初次放顶安全技术措施.doc

BBAM/08-028 工作面初次放顶 安全技术措施 **公司**队 2008 年 2 月审批栏 单位 审批意见及签字 编制 综采队 生产技术部 安监部 副经理 总工 经理**工作面初次放顶安全技术措施 **工作面采用超前预爆破法控制顶板，为了保证初次放顶效果，加强回采 过程中顶板管理，特制定本措施 一、成立初次放顶领导小组 1、放顶领导小组 组 长：毛新红 副组长：吕文胜、唐宗良 成 员：施春、刘培展、张新疆、赵生辉 2、领导小组职责 ⑴初放期间领导小组成员跟班现场指挥 ⑵领导小组负责措施的审核、审批，负责验收炮孔质量情况、装药封孔情况、 放顶效果 ⑶检查监督放顶措施执行情况 ⑷发现不安全隐患立即采取措施进行处理，坚决防止重大事故发生 ⑸放顶具体工作由综采队负责，生产技术部负责监督 领导小组下设办公室： 办公室主任：刘培展 成员：杨光泽、周中林、张文安、李增峰 二、工作面概况 **工作面位于猴车道以东，三采区运输石门以西，走向长度2000米，平均 倾斜长度90 米，开切眼长度93m，在**运输巷掘进过程中未出现断层及褶曲， 回风巷标高为+2012m，运输巷标高+1968m自11号勘探线和12号勘探线查得 6#煤层厚度为2.97～4.15m，平均厚度3.2m，煤层厚度由西向东逐渐变薄。

6# 煤层含夹矸1-2层，夹矸厚度在0.1～1.2米之间，平均厚度0.6米左右，煤 层厚度比较稳定6#煤层直接顶为6.22米的粗砂岩，粗砂岩灰白色，坚硬， 以石英为主，裂隙较发育老顶为13.5米厚砂砾岩，砂砾岩含鹅卵石，砂白 色矿质胶结直接底为0.35米厚青灰色粉砂岩厚层状老底为2.11米厚灰白 色中砂岩，其成份以石英为主(见6#煤层柱状图) 三、构造 工作面范围内为单斜构造，产状较稳定，走向近东向西，倾向向南，煤层 赋存稳定，倾角为25°～36°，在掘进过程中未出现断层及褶曲该工作面位 于老河床下部，工作面淋水情况较其它工作面大，预计对开采影响不大6#煤层柱状图 粉沙岩，层里清晰， 节理发育易碎 黑色碳质泥岩块状薄层状 含1-2夹矸 粗砂岩，以石英为主， 裂隙较发育 岩性描述 名称 砂砾岩，含鹅卵石， 砂白色矿质胶结 老底 直接底 煤 直接顶 老顶 厚度 （ ） 柱状图 分组 时代 侏 罗 纪 八 道 湾 组 四、两种炸药性能对比 炸药名称 猛度mm 爆力ml 爆速m/s 殉爆mm 粉壮高威力铵锑炸药 ≥14 ≥350 ≥3700 ≥90 二级煤矿许用乳化炸药 ≥10 ≥250 ≥3200 ≥30五、爆破半径的确定 1、对于深孔不偶合装药的内部爆破，其产生的初始裂隙区半径用下式计算： Rt=r b (λ×Pc/St) 1/α式中：Pc为冲击波作用在孔壁岩石上的初始冲击压力，MPa； r b 为炮孔半径，mm； St为岩石抗拉强度，MPa； λ为岩石特性系数，λ=γ/（1-γ） ，γ为岩石泊松比； α为应力波衰减指数，α=2-λ； 其中：Pc=（ρ 0 ·V 2 ·n/8）·k -6 MPa 式中：ρ 0 炸药密度，kg/m 3 ； V为炸药爆速，m/s； n为爆炸产生冲击孔壁时的压力增大系数，一般n=8～15； k为装药径向不偶合系数，k=炮孔半径/药卷半径。

