效率。5 结语古城煤矿对回风立井施工及支护工艺技术进行优化，提出了长段掘砌施工工艺、分段式金属模板砌筑支护技术。通过实际应用效果来看，解决了深井施工效率低、施工难度大、排矸速度慢等技术难题，提高了筒壁围岩支护效果。同时，通过大功率双筒提升机、回转抓岩机、吊装盘等设备配合施工，提高了井筒施工自动化水平，降低了劳动作业强度，取得了显著应用成效。【参考文献】1 张吉星.深立井井筒快速施工技术应用 J.内蒙古煤炭经济，2020（06）：158+160.2 王晋.郑庄矿回风立井井筒施工优化方案 J.能源与节能，2020（03）：74-75.3 赵春光.煤矿立井井筒施工设备的布置 J.黑龙江科学，2020，11（06）：78-79.4 聂艳军.立井井筒快速施工装备及工艺研究 J.山东煤炭科技，2018（07）：12-13.5 侯岳.立井井筒快速施工技术研究 J.机械管理开发，2017，32（12）：174-175+177.6 邹佩国，任胜文.复杂水文地质条件下立井井筒施工及防治水技术的探索与实践 J.冶金管理，2022（21）：84-86.