在煤矿生产过程中，顶板事故占有较大比例，尤其是煤层顶板坚硬、不易垮落、大倾角煤层的回采工作面初采。由于一般都采用自然垮落法，随着工作面的推进，采空区悬顶面积不断扩大，当采空区顶板大面积瞬间垮落时极易形成飓风和冲击压，造成人员伤亡、财产丢失和设备损坏，更严重的问题是容易造成瓦斯瞬间涌出，诱发瓦斯重特大事故。因此，如何缩短回采工作面顶板初次来压的步距，减小采空区悬顶面积，尽快充填采空区，是解决回采工作面初次垮落的重要课题。

　　本文针对我矿13#煤层坚硬顶板为例，将使用《深孔预裂爆破强制放顶技术》的经验作简要介绍，供大家参考。

　　一、地质条件

　　广旺煤田，地层为上三迭统须家河组、下侏罗统的白田坝组、中侏罗统千佛岩组，岩层为河床沼泽沉积，沉积时地壳振荡运动频繁，河流迁移性大，煤组地层中透镜状厚层中至粗粒砂岩多次出现，至使部分煤层间距时大时小，煤层结构复杂，分叉减薄现象常见。

　　首次采用深孔预裂爆破强制放顶技术的工作面为31322回采工作面,其次是31324、31341回采工作面。13#煤层基本情况是：煤层为单斜构造，走向近于东西，倾向南，煤层产状为188°∠40°。煤层平均厚度为1.8米，平均夹矸厚度0.68米，煤层的厚度不稳定。煤层老顶为灰色粉砂岩，厚度为12米左右，硬度系数f≧8；直接顶为灰色粉砂岩和粉砂质泥岩，厚度为4.2米左右，硬度系数f≧7；伪顶为黑色薄层状高炭泥岩厚度为0.15米左右。由于工作面以高硬度岩性为主，且胶结程度较高，初次来压步距较长，自然垮落一般在30米左右。

　　因此，如不采取人工强制放顶的办法，很难实现随工作面推进而垮落，大面积悬顶形成大的采空区空间，产生大量的瓦斯积存，给安全生产带来最大隐患。

　　二、放顶基本原则及方案设计

　　1、放顶基本原则

　　以破坏顶板的完整性为前提，根据直接顶、老顶的厚度及岩性特点设计放顶方案。在工作面的上回风巷施工钻孔，采用深孔爆破技术，对初次来压期间的顶板设施有效控制，尽可能使冒落的矸石充填或基本充满采空区，对上覆岩层起支撑或垫层作用，达到使其随采随落的目的；同时破坏顶板的完整性，使上覆岩层较容易垮落，从而减弱了顶板垮落的冲击强度，大大减少采空区有害气体积存空间，从而降低因顶板垮落而造成瓦斯的瞬间涌出及顶板较大面积垮落而形成冲击力的可能性。

　　2、放顶方案设计

　　工作面开切眼向推进方向10米左右，在回风巷施工两组炮眼，每组炮眼呈等边三角形顺煤层倾向沿顶板布置与煤层保持8°夹角并向采空区倾斜15-20°，钻孔间距600㎜，孔深11-13米，孔径75㎜，终孔点距煤层顶板3米。装药系数为0.6。两组钻孔相距10米。

　　三、施工方法

　　两工作面放顶钻孔均使用重庆煤科院生产的ZYG-150D型全液压钻机进行施工。施工31322工作面放顶钻孔时采用的是水力排渣，由于钻渣煤岩屑沉积，导致钻孔的有效孔深只能达到70%。在施工31324工作面放顶钻孔时采用了压风排渣，钻孔的有效深度可以达到98%。采用矿用乳化炸药，规格为￠40㎜*345㎜。采用矿用瞬发电雷管、矿用导爆索，联线方式为串联，配备QL-2000型强力起爆器起爆。采用封泥充填，炮眼充填系数为0.4。每次起爆3个孔，两组钻孔分次起爆。

　　四、施工要求及注意事项

　　1、采用深孔预裂爆破放顶技术必须在初采或采空区瓦斯浓度符合规定条件下进行。

　　2、提前工作面回风巷及爆破点200米内的煤尘，并将工作面的浮煤清理干净。

 
　　3、工作面所有支柱处于完好状态，接顶良好，初撑力达到要求，超前支护及爆破地点要加强支护，并切断工作面及回风巷所有设备的电源。

　　4、装药过程必须认真记录装药深度，装药放炮前撤离工作面回风系统中的所有人员，并在所有能进入回风系统的地点设专人警戒，警戒距离和放炮距离要求大于600米。

　　5、放炮作业中必须严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度。放炮完毕后，检测有害气体和粉尘浓度，符合《煤矿安全规程》要求后，方可进入工作面作业点。

　　五、爆破效果及经验总结

　　两工作面实施深孔预裂爆破都取得了较好的效果，但是31324工作面放顶的效果要好许多。爆破后，1#短壁的采空顶板出现了裂隙，并形成了一个深0.5-2.5米的“沟槽”。当工作面再推进5米后顶板开始大面积冒落，冒落高度充填了工作面采高的1/3，当工作面再推进5米后，顶板全部冒落，支柱后部空间被冒落的矸石充填密实。实现了顶板预裂的目的，在初采放顶推进过程中未出现切顶、压柱和瓦斯瞬间涌出的现象。

　　采用深孔预裂爆破强制放顶技术的几点体会：

　　1、在工作面还没有回采前施工深孔预裂爆破强制放顶钻孔时，可以采用水力排渣钻进工艺。钻孔施工到设计深度后，要用水尽可能冲洗孔壁排渣，提高钻孔的有效深度。退钻后必须立即将PVC塑料管下入孔内进行预埋，管口必须包裹封堵，防止异物掉入管内。在设计钻孔深度是要考虑钻孔内钻渣沉积深度，可以适当加深孔深。

　　2、在工作面回采10米后，将炸药装入PVC塑料管内，准备爆破。

　　3、根据直接顶、老顶岩性和厚度结合矿压活动观察资料，因地制宜地确定钻孔深度和间距、角度，有效地降低爆破带来的危害，减少对工作面支柱和设备的破坏。

　　4、保证深孔预裂爆破的效果关键是炸药的威力充分发挥，各段药卷之间彼此接严，封土封泥的质量必须得到保证。

　　5、采用瞬发电雷管，减少拒爆、残爆等现象发生。

　　6、设计炮眼时对终孔位置要充分考虑，以免因终孔位置位于小巷最末支柱上部而造成支柱损坏。

 
　　7、采空区积存瓦斯浓度超过规定严禁放炮。

　　　　　　　　　　　　　　　作者单位：四川煤炭产业集团广旺公司代池坝煤矿

作者：李开树、箫奎

编 辑：刘勋