CN104790954A

CN104790954A - 巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法

Info

Publication number: CN104790954A
Application number: CN201510138108.1A
Authority: CN
Inventors: 王维维; 康宇; 张迎新; 代少军; 徐涛; 刘锡明; 吴祥业; 蒋莉; 周静; 张亮
Original assignee: Heilongjiang University of Science and Technology
Current assignee: Heilongjiang University of Science and Technology
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2015-07-22

Abstract

巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法。一种巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，本方法包括四步，第一步确定切顶方法、钻孔施工时间和地点；第二步确定切顶卸压爆破钻孔参数；第三步打设深孔爆破钻孔及装药封孔；第四步爆破切顶卸压。本发明用于巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压。

Description

巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法

技术领域

本发明涉及一种巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法。

背景技术

区段内多个采煤工作面一般按顺序依次开采，相邻工作面之间需要留设煤柱隔离采空区。而留设煤柱的尺寸往往在20m作业，同时煤柱形成的集中应力容易引起围岩变形、冲击地压等矿井灾害，同时浪费大量煤炭资源。沿空留巷技术是随着工作面的推进，将其中一条回采巷道通过加强顶板支护与巷旁支护的方式保留下来，作为下一个工作面的一条回采巷道使用，可减少巷道掘进量，缓解工作面接续紧张，减少资源浪费。

巷旁充填沿空留巷是实现快速沿空留巷的主要技术，即在工作面回采后，在采空区内沿预留巷道通过充填形成一道墙体，根据充填材料的不同，充填体的支撑能力不同，通过充填体支护顶板，同时隔离预留巷道与采空区。而采空区垮落时产生的扰动及未冒落的岩层形成悬臂梁作用后，容易使巷旁充填体压裂，导致留巷失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够切断采空区侧顶板与预留巷道内顶板的一定联系，缩短悬臂梁的梁体长度、具有广泛的实用性的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，本方法包括四步，第一步确定切顶方法、钻孔施工时间和地点；第二步确定切顶卸压爆破钻孔参数；第三步打设深孔爆破钻孔及装药封孔；第四步爆破切顶卸压。

所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第一步确定切顶方法、钻孔施工时间和地点是采取在工作面回采及巷旁充填施工过程中，对预留巷道顶板进行深孔爆破卸压的方法。

所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第二步确定切顶卸压爆破钻孔参数是钻孔位置贴近充填体采空区侧，钻孔角度沿巷道走向与顶板呈40--60°，装药，钻孔深度为工作面采高的3~4倍，其中装药孔与控制孔的深度不同；钻孔间距为2~4m。

所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第三步打设深孔爆破钻孔及装药封孔是上述切顶钻孔参数确定后，超前工作面打设深孔爆破钻孔，钻孔施工完成后，超前工作面一个圆班的回采距离约10~15m进行间隔装药，控制孔不装药，装药后进行封孔作业。

所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第四步爆破切顶卸压是爆破作业超前工作面或待装药孔进入采空区完成巷旁充填后进行，在顶板比较完整坚硬时，超前爆破，若顶板岩性、完整性差，则在采空区巷旁充填体达到初强后进行。

所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第二步中爆破孔与控制孔的深度不同，控制孔不装药实现顶板爆破后的完整性，形成切缝。

所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第三步中钻孔在超前支撑压力区外， 20m外开始布置，同时一次切顶爆破距离为一个圆班回采距离，回采距离为10~15m。

所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第四步中，根据巷道顶板岩性及稳定性进行爆破时间选择，若顶板为Ⅰ~Ⅱ类顶板时，则在采空区内待充填体稳定后爆破，若巷道顶板为Ⅲ类或Ⅲ类以上顶板时，则超前工作面进行爆破。

有益效果：

1.本发明在进行切顶爆破后，切断了采空区内顶板与预留巷道顶板的基本联系，能降低由于悬臂梁作用形成的应力集中，同时消除了相邻工作面采动影响造成的巷道顶板支护困难等问题，减小了顶板压力。

本发明能够提高巷旁充填体的稳定性，尤其在易自燃煤层中，能够提高充填体的完整性，避免向采空区侧漏风；保证了采煤工作面正常生产的同时、有效地缓解了采煤工作面接续及明显降低巷道支护成本。

本发明降低了沿空留巷时巷旁充填体所承受的顶板压力，能够避免巷旁充填体受力变形、开裂，顺利实现了沿空留巷及巷道围岩的稳定，效果明显，实用范围广。

本发明能够提高巷旁充填沿空留巷的围岩稳定性，是一种极大降低巷旁充填沿空留巷时巷道顶板压力的切顶卸压方法；沿空留巷技术是随着工作面的推进，将其中一条回采巷道通过加强顶板支护与巷旁支护的方式保留下来，作为下一个工作面的一条回采巷道使用，能够减少巷道的掘进量，缓解工作面接续紧张，减少了资源浪费。

