大采高大切眼综采工作面坚硬顶板强制放顶的爆破方法与流程

本发明涉及一种大采高大切眼工作面强制放顶的爆破技术，具体地说，是一种利用小孔径、深浅孔综合爆破技术对大采高大切眼综采工作面坚硬顶板进行预裂的爆破技术。

背景技术：

坚硬顶板（难垮落）属于采场围岩控制的技术难点，坚硬顶板指的是在煤层上方顶板岩层的抗拉抗压强度大、弹性模量高、节理裂隙发育程度不明显、单层岩体厚度大、整体性强、自承能力强，煤层开采后顶板岩层大面积悬露而采空区短时间内不垮落的顶板。因此，对于保证工作面的安全生产、消除重大顶板事故来说，必须掌握坚硬顶板采场矿山压力显现的基本规律，并且采取有效针对性措施来控制坚硬顶板。

截止目前国内外对于坚硬顶板控制技术的研究比较全面。坚硬顶板的控制方法也从过去的煤柱支撑法（房柱法、短壁刀柱法等）发展到现阶段的高压注水、注水弱化和爆破弱化等，近期有些学者运用顶板注入膨胀剂等方法来实现对坚硬顶板的控制。但是不管采取哪种方法控制坚硬顶板均存在弊病和缺陷，如采用煤柱支撑法控制坚硬顶板存在的煤炭损失量大，高压注水弱化顶板持续周期较长，顶板注入膨胀剂也仅在试验阶段。而爆破弱化顶板是一种简单易行，适用范围广，易于推广的坚硬顶板处理方法。

大采高工作面顶板初次垮落来压时矿压显现剧烈，顶板岩层控制困难。而在开切眼过程中现有技术一般是开小切眼，切眼高度一般是3～4米，然后使用大孔径地质钻机在切眼中大眼爆破内预裂顶板，此方法存在的不足为：①先开小切眼然后在开采过程中逐步上移，最终达到开采高度，这样势必会存在三角煤损失，造成资源的浪费。②在一些地质条件特殊，或由于其它原因造成切眼高度大于4米时，由于大孔径专用钻机体积较大，只能置于底板，这将会造成钻杆悬露长度过大，在钻眼过程中会出现甩杆的情况，对工人和设备都存在极大的安全隐患，从而造成大孔径专用钻机不能在大切眼中使用。所以为了使大采高大切眼综采面难垮落的坚硬顶板变成较易垮落的顶板，有必要进一步改善大采高大切眼综采工作面强制放顶施工机具、爆破方案、放顶工艺等整个系统。

技术实现要素：

为了使坚硬顶板容易垮落，本发明提供一种适合并有效的大采高大切眼综采工作面顶板预裂的小孔径深浅孔爆破方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

大采高大切眼综采工作面坚硬顶板强制放顶的爆破方法，其特征是炮孔孔径为42毫米，大切眼开掘完成后，将支架安装在距离综采工作面顶板两米位置打孔；打孔完成后，将支架升至工作面顶板；浅孔爆破采用单雷管引爆，深孔爆破采用双雷管引爆；深、浅孔同时引爆；在大切眼顶板锚索位置布置浅孔炮孔，浅炮孔深度为4m，浅炮孔仰角是90度，浅炮孔孔径是42 mm，浅炮孔装药深度是2.4 m，浅炮孔装药量是2.5 kg，浅炮孔封泥深度是1.6 m，在综采工作面顶板布置深炮孔，深炮孔深度为10.3m，深炮孔仰角是76度，深炮孔孔径是42 mm，深炮孔装药深度是7.3 m，深炮孔装药量是7.53kg深炮孔封泥深度是3 m。

