放顶煤工作面顶煤超前预裂技术应用

[摘 要]针对乌鲁木齐环鹏有限公司二井田煤矿放顶煤工作面开采时顶煤不易垮落、放煤难度大、煤炭回收率低等问题，提出了顶煤超前预裂技术，详细说明了顶煤超前预裂工艺和实施方案。

[关键词]顶煤工作面；顶煤超前预裂；工艺；实施方案

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0353-01

0 引言

厚煤层放顶煤开采技术在全国已成为成熟的应用技术，也是煤矿企业寻求发展的必由之路。改技术可提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，实现高产高效，为企业增加经济效益，提高职工的收入。但是在开采过程中，还存在难以解决的问题：当煤层埋藏较浅，硬度较大时，顶煤无法全部跨落，大面积悬顶，造成煤炭损失严重，回采率低；在老巷侧容易造成瓦斯积聚，遇自燃发火期较短的煤层时，还容易发火等危害，严重阻碍了企业正常运行。

本文以乌鲁木齐环鹏有限公司二井田煤矿的厚煤层放顶煤工作面为研究对象，进行顶煤超前预裂的实施方案研究。

1 工作面概况

1.1 煤岩特性

二井田煤矿正在开采的4号煤层为近水平厚煤层，倾角5～9°，平均厚度10.5m，埋深98m～145m。煤层顶板粗～中～细砂岩类，底板为粗、细砂岩，砂砾岩类，抗压强度较低，为易软化的较软岩石。

1.2 工作面布置

正在回采的4号煤层工作面位于4号煤层北翼中部，共布置2条顺槽：上部进风顺槽和下部回风顺槽。工作面长度为100m，推进长度约1200m。

1.3 采煤方法

工作面采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤方法，机采高度2.7m，放煤高度7.8m。顶板管理为全部垮落法。每日6个循环，循环进尺0.6m。

1.4 支护方式

工作面支护采用ZF5000/17/30G型放顶煤过渡液压支架，端头支护采用长度为1.0m的铰接顶梁配DW31型单体液压支柱支护方式。工作面运输顺槽和回风运输顺槽超前支护方式为DW25-250/100型单体液压支柱配π型钢梁（L=3000mm）双加强支护。

1.5 回采率

顶煤冒放性随着开采深度的增大而加强，一般情况下开采深度大于400m时，顶煤易于冒落，而本矿4号煤层埋深98m～145m，冒放性较差，且煤的硬度较大（2以上），因此顶煤仅能冒落3m所有，其余全部扔到老塘顶板上无法回收。因此如何提前弱化顶煤，提高顶煤回收率，是矿井急需解决的问题。

2 顶煤超前预裂实施方案

结合矿井工作面的布置和煤层情况，对工作面采用超前深孔爆破预裂技术弱化顶煤，具体工艺为：预裂爆破工作布置准备（准备工具、材料、设备并进行支护、设备检查）加强预裂爆破孔段支护施工超前预裂爆破孔回撤工具、设备、物料装孔爆破。

（1）超前预裂爆破方式

在距现工作面煤壁20m的回风顺槽和进风顺槽内向顶煤布置φ90mm扇形爆破孔，进行顶煤超前工作面正向爆破。

（2）超前预裂爆破孔布置方式

在距现工作面煤壁20m的回风顺槽和进风顺槽内向顶煤布置φ50mm扇形爆破孔，爆破孔间距10m，排距5.0m，终孔处距工作面煤壁15.0m，距上下顺槽煤壁15.0m。顺槽内每排共布置4个爆破孔，孔口间距400mm。

超前预裂爆破钻孔布置详见图1和图2。

（3）超前预裂爆破技术参数

①爆破孔排距5.0m，由北向南每隔5.0m布置一排，孔口距巷道底板1.2m以上。

②爆破孔间距：每排的炮孔间距为0.5m，上顺槽每排3个炮孔，下顺槽每排5个炮孔，在一个截面线上布置或错位布置，错距为0.5～1m。

③爆破孔炮头数：根据钻孔长度确定，每隔3m布置一个炮头。

④护巷煤厚：10.0m，爆破孔末端距顶板1.5m。

⑤距工作面煤壁15m爆破。

（4）装药方式

采用装药车或人工装药，正向装药，炸药为乳化筒装炸药，每10节炸药装一个炮头，每个炮头2发瞬发电雷管。

（5）封孔方式

采用封孔器封孔或采用人工封孔，使用不燃性黄土炮泥封孔。封孔长度不小于3m。

（6）连线方式

孔内并联，孔外串联，即孔内每个炮头2发雷管并联，孔外炮线串联。

（7）起爆方式及顺序

①起爆方式：采用100型发爆器一次性起爆，每排爆破孔一次起爆，每次爆破原则上不多于3排。

②起爆顺序：从北向南（从里往外）逐排起爆。

4 结束语

经过现场实施，上述方案大大地提高了顶煤的回收率，增加了经济效率。但该实施方案仍存在较大的改进空间，爆破孔间距、排拒及炸药量需根据实际顶煤冒落情况进行调整，争取达到最佳效果。

参考文献

[1] 李峰云，刘玉斌，肖刚.厚煤层放顶煤开采顶煤预裂技术研究[J].煤炭技术，2005，24（12）：31-32.

[2] 郝凤山，王文，陶明印，赵景德.放顶煤工作面顶煤预爆破弱化技术[J]. 煤矿开采，2005，10（2）：39-40.

作者简介

窦世文（1982-3），新疆呼图壁县人，工程师，2005年毕业于辽宁工程技术大学矿物资源工程专业，现主要从事煤矿设计和咨询工作。