工作面初采初放切顶爆破技术的研究与应用

工作面初采初放切顶爆破技术的研究与应用

一、设计背景

采煤工作面初次放顶由于步距较大，一般情况下会造成悬顶面积过大，直接顶的垮落不能充满采空区。从而导致风速减小、瓦斯积聚现象。同时，由于老顶不能及时断裂垮落，还会造成煤壁处矿山压力剧增，支架承受的顶板压力空前增加，严重时还会造成煤壁片帮、局部冒顶事故的发生。所以，必须采取措施使工作面老顶的压力提前释放。经过分析研究，采用工作面初采初放切顶爆破技术的应用能够有效解决以上问题。

二、设计方案

为保证初采时工作面推进之后大顶能够及时跨落，缩短初采时老顶来压步距，减少初采悬顶面积，可以提前对工作面切眼进行切顶工作。

1、切顶位置：切顶炮眼位于工作面切眼内，距离非回采侧巷帮200mm。

切顶眼布置断面图

切顶炮眼布置示意图

2、施工方式：

该方案需在工作面切眼形成后，支架安装之前进行。

首先在切眼非回采侧距离巷帮200mm的位置施工一排切顶炮眼。炮眼直径42mm，深8m，与顶板在竖直方向的夹角为15°向外倾斜。炮眼间距600mm。

3、爆破材料器材：

（1）三级煤矿许用水胶炸药。（2）煤矿许用毫秒延期/数码电雷管。

（3）O型聚能管。

4、爆破参数：

炮孔深度L=8m；炮孔直径φ=42mm；炮孔间距：600mm；炮孔角度：与顶板在竖直线方向的夹角为15°；炮孔装药长度：6m；炮孔封泥长度：2m

5、爆破方式：

采用正向爆破，选用煤矿许用毫秒延期/数码电雷管串联起爆。每次最多起爆5个炮眼。

每个炮孔内装6m煤矿许用水胶炸药，分3段，每2m一段。每段使用一个电雷管，孔内的电雷管采用并联方式相互连接。

6、基本原理及关键技术：

利用切顶预裂爆破技术将开切眼处直接顶及部分老顶提前爆破断裂，从而将顶板岩石在空间上的桥式搭接状态改变为悬臂梁状态，在工作面向前推进时，更容易冒落！如下图a 、图b 所示：

图a

图b

推进方向

开切眼

直 接 顶

老 顶

采煤机

推进方向

开切眼

老 顶

采煤机

切顶炮眼

三、创新点

采用工作面初采前对顶板进行切顶爆破技术，减小了初次放顶时直接顶垮落的距离，能够有效降低采空区瓦斯积聚的可能性。

四、效果评价（安全效益和经济效益）

1、采用此技术之前，某矿工作面初次放顶距离一般10-14m，采用此技术之后，23煤柱综采工作面初次放顶距离仅7-8m（3月23日初采，3月29日垮落，每天2刀1.2米）。有效降低了采面初采因悬顶面积大造成瓦斯积聚的危害。

2、工作面采空区顶板垮落及时，杜绝了“吹棚子”事故。

3、工作面采空区顶板垮落及时，杜绝了长时间直接顶不垮落而造成支架上方顶板及煤壁压力剧增出现漏顶片帮事故的发生。