本发明的巷旁充填沿空留巷是实现快速沿空留巷的主要技术，即在工作面回采后，在采空区内沿预留巷道通过充填形成一道墙体，根据充填材料的不同，充填体的支撑能力不同，通过充填体支护顶板，同时隔离预留巷道与采空区；避免了采空区垮落时产生的扰动及未冒落的岩层形成悬臂梁作用后，容易使巷旁充填体压裂，导致留巷失败的问题。

本发明能够切断采空区侧顶板与预留巷道内顶板的一定联系，缩短悬臂梁的梁体长度，降低了沿空留巷时巷旁充填体所承受的顶板压力，避免了巷旁充填体受力变形、开裂，顺利实现了沿空留巷及巷道围岩的稳定，效果明显，具有广泛的实用性。

本发明通过巷旁充填沿空留巷顶板切顶卸压，极大减少了充填体侧方采空区顶板的回转下沉持续作用时间，缩短了悬臂梁的梁体，降低了顶板回转时产生的弯曲挠力，基本消除了采动动压及采空区顶板冒落对巷旁充填体的不利影响。切顶垮落处的岩体受到爆破作用碎涨系数增大，使其冒落后破碎岩体可充满采空区，对上覆岩体能够起到很好的支撑作用，基本消除了深部岩层变形产生的应力扰动作用。

本发明进行切顶后可给充填体的稳定预留了更长的稳定时间，使充填体在达到终强前经历最小的应力扰动，明显提高了巷旁充填沿空留巷速度，大大缓解工作面接续紧张的局面。

本发明巷旁充填体的完整，能够有效避免向采空区侧漏风，避免了引起采空区的自燃，同时，取消了护巷煤柱，节约了大量的煤炭资源。

附图说明：

附图1是本产品的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压实施地点及钻孔布置图。

附图2是附图1的I-I向视图。

附图3是本产品的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压爆破钻孔深度确定图。

附图4是本产品的钻孔装药结构示意图。

附图5是本产品的导爆索与炸药及雷管连接示意图。

附图6是本产品的雷管连接示意图。

附图1中F1--留巷工作面，R1--留巷工作面上巷，R2—沿空留巷，K—采空区，C—充填体，B1、Bn—爆破孔，k1、kn—控制孔，L—爆破孔间距，H—超前工作面布孔距离，Lb—爆破孔长度，Lk—爆控制孔长度。

附图2中1--下一工作面实体煤，2--沿空预留巷道，3--巷旁充填体，4--切顶钻孔，5--未切顶时顶板自由垮落线，6--切顶后顶板垮落线，7--采空区冒落岩石。

具体实施方式：

实施例1：

煤层开采后预留巷道采空区侧支护体受采空区顶板悬臂梁作用引起应力集中、巷道矿压显现剧烈、围岩变形严重的防治方法，能够提高巷旁充填沿空留巷的围岩稳定性，是一种极大降低巷旁充填沿空留巷时巷道顶板压力的切顶卸压方法。

实施例2：

实施例1所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第一步确定切顶方法、钻孔施工时间和地点是采取在工作面回采及巷旁充填施工过程中，对预留巷道顶板进行深孔爆破卸压的方法。

实施例3：

实施例1所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第二步确定切顶卸压爆破钻孔参数是钻孔位置贴近充填体采空区侧，钻孔角度沿巷道走向与顶板呈40--60°，装药，钻孔深度为工作面采高的3~4倍，其中装药孔与控制孔的深度不同；钻孔间距为2~4m。

实施例4：

实施例1所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第三步打设深孔爆破钻孔及装药封孔是上述切顶钻孔参数确定后，超前工作面打设深孔爆破钻孔，钻孔施工完成后，超前工作面一个圆班的回采距离约10~15m进行间隔装药，控制孔不装药，装药后进行封孔作业。

实施例5：

实施例1所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第四步爆破切顶卸压是爆破作业超前工作面或待装药孔进入采空区完成巷旁充填后进行，在顶板比较完整坚硬时，超前爆破，若顶板岩性、完整性差，则在采空区巷旁充填体达到初强后进行。

实施例6：

实施例2所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第二步中爆破孔与控制孔的深度不同，控制孔不装药实现顶板爆破后的完整性，形成切缝。

实施例7：

实施例3所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第三步中钻孔在超前支撑压力区外， 20m外开始布置，同时一次切顶爆破距离为一个圆班回采距离，回采距离为10~15m。

实施例8：

实施例5所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，所述的第四步中，根据巷道顶板岩性及稳定性进行爆破时间选择，若顶板为Ⅰ~Ⅱ类顶板时，则在采空区内待充填体稳定后爆破，若巷道顶板为Ⅲ类或Ⅲ类以上顶板时，则超前工作面进行爆破。

