坚硬顶板弱化技术在22118工作面中的应用

2019-05-07韩敏

山东煤炭科技 2019年4期

韩敏

（潞安集团潞宁煤业有限责任公司，山西忻州 036700）

1 工作面概况及冲刷带特征

22118工作面开采侏罗系大同组上部的2#煤，煤层厚度范围为0.6～5.0m，平均厚度4.0m，煤层倾角为2～4°，平均倾角3°。煤层直接顶为10.2～11.41m厚的泥岩与粉砂岩，并呈现出相互交替特征；基本顶为厚为9.4～11.8m的砂岩、细砂岩，长石、石英为主，钙质胶结，致密完整。该工作面在回采过程中极易形成大面积的悬顶，不易垮落[1]。因此，有必要对22118工作面顶板进行弱化处理。

工作面风巷及切眼导巷掘进过程中，距切眼440m处揭露异常区，走向影响长度440m，在该段古河流冲刷严重地段，煤层较薄，其最薄处为全岩巷，该异常区为受古河流冲刷影响煤层变薄或缺失现象[2]。在22118工作面最终形成后，为旧切眼100m，回风联巷440m，新切眼132m。

2 顶板弱化处理方案

2.1 旧切眼顶板弱化处理

2.1.1 切眼内深孔爆破参数的确定

为保证22118工作面的安全生产，需要对工作面切眼和风、运两巷进行强制断顶。根据采高、岩石碎胀系数确定岩石处理高度为[3]：

式中：

M-采高，取值4.5m；

K-碎胀系数，取值1.3。

22118工作面旧切眼顶板弱化主要分为两个部分：一是切眼深孔爆破；二是回风联巷内深孔爆破。

旧切眼深孔爆破主要布置21个炮孔，分别为A、B、C、D1～D5、E1～E7、G、H、M1、M2、N1、N2炮孔。其中A、B、C、D1～D5、G、H布置在切眼靠近老塘侧，距切眼靠老塘侧煤墙距离500mm，E1～E7布置在距D排孔1m的平行线上，旧切眼深孔爆破炮孔布置如图1所示。

图1 旧切眼深孔爆破炮孔布置图

E排孔E1～E7孔口间距15m，E1与运巷下帮间距17.5m，E6与E7孔间距13.5m，与风巷上帮10.7m。所有炮孔与切眼轴线呈60°向下山方向钻进。N1、N2和M1、M2炮眼分别布置在运巷、风巷超前支护段内沿着巷道中线间距7.5m且平行于两巷并向老空方向钻进，炮孔仰角、深药、装药参数见表1所示。

表1 切眼深孔爆破切眼内N孔、M孔炮孔参数

2.1.2 顺槽内深孔爆破参数的确定

运巷与回风联巷内的深孔预裂爆破，沿巷道走向间隔布置，每两组炮孔中心间距18m，运巷第一组炮孔位置与回风联巷第一组炮孔位置要对齐，两巷的第一组B孔距离切眼里帮均为18m，运巷每组有3个炮孔，分别为A、B、C孔，回风联巷每组炮孔有6各炮孔，其中D1、D2、D3孔均匀布置分布在两组炮孔的中间，两巷的A、B、C三孔间距均为0.5m。距顶板1m位置，两巷深孔爆破打眼方向分别垂直于煤墙。

初次布置炮孔，由测量组挂线确定位置，回风联巷第一组炮孔与运巷第一组炮孔位置一定要对应，在以后的施工应确保两巷炮眼位置对应，顺槽爆破炮孔参数见表2。

表2 顺槽爆破炮孔参数

2.2 新切眼顶板弱化处理

2.2.1 新切眼内深孔爆破参数的确定

随着22118工作面的正常回采推进，新切眼内需进行强制断顶作业。新切眼深孔爆破炮孔布置如图2所示。

图2 新切眼深孔爆破炮孔布置图

新切眼深孔爆破主要布置22个炮孔，其中A、B1～B8、E1～E9、G、H布置在切眼靠近老塘侧，距切眼靠老塘侧煤墙距离500mm，E1～E7布置在距B排孔1m的平行线上。A孔位置在回风联巷的上帮处，A与B1孔孔口间距15m，B1～B8孔口间距15m，G与B8孔口间距12m，G与H孔口间距3m，H孔距上帮1.2m。E排孔E1～E8孔口间距15m，E1与运巷下帮间距11.7m，E9与E8孔间距13.5m，与风巷上帮间距10.2m。

沿着巷道中线间距5m且平行于两巷并向老空方向钻进，所有炮孔与切眼轴线呈40°向下山方向钻进，炮孔参数如表3所示。

表3 新切眼深孔爆破炮孔参数

2.2.2 顺槽内深孔爆破参数的确定

新旧切眼合并后，在运巷与回风巷内的深孔预裂爆破，沿巷道走向间隔布置，每两组炮孔中心间距18m。经计算，风巷第一组炮孔B孔位置距离切眼里帮为10m，故运巷要与风巷内的炮孔严格对齐。运巷每组有3个炮孔，分别为A、B、C孔，回风联巷每组有6个炮孔，分别为A、B、C、D1、D2、D3孔。其中D1、D2、D3孔均匀布置在两组炮孔的中间，两巷的A、B、C三孔间距均为0.5m。距顶板1m位置，两巷深孔爆破打眼方向分别垂直于煤墙。顺槽爆破炮孔参数见表4。