综采工作面顶板超前预裂爆破安全技术措施

综采工作面顶板超前预裂爆破安全技术措

施

工作面基本情况第一节工作面位置141综采工作面地面位置位于矿区南部，地表地形为山地丘陵，山体表面为坡积物。地面标高+1699-+1756m。

井下位于井田西翼，北部为143工作面（未回采），东部为矿井轨道上山和运输上山。工作面标高为+1540~+1586m，为井田一水平。本工作面开采煤层为B42煤层。工作面对应的地表范围内无建筑物、河流、公路通过，回采时对地面无较大影响。第二节工作面巷道布置及几何尺寸141综采工作面有三条巷道，分别为：141回风顺槽、141运输顺槽及中间巷，分别沿煤层走向平行布置。141综采工作面走向长度为11

33、2m，倾向长1

59、5m。第三节煤层赋存特征根据回采地质说明书，B42煤层平均厚度

3、13m，煤层结构简单，煤层倾角10-15。一水平B42煤层产状：

1、煤层方位：该工作面为单斜构造，产状3，煤层倾角10-15，且煤层节理发育，结构较为简单，稳定可采。

2、煤层厚度：

B42煤层水平厚度在+525水平最大为

3、77m，最小厚度为

2、45m，平均厚度为

3、13m，现回采段平均采高

3、0m。

3、煤层结构：该煤层内无夹矸。该煤层属中-厚煤层，煤层节理较发育，结构简单。

4、煤层顶底板情况根据新疆准南煤田ZK401钻孔资料（工作面较近钻孔为ZK301钻孔），顶板依次向上为

1、2m粉砂岩、3、3m粗砂岩、

2、2m泥质砂岩、5、0m中砂岩，底板为泥岩和细砂岩，结构如下表：煤层顶底板情况顶板名称岩石名称厚度（m）岩石特征基本顶中砂岩、粉砂岩

16、95中砂岩以长石、石英为主，粉砂岩灰白色，碎裂状，质硬，节理极发育，破碎。直接顶粉砂岩

8、7灰白色，碎裂状，节理极发育，破碎。伪顶直接底泥质砂岩、细砂岩

2、96泥岩以泥土矿物为主。较松软。灰黑色、层理节理发育，局部见煤屑。老底第四节水文地质

1、煤层含水情况该煤层上覆岩层为含水煤层，水文地质较复杂,补充水源主要来自地面河沟水补给。

2、地表河流该工作面对应地表无河流，东沟河对工作面的回采无直接影响。

3、涌水情况该工作面的涌水水源主要是地表河流补给、大气降水，为主要构成部分，根据141工作面回采地质说明书，工作面最大涌水量

92、323m3/h，正常涌水量

61、55m3/h。第五节瓦斯、煤尘、煤层自然发火情况

1、瓦斯情况：根据《补勘报告》、《141综采工作面地质说明书》等属于低瓦斯煤层，B42煤层相对瓦斯压力为0、03-0、1MPa，煤层瓦斯含量为

1、59m3/t-

1、97m3/t。

2、煤尘情况：煤层自身有爆炸危险性。

3、煤层自燃发火情况：有自然发火倾向，最短的发火期为36天。

第六节工作面设备配备工作面主要设备：MG400/940-WD1采煤机一台，100架ZY6000/22/43型掩护式液压支架及8架ZYG6000/22/43型过渡支架支护工作面顶板；ZCZ14720/24/42超前支架；SGZ800/2400刮板输送机一台，SZZ800/250转载机一台，B=1200mm、ST630胶带输送机一台，PLM2000型破碎机一台，BRW250/ 31、5型乳化泵等设备。

工作面设备配备表1序号设备名称型号数量单位1采煤机MG400/940-WD11台2液压支架ZY6000/22/43100架3过渡支架ZYG6000/22/438架4端头支架ZT14400/22/431组5机巷超前液压支架ZCZ14720/24/422组6风巷超前液压支架ZCZ22080/24/423组7刮板输送机SGZ800/24001台8转载机SZZ800/2501台

9破碎机PLM20001台10可伸缩带式输送机B=1200mm、ST6301台11乳化液泵BRW250/

31、52台12喷雾泵BPW315/

6、32台第二章顶板预裂爆破实施方案根据新《煤矿安全规程》第一百一五条第四款严禁在工作面内采用炸药爆破方法处理顶煤、顶板、及大块煤的规定，停止架后放炮爆破工艺，实施工作面顺槽超前预裂爆破。根据我矿实际情况，编制工作面超前预裂爆破方案。详见附图。第一节超前深孔预裂爆破（1）顶板处理高度的确定141工作面采高按平均为HC=3m，设顶板崩落厚度为HX，岩石碎胀系数为=

1、4，为保证冒落顶板能完全充填采空区，使如下公式成立：计算得，=3/( 1、4-1)=7m。根据东沟煤矿地质条件，依据顶板处理高度的计算，为留有一定的富余系数，确保基本定能够垮落，确定141工作面顶板岩层处理范围为沿工作面顶板至上方20m的垂直高度。（2）爆破参数的确定1）炮孔直径采用深孔爆破弱化顶板，一般炮孔直径在50mm～80mm。当炮孔直径较小时，装药比较困难，而且爆破影响范围与炮孔爆破直径成正比关系，炮孔孔径小爆破效果较差，但当炮孔直径太大时，封泥困难，会影响爆破效果。因此，深孔爆破弱化顶板炮孔直经不能太大也不能太小，141工作面深孔爆破炮孔直径定为Φ75mm。2）组内炮孔间距炸药爆炸后，从爆源向外依次形成压碎区、裂隙区和震动区。计算爆破作用下产生的裂隙区范围，可以确定合理的炮孔间距。由于爆破是在无自由面情况下进行的，不耦合装药时，按爆炸应力波计算卸压爆破的裂隙区范围。不耦合装药爆破，作用于孔壁上的径向应力峰值，即初始冲击压力为：式中：、分别为炸药和炮孔直径，为Φ60mm和Φ75mm；n—爆生气体碰撞岩壁时产生的应力增大倍数，n＝8～12，取12。

式中：岩石的泊松比，抗拉强度，三号乳化炸药密度=

1、27g/cm3，衰减指数a=

1、3。说明在炮眼直径为Φ75mm，药卷直径在Φ60mm的情况下，炸药爆炸后形成的裂隙区半径为3194mm，直径为6388mm。根据上述顶板的力学参数和3号乳化炸药性能参数，计算结果为裂隙区直径大于7000mm。因此，在保证足够安全的情况下，同时使工作面顶板产生预裂，达到顶板无法出现应力集中的前提