一、研究背景
某煤矿15306工作面埋深大，顶板厚硬，其覆岩运动易受到二者的叠加影响，工作面开采过程中易形成悬顶，悬顶破断后易造成切落式垮落，工作面出现强矿压显现的现象，对安全生产造成不利影响。为减少岩石爆破弱化作业对工作面正常及综采设备安全的影响，结合现场实际情况，采用地面深孔预裂爆破方案，确保回采期间的安全生产。
二、研究内容
深入分析地面深孔预裂爆破技术在处理坚硬顶板条件下的应用成效。将对15306工作面的地质条件及顶板特性进行详尽分析，以评估其对工作面开采活动的潜在影响。设计了地面深孔预裂爆破方案，涉及爆破参数的精确设定、爆破孔的合理布置、爆破顺序的科学安排以及时间控制的策略制定。研究将借助数值模拟与现场试验相结合的方法，深入探讨爆破作业对顶板运动规律的作用，以及其对工作面矿压显现的控制效果。
将评估地面深孔预裂爆破技术对综采设备安全性和工作面正常推进的影响，以确保技术实施过程中的安全性。将对比分析采用地面深孔预裂爆破技术前后的经济效益，重点考察资源回收率的提升以及生产成本的降低，并据此提出在类似条件下的技术推广和应用建议。
三、主要创新点
针对特定矿区的现场条件，首次实施了地面与井下相结合的深孔预裂爆破技术方案。该方案通过地面深孔预裂爆破预先破坏目标区域上部顶板的结构完整性，有效缩短了顶板悬空距离，从而降低了岩石爆破弱化作业对工作面综合设备安全及正常推进的潜在影响。
在此次爆破工程中，选用了BZC400ZYII型车载式水井钻机。钻孔直径确定为200毫米。钻孔深度的设定以采区顶部保留的安全厚度为依据，确保即便在岩石受到爆破作用而发生压缩性破坏时，其抗剪切和抗压能力丧失，同时避免岩石炸裂，防止对采区造成爆炸冲击波的损害。为确保爆破效果，并防止爆破能量冲击煤层引发安全隐患和能量泄漏，实际保留的顶板厚度定为8米（岩石厚度）。
四、推广价值
采用地面爆破治理坚硬顶板后，有效避免了工作面初次放顶期间大面积悬顶，杜绝了工作面顶板大面积垮落而造成顶板事故，增加了资源回收率。同时提供了多层不连续厚砂岩坚硬顶板条件下回采的高效处置方案，为华昱矿区相似条件下的矿井提供了成熟技术经验，具有很好的推广和应用前景。
采用地面爆破治理坚硬顶板后，工作面初次来压步距由50米减少至15米，工作面提前放煤多回收煤炭资源约4.6万吨，按吨煤利润150元计算，新增利润684.3万元，取得了显著的经济效益，提高了安全系数，保证了工人的安全，增加了资源回收率。
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