2、在相同爆破条件下，两种炸药所产生的爆炸裂隙区范围如下： 类别 炸药 密度 kg/m 3 炸药 爆速 m/s 压力 增大 系数 装药 不偶 合系 数 初始冲 击压力 MPa 炮孔 半径 mm 岩石 抗拉 强度 MPa 岩石 特性 系数 岩石 泊松 比 应力 波衰 减指 数 裂隙 区半 径mm 高威 力 1100 3700 13 9/6=1 .5 24471 45 30 0.32 0.24 1.68 1235 乳化 炸药 910 3200 9 9/6=1 .5 15725 45 30 0.32 0.24 1.68 949 六、参数设计 依据新疆煤炭科学研究所《**工作面初次放顶参数设计》及以往的爆破经 验考虑，**工作面初次放顶使用二级煤矿许用乳化炸药起爆，初次放顶采用双 侧布孔方式，即在工作面运输巷和回风巷同时布置钻孔 一、炮孔布置位置 根据以往对6号煤层开采情况，回采工作面初次来压步距一般为 20～28m，对**工作面而言，考虑首次采用乳化炸药的特性及6号煤层的顶板 岩性，本次初次放顶步距取16m为宜为加强工作面初次放顶效果，需要在开 切眼内布置辅助初次放顶孔，同时在工作面煤壁前方布置辅助端头孔，以确保顶板能够正常、及时的垮落。

二、炮孔布置方式 为充分保证初次放顶对老顶承压层的切断作用，结合以往初次放顶经验， 同时考虑乳化炸药性能及钻孔钻进速度，本设计采用布置两组初次放顶孔进行 初次放顶，其中主要初放孔距离开切眼16m，辅助初放孔位于开切眼内、上下 顺槽两端，辅助端头孔位于开切眼煤壁前方2m处 1、第一组：主要初次放顶孔 上、下顺槽内各布置四个初次放顶孔，分别为：一个老顶切断孔、一个辅 助老顶孔、一个三角区控制孔及一个端头切断孔采用双侧扇形布孔方式，该 组初次放顶孔距开切眼16m 2、第二组：辅助初次放顶孔 在工作面开切眼内的上、下端头处各布置两个辅助老顶切断孔，平行开切 眼布置，距工作面煤壁3m 3、第三组：辅助端头孔 于开切眼煤壁前方2m处的上、下顺槽处，各布置一个辅助端头孔 三、炮孔顶端装药高度h 上 的确定 老顶切断孔的顶端装药高度h 上 的数据取决于爆破后采空区冒落充填高度， 根据岩石冒落碎胀系数取1.3，开切眼高度为2.7m，则1.3×h 上 =2.7+h 上 ，h 上 =9.0m 考虑老顶承压层的实际厚度及高威力炸药爆破产生的裂隙区半径，取h 上 =15m，辅助切断孔h 上 =15m 针对端头切断孔及辅助端头孔顶端装药高度h 上 ，考虑顶板冒落后形成自然 平衡拱的两端高度将低于老顶切断孔的处理高度，取h 上 =12m。

四、炮孔下端装药高度h 下 的确定 炮孔下端装药高度应保障炮孔爆破不影响回采工艺要求，保证工作面不漏 顶、不片帮，保证炮孔有足够的充填堵塞长度，根据上述原则确定如下： ㈠、第一组初次放顶孔： 1、老顶切断孔下端装药高度取h 下 =4m（距煤层面） ； 2、辅助老顶孔下端装药高度取h 下 =4m（距煤层面） ； 3、端头切断孔下端装药高度取h 下 =4m（距煤层面） 4、三角区控制孔下端装药高度取h 下 =4m（距煤层面） ㈡、第二组辅助老顶孔： 辅助老顶孔下端装药高度取h 下 =4m（距煤层面） ㈢、第三组辅助端头孔： 辅助端头孔下端装药高度取h 下 =4m（距煤层面） 五、炮孔水平转角α ㈠、第一组主要初次放顶孔： 为提高爆破效果，第一组主要初次放顶孔均与工作面斜交一定角度 1、老顶切断孔水平转角： 运输顺槽老顶切断孔α=70°（与运输顺槽轴线夹角） 回风顺槽老顶切断孔α=65°（与回风顺槽轴线夹角）2、辅助老顶孔水平转角： 运输顺槽辅助老顶孔α=70°（与运输顺槽轴线夹角） 回风顺槽辅助老顶孔α=65°（与回风顺槽轴线夹角） 3、端头切断孔水平转角： 上、下顺槽均取α=20°（与顺槽轴线夹角） 4、三角区控制孔水平转角： 上、下顺槽均取α=40°（与顺槽轴线夹角） ㈡、第二组辅助初次放顶孔： 均平行于开切眼布置，α=90°（与顺槽轴线夹角） 。

