前言：本站為你精心整理了綜采工作面厚硬頂板弱化技術范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要：以51303綜采工作面回采為研究對象，提出采用深孔預裂爆破方式對開采的13#煤層基本頂（砂巖、厚度10m）進行弱化，并依據(jù)現(xiàn)場情況對切頂及運輸巷爆破鉆孔布置方案以及施工工藝等進行闡述。現(xiàn)場應用后，采面基本頂穩(wěn)定性有所降低，初次來壓步距及周期來壓步距分別由53m及18m~24m降低至31m及13m~19m，頂板弱化后采面來壓期間煤壁、液壓支架等始終保持穩(wěn)定，頂板弱化取得較好成果。

關鍵詞：煤炭開采堅硬頂板弱化技術礦壓顯現(xiàn)

引言

當開采煤層頂板為堅硬厚巖層時，采面回采期間礦壓顯現(xiàn)顯著，容易導致采面異常來壓或者瓦斯異常涌出等情況，給煤炭安全高效回采帶來影響[1-2]?，F(xiàn)階段礦井對于厚堅硬頂板處理技術包括有采空區(qū)充填、高強度液壓支架、頂板弱化等[3-5]。采空區(qū)充填是通過充填物給堅硬頂板一定支撐，使其僅彎曲變形而不出現(xiàn)垮落，從而降低礦壓顯現(xiàn)程度；高強度液壓支架是液壓支架給頂板足夠的支撐力，可抵抗頂板垮落時產生的動載荷影響，確保采面回采安全；頂板弱化是采用水力壓裂、深孔爆破等，避免頂板大面積垮落[6-8]。以51303綜采工作面回采為例，針對開采的13#煤層堅硬厚頂板、礦壓顯現(xiàn)顯著等問題，提出用深孔爆破方式對頂板進行弱化，本文對頂板弱化技術實施情況進行分析。

151303綜采工作面概況

51303綜采工作面回采的13#煤層厚度3.6m，賦存穩(wěn)定，埋深平均450m，走向、傾向長度分別為890m、125m。采面整體位于一區(qū)域單斜構造背面，煤層傾角均值11°。13#煤層偽頂局部缺失，偽頂厚度0.2m，直接頂厚度2.9m砂質泥巖，基本頂為厚度9.9m砂巖，具體煤層頂?shù)装鍘r性見圖1。為掌握煤層頂板參數(shù)，在采面回采巷道內布置鉆孔對頂板進行取樣，具體測定結果見表1。13#煤層直接頂抗壓強度31MPa、基本頂抗壓強度53MPa，結合相關理論研究成果計算得到采面回采時初期來壓步距可達到53m，若采空區(qū)頂板突然垮落會導致礦壓顯現(xiàn)劇烈、瓦斯異常涌出等，因此需要采取適當措施對頂板進行弱化。

2堅硬頂板弱化技術實施

2.1鉆孔布置

2.1.1切眼鉆孔布置在采面切眼內布置2類深孔預裂爆破鉆孔，鉆孔分別布置在切眼頂板距離兩幫1m位置。根據(jù)采面切頂煤層賦存以及頂板巖性情況，在切頂頂板位置處基本頂厚度約為11.35m，設計的爆破弱化鉆孔孔深均為10m；爆破鉆孔7個為一組，組內鉆孔間距1.6m；組間鉆孔間距為5.0m，鉆孔孔徑50mm?？撞贾萌缦马搱D2所示。2.1.2運輸巷鉆孔布置由于回風巷靠近已回采完畢的51301采空區(qū)，靠近采空區(qū)側頂板已基本垮落，為此爆破鉆孔僅在采面運輸巷內布置。在運輸巷內距離煤柱幫1.0m位置向頂板施工爆破鉆孔，孔深12m，鉆孔垂直頂板布置。巷道內爆破鉆孔間距均為1.8m、鉆孔孔徑50mm。具體如下頁圖3所示。

2.2頂板弱化工藝及參數(shù)

2.2.1鉆孔裝藥量鉆孔裝藥量會直接影響深孔預裂爆破弱化效果，具體裝藥量可通過下述經驗公式（1）確定。式中：M為單個爆破鉆孔裝藥量，kg；A為裝藥常數(shù)；β1、β2、β3為指數(shù)；α為弱化頂板抗壓強度。依據(jù)現(xiàn)場實際情況，頂板弱化深度按照10m進行計算，則鉆孔內裝藥量應控制在2.35kg以上，即單個鉆孔內藥卷裝入量為10卷。