炮孔装药采用软炮棍装药。

所述软炮棍由塑料管和木棍连接而成，木棍一端为圆柱形，木棍另一端为圆锥形，塑料管套在木棍的圆柱形端。

本发明克服了使用大孔径地质钻机在大采高开切眼内施工预裂爆破孔困难，由于炮孔孔径小，爆破震动小，实现边打孔边装药边爆破，同时实现了钻孔、支架安装工艺的平行作业，缩短了顶板预裂作业时间。

本发明将初次垮落变为分段垮落，有效解决了初采时采空区大面积顶板悬空的安全隐患，初次来压强度降低。

本发明解决了大孔径专用钻机无法在大采高大切眼中使用的问题。在大断面切眼中，采用现有锚索钻机，设备布置灵活，保证了生产不受强制放顶的影响。

附图说明

图1 为本发明中浅孔炮孔布置图。

图2为本发明中深孔炮孔布置图。

图3为图2 沿A-A向的剖面图。

图4为软体炮棍的结构图。

图中：1、浅孔炮孔，2、锚索，3、4311切眼，4、43111巷，5、43113巷，6、深炮孔Φ42mm，7、木质棍头，8、抗静电塑料软管。

具体实施方式

以下结合附图以及长平矿4311大采高大切眼综采工作面切眼预裂爆破实例对本发明作进一步说明。

长平矿4311大采高大切眼综采工作面为3＃煤一次采全高，工作面设计平均采高为5.75米，老顶为厚层状灰白色细粒砂岩，老顶致密坚硬岩层厚度大于11m。对长平矿4311大采高大切眼综采工作面采用小孔径深浅孔综合爆破技术进行爆破预裂。

爆破方案如下：

1.浅孔炮孔布置

炮孔基本布置距老塘侧巷帮3m-5.7m处，在锚索附近（距离锚索300-500mm）布置双排炮孔，双排炮孔连线成“SS”形排列，浅炮孔深度为4m，浅炮孔仰角是90度，浅炮孔孔径是42 mm，浅炮孔装药深度是2.4 m，浅炮孔装药量是2.5 kg，浅炮孔封泥深度是1.6 m。

间距为1.0m，排距为1.8m（可根据切眼锚索布置调整，使炮眼与锚索保持300-500mm）。其中切眼（长218m）两边各9m布置，其他200m布置400个浅孔炮孔。

2.深孔炮孔布置

深孔爆破的作用是在浅孔爆破的基础上起到改变老顶结构，在切眼内顶板布置双排孔（距老塘侧巷帮2m）。切眼长218m，布置88个深孔炮眼间排距均为5m，两排炮眼无错距。

深炮孔深度为10.3m，深炮孔仰角是76度，深炮孔孔径是42 mm，深炮孔装药深度是7.3 m，深炮孔装药量是7.53kg深炮孔封泥深度是3 m。

3.炮孔施工与爆破

切眼开掘完成后，先安装液压支架，液压支架距离顶部2米。

将锚索钻机搬至液压支架上面，工人站在液压支架上面操作钻机打深、浅炮孔；

打完深、浅炮孔后进行装药、连线；

然后将液压支架升至完全结顶。

爆破使用的炸药规格为Φ35×200mm，为3＃煤矿许用乳化炸药，每卷炸药重200g。小孔径钻孔采用常规导爆索起爆不易安装，浅孔采用单雷管起爆，安设在装药段尾部；深孔采用双雷管起爆，分别安设在装药段中部和尾部。

装完药后用较潮湿的黄土封孔，用塑料薄膜包装黄土棒，黄土棒规格为Φ35×250mm，每次送入2节0.5m左右长的黄土棒，装填捣实后继续装填，直到封孔到孔口位置。

放炮使用BF-200型起爆器1台，放炮顺序为从机尾向机头；起爆顺序是从43111巷侧工作面端头开始向43113巷侧端头分五次起爆，引爆为整个工作面分批次引爆（即整个工作面炮眼分五次装药，按顺序起爆），起爆数量每次20架。深炮孔和浅炮孔起爆关系为，深、浅炮孔同时装药，同时爆破。