神东矿区煤层一般都属于浅埋深、薄基岩的煤层，基岩厚度多数在20～70m之间，平均厚度50m。一般采取普通预裂爆破方法，就能够控制顶板，达到预期目的。但矿区部分区域存在厚基岩情况，如大柳塔煤矿活鸡兔井基岩厚度多为57～148m，平均厚度为120m。该井田中砂岩的完整性较好，顶板不易垮落，而且基岩厚度大，采用常规预裂爆破方法很难缩短初次来压步距，势必造成老顶长时间悬空，对工作面人员、设备等都构成了极大的威胁。

1神东矿区强制放顶概况

神东矿区在建井投产以来就开始对综采面初次来压前顶板实施强制放顶。当时由于工作面长度短，初放效果好坏对人员、设备的影响比较小，所以深孔预裂爆破技术在矿区发展比较缓慢。起初一般在工作面运顺和回顺侧采用扇形布置炮眼，在炮眼内直接装药，放炮效果也往往不尽人意。

1999年11月，大柳塔煤矿在回采20605工作面时，在原来炮眼设计的基础上对该面切眼炮眼布置方式进行了优化，在20605工作面切眼内采用“一”字形布置炮眼，直接装药，但爆破效果仍不够理想。2001年6月，在回采21上208工作面时，再一次改变了炮眼布置的角度，同时将直接装药方式改为在PVC管内装药。应用改进后的炮眼布置方式，在21上206、21上205、21上207、21302、12303、12608综采面初次来压前采取深孔预裂爆破均取得了良好的效果。该种爆破方式在以后公司其它矿井综采工作面初次来压前深孔预裂爆破中得到推广应用，均比较成功。

随着开采规模的不断扩大，采面的岩性也发生了变化，原来的炮眼布置方式在综采工作面初次来压前深孔预裂爆破中遇到了前所未有的挑战。2002年，大柳塔煤矿12404工作面实施了强制深孔预裂爆破，由于效果不佳，老顶初次来压时造成大面积悬空顶板垮落，导致一起伤亡事故。

2方案设计基本条件

初次放顶必须以顶板结构和开采条件为前提，应充分考虑矿压显现规律，并借鉴以往处理坚硬顶板深孔预裂爆破的方案设计经验，结合矿区地质地貌特征综合研究，设计出最佳的初次放顶顶板处理方案。必须解决采场初次来压期间如何减弱来压强度的问题，减少对安全生产的影响，以避免初次来压对液压支架的巨大冲击和人员伤亡事故。提前破坏顶板的完整性，对初次来压期间的顶板实施有效控制，使其尽早垮落，以减少初次来压步距。因此，放顶方案的设计，必须最大限度地符合顶板岩层断裂失稳运动和矿压显现规律，充分利用矿压显现规律，为顶板控制和采掘工程服务。顶板处理高度的确定，应该满足矸石可完全充填采空区以及坚硬顶板不再严重威胁工作面开采安全的双重要求。

3深孔预裂爆破的方案设计及实施

3.1地质条件

以大柳塔煤矿活鸡兔井为例。该井三盘区煤层上的第一层为灰白色中粒砂岩，以石英为主，长石及伞状矿物次之，分选性差，平均厚度13.98m，岩石质量指数（芯长/层厚）为74%；第二层为灰色粉砂岩，水平层理，含少量植物化石，见云母碎屑，夹细粒砂岩薄层，平均厚度7.99m，岩石质量指数为86.3%；第三层为灰色细粒砂岩，波状层理，以石英为主，泥质胶结，平均厚度5.27m，岩石质量指数为66.9%，顶板各类岩层的总厚度为24.35m；第四层为灰黑色泥岩，水平层理，与粉砂岩互层，厚度1m，岩石指数100%；切眼附近的煤层顶板岩性主要为完整性较好的中粒砂岩，局部夹细砂岩，厚度平均为17.61m，属于老顶。

3.2设计要求

针对以上特殊情况，将炮眼布置在切眼中部沿切眼走向238m范围内、靠切眼下帮偏切眼中心线1m处，孔间距为8m，呈“一”字型分布，垂深分别为8m、12m、15m，并将中间15#、18#、24#孔垂深加大到20m，共布置了29个孔，成孔与水平方向仰角30°，炮眼布置如图1所示。

图121303切眼强制放顶炮眼布置图

3.3施工方法

炮眼采用MYZ-150型全液压坑道钻机施工，钻头采用φ85mm合金钢钻头，成孔直径为φ90mm；考虑到顶板的力学强度参数和必须达到的深孔预裂爆破效果，选用了高威力水胶炸药，药卷规格为φ70mm×300mm，装药系数为0.6，每米炮眼装药量为4kg；雷管选用煤矿许用毫秒延期电雷管，并联连线，起爆方式采用双雷管、双导爆索起爆，其中一根导爆索延伸至炮眼底部，另一根与炮眼外侧第一个药包相连；选用QL2000型起爆器，封孔炮泥采用黄泥，炮泥装填系数为0.4；两个雷管在孔口采用并联连接，并用木塞固定，放炮母线的绝缘性要好，采用串并联回路，与雷管的连接处必须符合要求，并用绝缘胶布裹好，放炮母线悬空吊挂。

3.4操作要求

由于矿井综采工作面初次来压前深孔预裂爆破效果的好坏直接影响到工作面乃至矿井的安全。因此，初放必须满足既有安全的装药空间又有足够的自由爆破垮落面的要求。根据采场情况，一般选择在工作面推进4～5m距离时装药，工作面推进6～8m时开始初放。初放时，由于炮眼装药量较大，要求警戒距离和安全放炮距离不小于500m。放炮前必须切断工作面及两顺槽中所有的电器设备电源，对工作面及整个回风系统内的粉尘进行彻底清洗。每次装药和放炮前，工作面及回风系统内的所有人员必须撤离，放炮人员必须在距离放炮地点500m安全距离以外的顺槽联络巷内实施放炮作业，而且必须严格执行“一炮三检制”和“三人连锁放炮制”。工作面所有支架必须处于完好状态，各种阀组、乳化液管接头等必须完好，支架调整成一条直线，并要求接顶良好，初撑力达到额定工作阻力的80%。超前支护必须符合作业规程要求，整个放炮过程必须由矿放炮领导小组统一协调指挥，放炮工作必须由经验丰富的专业放炮员实施。放炮工作结束后，有害气体和粉尘浓度经过检测符合《安全规程》要求后，人员方可进入工作地点正常作业。

4结语

通过此次综采工作面初次来压前深孔预裂爆破，积累了许多宝贵经验，为今后综采工作面实施深孔预裂爆破初次来压管理无论从理论上还是实践上都提供了有力的技术支持，为神东公司今后的深孔预裂爆破工作奠定了良好的基础。实施初次来压前深孔预裂爆破工作，必须有明确的方向和目的，应针对性地开展工作，认真研究地质资料，因地制宜，这样不但可以确保采面人员及设备的安全，而且可以节省大量的人力、财力和物力，对矿井的安全也十分有益。