实施例9：

上述实施例所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，对巷旁充填沿空留巷巷道顶板采用深孔爆破作为切顶方法，在进行工作面开采及巷旁充填施工前，沿预留巷道全长范围内布置切顶钻孔，切顶钻孔布置在巷旁充填体靠近采空区内侧，沿直线布置；根据工作面推进速度及巷旁充填速度，分段分时间进行超前爆破切顶，切顶钻孔深度、间距、角度参数根据工作面采购及顶板柱状图岩性确定；切顶孔内装药可利用长钻孔爆破装药装置，药卷采用具有聚能穴的聚能药卷，保证爆破能量大部分沿巷道走向方法传递。

长钻孔爆破装药装置为一种长钻孔爆破装药装置专利公开号： CN201662371U。

实施例10：

上述实施例所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，

一、选择合理的切顶方法、钻孔施工时间和地点；如附图1所示，在工作面预留巷道顶板内全长采用爆破切顶卸压。施工地点选择在靠近煤壁侧的R2内，随着工作面的回采分段进行爆破作业。

二、确定切顶卸压爆破钻孔参数；钻孔位置应贴近充填体采空区侧；钻孔角度沿巷道走向与顶板呈60°左右，呈“一”字排开，便于装药；钻孔深度应根据工作面采高和预留巷道高度及顶板岩性确定，深度过大，增加切顶工作量及装药量；深度过小切顶高度不够，不能切断顶板联系，同时垮落岩石碎胀后不能充满采空区，不能减缓采空区顶板的回转，影响切顶效果；其中装药孔与控制孔深度应有所区别，控制孔深度应小于爆破孔，可减小钻孔工作量，一般约为爆破孔深度的80%；钻孔间距2~4m。

三、打设深孔爆破钻孔及装药封孔；上述切顶钻孔参数确定后，应超前工作面打设深孔爆破钻孔，钻孔施工完成后，超前工作面一个圆班的回采距离约10~15m进行间隔装药，控制孔不装药，装药后进行封孔作业，整个钻孔内应通常布置导爆索来爆炸钻孔内炸药全部起爆，如附图3所示；当钻孔深度较大时，普通药卷难以装满钻孔，可利用PVC管加工成可连接的装药管进行装药，能准确控制装药深度；在封孔时利用水泥-水玻璃双液浆，能在短时间内凝固，保证封孔质量。将封孔后外部的导爆索与雷管进行相连，用胶带将雷管与导爆索绑扎牢固，注意雷管传爆方向应与导爆索传爆方向一致，如附图4所示。

四：爆破切顶卸压；应准确分析切顶巷道顶板力学性能，确定采用超前工作面或待装药孔进入采空区完成巷旁充填后进行顶板；若顶板为Ⅰ~Ⅱ类顶板时，则需在采空区内待充填体稳定后爆破，若巷道顶板为Ⅲ类或Ⅲ类以上顶板时，则可超前工作面进行爆破。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

Claims

1.一种巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，其特征是: 本方法包括四步，第一步确定切顶方法、钻孔施工时间和地点；第二步确定切顶卸压爆破钻孔参数；第三步打设深孔爆破钻孔及装药封孔；第四步爆破切顶卸压。

2.根据权利要求1所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，其特征是: 所述的第一步确定切顶方法、钻孔施工时间和地点是采取在工作面回采及巷旁充填施工过程中，对预留巷道顶板进行深孔爆破卸压的方法。

3.根据权利要求1所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，其特征是: 所述的第二步确定切顶卸压爆破钻孔参数是钻孔位置贴近充填体采空区侧，钻孔角度沿巷道走向与顶板呈40--60°，装药，钻孔深度为工作面采高的3~4倍，其中装药孔与控制孔的深度不同；钻孔间距为2~4m。

4.根据权利要求1所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，其特征是: 所述的第三步打设深孔爆破钻孔及装药封孔是上述切顶钻孔参数确定后，超前工作面打设深孔爆破钻孔，钻孔施工完成后，超前工作面一个圆班的回采距离约10~15m进行间隔装药，控制孔不装药，装药后进行封孔作业。

5.根据权利要求1所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，其特征是: 所述的第四步爆破切顶卸压是爆破作业超前工作面或待装药孔进入采空区完成巷旁充填后进行，在顶板比较完整坚硬时，超前爆破，若顶板岩性、完整性差，则在采空区巷旁充填体达到初强后进行。

6.根据权利要求2所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，其特征是: 所述的第二步中爆破孔与控制孔的深度不同，控制孔不装药实现顶板爆破后的完整性，形成切缝。

7.根据权利要求3所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，其特征是: 所述的第三步中钻孔在超前支撑压力区外， 20m外开始布置，同时一次切顶爆破距离为一个圆班回采距离，回采距离为10~15m。

8.根据权利要求5所述的巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，其特征是: 所述的第四步中，根据巷道顶板岩性及稳定性进行爆破时间选择，若顶板为Ⅰ~Ⅱ类顶板时，则在采空区内待充填体稳定后爆破，若巷道顶板为Ⅲ类或Ⅲ类以上顶板时，则超前工作面进行爆破。