2.2.2裝藥工藝切眼以及運輸巷內布置的爆破鉆孔封孔長度為5.4m，裝藥長度控制在6.6m以上，采用不耦合裝藥方式，單節(jié)裝藥長度控制在2.2m。裝藥載體為Φ40mm雙縫預裂管。采用Φ40mmPVC管作為藥卷載體向孔內下放藥卷。由于鉆孔內下方的藥卷數(shù)量較大，爆破時產生的能量較高，為此封孔時需特別注意，應確保炮泥封堵緊實、嚴密。

3現(xiàn)場頂板弱化效果分析

為考察切頂以及運輸巷內施工的爆破鉆孔對堅硬頂板弱化效果，頂板弱化前后采用鉆孔窺視儀（型號YTJ20）對頂板裂隙擴展情況進行考察。具體頂板弱化前后情況如圖4、圖5所示。從圖4、圖5中看出，在對頂板堅硬巖層弱化前，鉆孔孔壁光滑、裂隙不發(fā)育，是由于煤層基本頂強度大、膠結性好等導致；對煤層頂板弱化后，鉆孔孔壁均出現(xiàn)變形且發(fā)育貫通裂隙，表明頂板弱化效果較好。51303綜采工作面頂板弱化采面初次來壓、周期來壓步距分別為31m、13m～19m，來壓期間采面液壓支架工作阻力為4300kN，采面來壓顯現(xiàn)不明顯，液壓支架安全閥均未開啟，采面煤壁始終保持穩(wěn)定。51301綜采工作面為51303綜采工作面鄰近采面，兩個工作面地質條件、頂板條件較為相似，51301綜采工作面采面初次來壓、周期來壓步距分別為53m、18m～24m，來壓期間煤壁出現(xiàn)一定程度片幫情況，采面液壓支架工作阻力為6500kN，部分液壓支架出現(xiàn)安全閥開啟情況，同時采空區(qū)瓦斯涌出有所增加。通過上述分析得出，對51303綜采工作面頂板堅硬巖層進行弱化后，采面初次來壓及周期來壓步距等均有所降低，同時礦壓顯現(xiàn)不明顯，不會給采面回采帶來影響。

4結論

1）51303綜采工作面直接頂為厚度較大且較為堅硬的砂巖，若不對頂板進行弱化，則采面來壓期間容易礦壓顯現(xiàn)明顯，煤壁出現(xiàn)一定片幫情況且采空區(qū)瓦斯涌出有所增加，給采面安全回采帶來一定制約。2）提出采用深孔爆破方式對頂板進行弱化，具體在切眼以及運輸巷內頂板施工鉆孔，降低堅硬頂板完整性以及強度。依據(jù)現(xiàn)場情況，對深孔爆破鉆孔布置方案以及頂板弱化工藝等進行分析，并進行工程應用。3）現(xiàn)場應用后，煤層上覆堅硬頂板裂隙發(fā)育，巖層完整性以及強度等均有所降低；采面初次來壓及周期來壓步距均降低至31m、13m～19m，來壓顯現(xiàn)不明顯，液壓支架以及煤壁等均保持穩(wěn)定，表明現(xiàn)場采用的堅硬頂板弱化技術取得較好成果。

參考文獻

[1]時昌鵬.堅硬頂板大傾角軟煤綜采安全技術探析[J].江西煤炭科技，2021（4）：4-6.

[2]魯蒙,舒梅,周橫全.綜采工作面堅硬頂板弱化技術研究[J].中國礦山工程，2021，50（2）：51-54.

[3]張憲軍.薄煤層綜采工作面堅硬頂板弱化技術研究[J].中國礦山工程，2021，50（1）：36-38.

[4]郝強.綜采工作面堅硬頂板弱化技術研究[J].內蒙古煤炭經濟，2020（21）：45-46.

[5]趙素強.采前頂板預裂在堅硬頂板綜采工作面中的應用[J].石化技術，2020，27（9）：180-181.

[6]劉宏偉.超前深孔預裂爆破弱化頂板技術研究與應用[D].淮南：安徽理工大學，2017.

[7]彭磊.綜采工作面厚硬砂巖頂板控制研究[D].淮南：安徽理工大學，2015.[8]欒瑞宣.深部煤層厚硬頂板斷裂規(guī)律研究[D].淮南：安徽理工大學，2013.

作者:李金錄 單位:汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)