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大兴矿灵活应用“110工法”的切顶卸压技术减缓冲击地压危险

为认真贯彻落实公司“110工法”推广应用现场会上党委书记董事长陈荣德的重要讲话精神,大兴矿通过学习借鉴并灵活应用“110工法”的切顶卸压技术,在北二909回采工作面运顺硬帮侧进行预裂切缝爆破,研究装药量和间排距等技术参数,使其达到强化运顺巷道进入采空区后冒落效果并有效切断采空区顶板应力传递,加速顶板断裂,使应力释放超前,矿压显现后移,降低了两顺超前应力集中,减弱对北二908运顺掘进的影响,保障掘进开机率,减缓了冲击地压危险。

一、存在的问题

大兴煤矿北二909工作面采用走向长臂后壁式综合机械化开采,全部垮落法管理顶板。其范围内9煤层具有瓦斯高涌出、深埋深、易自燃、硬顶板的特点,具有冲击倾向性。坚硬顶板不易垮落,生产过程中老塘冒落滞后造成漏风带加深,易造成瓦斯积聚且顶板突然大面积冒落瓦斯涌出引发次生事故。工作面两顺超前压力显现明显,煤层应力集中对工作面两顺槽冲击危险积聚提升。采取切顶爆破措施,如何布置爆破钻孔,确定切顶爆破实施周期,是首要问题。

二、切顶爆破原理

聚能爆破技术是在预裂线上施工炮孔,采用双向聚能装置装药,并使聚能方向对应于岩体预裂方向。爆轰产物将在两个设定方向上形成聚能流,并产生集中张拉应力,使预裂炮孔沿聚能方向贯穿,形成预裂面。工作面切顶卸压采用双向聚能爆破预裂技术,将特定规格的炸药装在两个设定方向有聚能效应的聚能装置中,炸药起爆后,炮孔围岩在非设定方向上均匀受压,而在设定方向上集中受拉,依靠岩石抗压怕拉的特性,使岩石按设定方向拉裂成型,从而实现被爆破体按设定方向张拉断裂成型。由于钻孔间的岩石是断裂的,爆破炸药单耗将大大下降,同时由于聚能装置对围岩的保护,钻孔周边岩体所受损伤也大大降低,在实现预裂的同时又可以保护回采工作面硬帮侧顶板。

三、 切顶爆破施工设计与施工

1.北二909运顺断顶炮眼设计在端头1#支架与硬帮沿运顺巷道方向,设计1排,距离硬帮0.2m,炮眼垂直于顶底板,使用锚杆机施工切顶炮眼,炮眼直径Φ50mm,一次起爆最多9个炮眼,炮眼深度为5m,炮眼间距为0.5m。每孔装2根聚能管,聚能管外径42mm,内径36.5mm,管长1500mm,装药量1kg。

2.第一个炮眼,第一根聚能管上部装3个药卷、1个雷管;第二根聚能管上部装2个药卷、1个雷管。第二个炮眼,在第一根聚能管底部200mm位置装3个药卷、1个雷管;在第二根聚能管底部200mm位置装2个药卷、1个雷管。重复按照上述方法,依次完成聚能管装药。

3.用铁线从聚能管身眼中穿入预定位置,防止药卷窜动,将药卷装实。装聚能管时两侧聚能眼要顺巷道方向,并确保聚能管送到孔底。

4.炮眼封泥长度不小于2m,封泥要求填满捣实,按要求使用水炮泥,黄泥硬度满足放炮要求,防止打筒炮。根据岩石硬度,可适当加大炮眼间距。

在北二909运顺372-404m位置采取爆破切顶工艺,共放炮43处、炸药211管、9根聚能管。

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四、爆破施工及前后效果对比

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爆破后炮眼5m深探查图 ,分别取1.05 m、1.98 m、3.06 m、4.06 m 4个位置进行探查。

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五、切顶卸压爆破效果分析

1爆破后利用探查器查看发现炮眼内顶板裂隙明显,老塘进入采空区3~5 m后顶板完全冒落,比未采取切顶爆破有效减短冒落悬顶面积。

2.切顶后有效切断采空区顶板应力传递,降低对北二908运顺掘进影响。

3.从冒落效果看,针对切眼初采及巷道顶板坚硬不易冒落,采取此项措施均能取得良好效果。

4.采取工作面切顶爆破措施后对顶板主动制造薄弱点,支架前移后,顶板在矿压作用下,将在制造的薄弱区域释放应力,加速顶板断裂,使应力释放超前,矿压显现后移,从而降低了两顺超前应力集中,减缓了冲击地压危险。