[發明專利]降低煤礦厚硬巖層破斷致災風險的分層預裂爆破方法

有效

• 申請號: 201610018692.1
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105606002B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 陳大勇;王曉振;朱衛兵;許家林;韓紅凱;季英明;高震;王亞楠
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: F42D3/04
• 分類號: F42D3/04;F42D1/00
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所32220
• 代理人: 晏榮府

技術領域

本發明涉及降低煤礦厚硬頂板破斷致災技術領域，具體是一種降低煤礦厚硬

巖層破斷致災風險的分層預裂爆破方法。

背景技術

一些礦區煤層上部賦存著厚硬頂板，由于頂板厚度大，并且強度大，造成頂板破步距較大，從而造成頂板來壓強度大，礦壓顯現強烈，嚴重的會造成液壓支架壓死，發生沖擊礦壓及煤與瓦斯突出等事故，給安全生產帶來嚴重的安全隱患，從而厚硬頂板的控制技術一直是世界采礦界的難題。目前控制堅硬頂板的方法主要包括：超前深孔預裂爆破、頂板注水軟化、水壓致裂等，這些方法都取得了很好的成效，但針對煤礦厚硬頂板破斷致災的預防，任何方法都不是萬能的。超前深孔預裂爆破對工作面寬度及煤層傾角有較大的要求；頂板注水軟化對頂板的礦物組成有較大要求，且遇到構造發育強烈時實施較為困難，并且注水軟化后還需要強制放頂，水壓致裂在頂板普氏系數大于10的情況下不易壓裂，且受應力方向及裂紋發育方向影響較大。

爆破方法受厚硬頂板的應力方向、裂隙發育方向影響較小。通過減小煤層上覆厚硬巖層的破斷距是降低厚硬巖層破斷致災比較行之有效的方法。根據巖層的破斷距計算公式，固支：，簡支：，懸臂：（為巖層的破斷距，為巖層厚度，為上覆巖層載荷，為巖層抗拉強度），從公式中可以看出破斷距與巖層的厚度h、成正比例關系，與成反比例關系，故通過減小巖層厚度h是減小巖層破斷距最方便的方法。預裂爆破可以在炮孔連線方向產生應力集中，在炮孔間距合適時，幾個炮孔齊發爆破時，炮孔之間可以形成貫通裂紋，從而將完整的厚硬巖層分成兩層巖層，降低了巖層的厚度，如示意圖1所示，從而減小了厚硬巖層的破斷步距。煤層上覆的厚硬巖層一般為沉積巖，巖層各向異性發育強烈，垂直于巖層方向的強度較小，會促進爆破裂紋的擴展。

發明內容

本發明提供一種降低煤礦厚硬巖層破斷致災風險的分層預裂爆破方法，減小

了破斷距，降低破斷致災風險。

本發明是以如下技術方案實現的：一種降低煤礦厚硬巖層破斷致災風險的分層預裂爆破方法，包括以下步驟，

1）在工作面上覆厚硬巖層上開挖一條滿足鉆孔施工要求的巖巷，其長度等于工作面的走向長度；

2）利用巖巷的作業空間，垂直于巖巷幫部的上覆厚硬巖層中打若干鉆孔，鉆孔在一個平面內且相互平行，鉆孔長度約為工作面長度的一半，孔距為30-100倍鉆孔孔徑；

3）對所有鉆孔進行裝藥、封孔、然后連線進行齊發爆破，利用爆破應力波在炮孔連線方向產生的應力集中，使炮孔連線方向巖體產生裂紋，實現厚硬巖層的分層，最終實現分層破斷。

優選的，步驟1）中所述的巖巷的位置在上覆厚硬巖層幾何中心，或根據煤礦工作面情況偏離上覆厚硬巖層的幾何中心。

優選的，如果上覆厚硬巖層的厚度過大，進行分層預裂爆破后，上覆厚硬巖層的破斷距仍然較大時，需要掘進二條或二條以上的巖巷，進行多分層的預裂爆破。

優選的，如果上覆厚硬巖層的厚度過大，進行分層預裂爆破后，上覆厚硬巖層的破斷距仍然較大時，可以在分層預裂爆破的基礎上，利用扇形鉆孔進行強制放頂。

優選的，步驟2）平行鉆孔根據打孔時排巖粉的需要具有一定向上傾斜角度，一般與上覆厚硬巖層成3-5o，若上覆巖層為傾斜巖層，巖巷的位置可向厚硬巖層下部移動。

優選的，步驟3）中為了滿足單個鉆孔內炸藥的傳爆性能，利用導爆索將各個藥卷連接起來，將藥卷與導爆索用防水膠帶捆綁。

優選的，鉆孔的直徑不小于90mm。

本發明的有益效果是：利用在煤層上覆厚硬巖層預裂分層爆破減小了破斷距，降低破斷致災風險；工藝簡單，可操作性強，可消除厚硬頂板危害，從而實現煤礦安全生產。

附圖說明

圖1是分層預裂爆破成縫示意圖；

圖2是二分層預裂爆破示意圖；

圖3是圖2的A-A剖視圖；

圖4是多分層預裂爆破示意圖；

圖5是圖3的A-A剖視圖；

圖6是分層預裂爆破與強制放頂聯合示意圖；

圖7是圖6的A-A剖視圖。

圖中：1、巖巷，2、上覆厚硬巖層，3、鉆孔，4、順槽，5、煤層。

具體實施方式

如圖2和圖3所示，一種降低煤礦厚硬巖層破斷致災風險的分層預裂爆破方法，利用煤層上覆厚硬巖層的破斷距、及礦山壓力方面的知識判斷巖層破斷時的致災風險；如有致災風險，計算二分層預裂爆破是否滿足要求，如果滿足要求，具體步驟如下：