高敬勇
中天合创能源有限责任公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017000
摘 要：门克庆煤矿的冲击地压类型为坚硬顶板型，为解决沿空留巷工作面基本顶悬顶长度大、时间长，应力集中程度高的问题，以3106回风巷为研究对象，在3106回风巷相邻的3104主运巷提前采用切顶预裂爆破手段弱化坚硬老顶技术，弱化顶板，减少老顶悬顶距，降低老顶活动对小煤柱掘进工作面的影响。结果表明：采用切顶爆破后，沿空掘进工作面采空区侧向岩层破断角为58°~65°，预计在顶板上方33.7m时，将稳定存在长度为19.7m的悬顶岩层；爆破后，在爆心周围形成一个较规则的椭球状裂隙发育区，其中在靠近爆破中心处裂隙发育区面积较大，可达5.73m，爆破边缘区域裂隙发育区面积较小，约为2.9m，在椭球体区域内，随着靠近爆破中心，裂隙发育区半径逐渐增大；爆破手段可在3-1煤层上方16.8m处形成角度约为78°的裂隙网，对于降低小煤柱内应力积聚，将小煤柱侧微震能量/频次峰值及应力峰值转移向实体煤一帮有积极作用。
关键词：坚硬顶板；切顶预裂爆破；破断角；裂隙发育；应力积聚
中图分类号：TP 028.8 文献标识码：A
我国煤矿以地下开采为主［1］，开采条件相对复杂。随着煤矿开采深度、开采强度的逐年增加，冲击地压发生频率亦呈增长趋势，造成人员伤亡与经济损失日益严重［2-3］。坚硬顶板是发生冲击地压的因素之一，坚硬顶板工作面具有覆岩强度高、整体性好等特点，回采后顶板不易自然垮落，动载系统大，开采扰动剧烈［4-5］。采用沿空留巷时，回采后会出现基本顶悬顶时间长，悬顶长度大、巷道围岩应力集中程度高登情况，造成小煤柱生产帮长时间处于高应力状态，很容易破坏，严重影响沿空掘巷的巷道成型［6-8］。
以门克庆煤矿3106回风巷为研究对象，在3106回风巷相邻的3104主运巷提前采用切顶预裂爆破手段弱化坚硬老顶技术，通过窥视确定顶板切顶爆破效果；分析坚硬顶板断裂结构特征。可为类型条件现小煤柱冲击地压防治提供参考。
1工作面概况
门克庆煤矿3106回风巷位于11盘区中部，东西方向布置，设计长度为3220m，北侧为回采的3104工作面，南侧为设计的3106工作面，西侧为南翼泄水巷，东侧为3-1煤南翼大巷，3106回风巷布置如图1所示，巷道岩煤层底板掘进，巷道底板标+607.126～+626.447m，平均埋深680m，与3104采空区之间留设煤柱宽度6m的小煤柱。
煤层呈黑色，条痕为褐黑色，强沥青光泽，阶梯状断口，内生裂隙较发育，常为黄铁矿及方解石薄膜充填，煤层中见黄铁矿结核，条带状结构，层状构造。煤层结构简单，一般无夹矸，煤层产状变化不大，煤层厚度在4.40～5.05 m之间，平均4.72m，较稳定。煤层普系数介于3～6之间，密度为1.30t/m3。煤层顶板以细粒砂岩为主，且厚度较大。根据3106回风巷附近钻孔柱状图将11-3104工作面顶板岩层划分如下，如表1所示。
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5结论
（1）经施工顶板探查钻孔，结合钻孔窥视结果，3106回风巷侧采空区侧向岩层破断角为58°~65°，预计在顶板上方33.7m时，将稳定存在长度为19.7m的悬顶岩层。
（2）3104主运巷爆破后，在爆心周围形成一个较规则的椭球状裂隙发育区，其中在靠近爆破中心处裂隙发育区面积较大，可达5.73m，爆破边缘区域裂隙发育区面积较小，约为2.9m，在椭球体区域内，随着靠近爆破中心，裂隙发育区半径逐渐增大。
（3）3组探查孔均位于爆破剖面的两钻孔之间，并未直接揭露爆心，该随机抽样结果显示，两组钻孔之间的顶板区域出现较多贯穿状裂隙，部分区域已破碎，坍塌，形成裂隙网，表明孔间爆破效果良好，顶板能得到有效弱化。
（4）3组钻孔的窥视结果表明，现有爆破手段可在3-1煤层上方16.8m处形成角度约为78°的裂隙网，对于降低小煤柱内应力积聚，将小煤柱侧微震能量/频次峰值及应力峰值转移向实体煤一帮有积极作用。
参考文献
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