㈢、第三组辅助端头孔： 辅助端头孔上、下顺槽均取α=12°（与顺槽轴线夹角） 六、炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L 投 对于老顶切断孔，在煤层倾斜面上的投影长度，用下式计算： L 投 =S－H 式中：L 投 ——老顶切断孔在煤层倾斜面上的投影长，mS——工作面倾斜长， 93mH——上、下顺槽老顶切断孔终端之间的距离，取20m 因此L 投 =93－20=73m，考虑到上顺槽下向深孔钻进排岩粉困难等因素，上 顺槽炮孔与水平面夹角应≥0° 1、第一组初次放顶孔： ①老顶切断孔在煤层倾斜面上的投影长：上顺槽取L 投 =31m，下顺槽取L 投 =42m ②辅助老顶孔在煤层倾斜面上的投影长：上顺槽取L 投 =19m，下顺槽取L 投=23m ③端头切断孔在巷道轴线的投影长，考虑到其装药终端与老顶切断孔装药 末端的联系，取L 投 =22m ④三角区控制孔在巷道轴线的投影长，上、下顺槽均取L 投 =20m 2、第二组辅助初次放顶孔： ①辅助低位老顶切断孔在煤层倾斜面上的投影长：上顺槽取L 投 =31m，下 顺槽取L 投 =42m ②辅助高位老顶切断孔在煤层倾斜面上的投影长：上顺槽取L 投 =19m，下 顺槽取L 投 =23m。

3、第三组辅助端头孔： 辅助端头孔在巷道轴线的投影长，上、下顺槽均取L 投 =8m 七、各炮孔参数计算 ㈠、第一组初次放顶孔 1、运输顺槽老顶切断孔① 设计炮孔顶端装药高度h 上 =15m，炮孔下端装药高度h 下 =4m，炮孔水平转 角α=70°（与运输顺槽轴线夹角） ，炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L 投 =42m，煤层倾角α’=36º，计算炮孔参数如下： ⑴炮孔终端至水平面高度h：         cos ) tan ( 投 上 L h h m 82 . 36 36 cos ) 36 tan 42 15 (      o o ⑵炮孔在水平面上投影长d：     sin ] sin ) tan ( cos [         投 上 投 L h L d m 78 . 26 70 sin ] 36 sin ) 36 tan 42 15 ( 36 cos 42 [       o o o o ⑶炮孔与水平面夹角β： o o 54 97 . 53 78 . 26 82 . 36 arctan arctan     d h ⑷炮孔深度L： m m h L 46 51 . 45 54 sin 82 . 36 sin     o  ⑸炮孔与煤层面夹角β’： o 03 . 19 46 15 arcsin arcsin '    L h 上  ⑹封孔长度L2： m m h L 12 27 . 12 03 . 19 sin 4 ' sin 2     o  下 ⑺装药长度L1： m L L L 34 12 46 2 1      ⑻装药量Q： kg m kg m m kg L Q 119 / 5 . 3 34 / 5 . 3 1      注：由于封孔段长度小于L/3，为避免冲孔及提高爆破效果，封孔时必须 在装药的下端增设堵孔水泥，长度为40cm（其后再充填黄土及孔口水泥） 。

2、运输顺槽辅助老顶孔② 设计炮孔顶端装药高度h 上 =15m，炮孔下端装药高度h 下 =4m，炮孔水平转 角α=70°（与运输顺槽轴线夹角） ，炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L 投 =23m，煤层倾角α’=36º，计算炮孔参数如下： ⑴炮孔终端至水平面高度h：         cos ) tan ( 投 上 L h h m 65 . 25 36 cos ) 36 tan 23 15 (      o o ⑵炮孔在水平面上投影长d：     sin ] sin ) tan ( cos [         投 上 投 L h L dm 42 . 10 70 sin ] 36 sin ) 36 tan 23 15 ( 36 cos 23 [       o o o o ⑶炮孔与水平面夹角β： o o 68 89 . 67 42 . 10 65 . 25 arctan arctan     d h  ⑷炮孔深度L： m m h L 28 66 . 27 68 sin 65 . 25 sin     o  ⑸炮孔与煤层面夹角β’： o 39 . 32 28 15 arcsin arcsin '    L h 上  ⑹封孔长度L2： m m h L 8 4。