[發明專利]用于大傾角煤層頂板災害的治理方法

有效

• 申請號: 201510278101.X
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN104929641B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 張江云;劉四平
• 申請（專利權）人: 四川川煤華榮能源股份有限公司花山煤礦
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 林天福

技術領域

本發明涉及一種治理方法，尤其是涉及一種用于大傾角煤層頂板災害的治理方法，屬于采煤安全生產工藝技術領域。

背景技術

代表煤層堅硬光滑頂底板類型的某工作面概況為:工作面開采煤層定義為1#煤層，走向長度大約562m，平均傾向長度94m左右，煤層平均傾角為40°左右，煤層平均采高為3.0m左右；采空后的煤層頂底板特點為堅硬光滑，人員站立及行走都十分困難，尤其是煤層頂板堅硬而完整。此工作面頂底板情況：工作面無偽頂與直接頂，基本頂為灰色巨厚層狀粗砂巖～含礫粗砂巖，厚度平均為13.7m左右；直接底為灰色中厚層狀粉砂巖，局部含細粒砂巖，厚度平勻為5.0m左右。此頂板在工作面回采推進時不會直接隨重力塌落，往往要延伸較遠通常達到幾十米甚至百多米的距離后才會整體塌落，這對工作面開采及人員、設備造成極大的安全風險，也是出現冒頂事故的最重要、最直接的原因。堅硬難垮落頂板工作面與常規工作面相比，有如下幾點安全隱患：一是礦壓顯現距離，二是產生暴風，三是頂板切冒，四是瓦斯大量涌出乃至發生瓦斯爆炸。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種能有效保證在傾斜煤層堅硬頂板條件下實施機械化開采的安全性，并大幅降低此類條件下采煤風險的用于大傾角煤層頂板災害的治理方法。

為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種用于大傾角煤層頂板災害的治理方法，包括以下步驟，

a對工作面開采煤層切眼處的頂板進行淺孔拉槽爆破，弱化切眼處的頂板；

b分別通過回風巷和運輸巷順槽，按一定步距對工作面煤層頂板進行超前深孔弱化爆破，以超前弱化工作面的頂板，并跟進進行開采；

c利用工作面的回風巷尾巷上隅角處對頂板進行爆破處理，冒落所述工作面采空區上隅角尾巷的頂板回填工作面采空區的上隅角三角區；

依此類推，按上述的步距根據采煤推進度，重復上述步驟b和步驟c的工作，直到弱化和冒落完成整個工作面開采煤層的頂板，這樣便完成了一個大傾角煤層頂板災害的治理工作。

本發明的有益效果是：在工作面開采前先對開采煤層切眼處的頂板進行淺孔拉槽爆破，從源頭破壞頂板的完整性，然后再對工作面的頂板進行超前弱化爆破，工作面隨后進行跟進開采，這樣，當煤層被開采形成采空區后，由于頂板事先已被弱化，隨著采煤推進進度頂板自然垮落，避免形成大面積采空區懸頂，從而降低工作面開采危險系數，保證了在傾斜煤層堅硬頂板條件下實施機械化開采的安全性，并大幅降低類似條件下開采的風險性。

進一步的是，步驟a中，在對工作面開采煤層切眼處的頂板進行拉槽爆破時，采用沿煤層傾斜方向延伸的單排拉槽炮孔進行弱化爆破；步驟b中，對工作面開采煤層頂板進行超前弱化爆破時，在運輸巷內順槽按上述步距采用傾斜向上，伸入所述工作面開采煤層頂板的雙層雙排弱化炮孔爆破，在回風巷內順槽按上述步距采用傾斜向下，沿所述回風巷橫截面伸入所述工作面開采煤層頂板的單排弱化炮孔爆破。

上述方案的優選方式是，在拉槽爆破中，相鄰兩個拉槽炮孔之間的孔距與單一個炮孔爆破后的壓碎區半徑與裂隙區直徑之和相適應，

其中，所述的壓碎區半徑

式中：R_c——為粉碎區半徑(m)；

ρ_s——巖石密度kg/m³；

c_p——巖石縱波速度(m/s)；

r_b——炮孔半徑(m)；

D——炸藥爆速(m/s)；

σ₀——多向應力條件下巖石強度(Pa)；

所述的裂隙區半徑

式中：R_p——為破裂區半徑(m)；

p_j——作用于炮孔壁的準靜壓力(Pa)；

σ_t——巖石的抗拉強度(Pa)；

r_b——為炮孔半徑(m)；

r_c——為裝藥半徑(m)；

D——炸藥爆速(m/s)；

ρ_s——巖石密度(kg/m³)；

并且每一個炮孔的深度在2-3m之間。