CN107816353B - 一种综采工作面过大落差断层新方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种综采工作面过大落差断层新方法，包括如下步骤：在运输顺槽内沿煤层底板预掘垂直于断层走向的探巷；根据探巷内断层揭露信息建立断层走向计算模型，沿断层走向设计爆破巷走向；根据割煤机和支架的运行轨迹设计爆破巷断面尺寸及布置位置；爆破巷内间隔布置预裂深孔，预裂深孔中间设有拉槽浅孔；在爆破巷内关键部位设置耳式硐室，硐室内布置扇形钻孔；爆破施工时，耳式硐室内的扇形钻孔首先起爆，其后起爆爆破巷内的预裂深孔，最后起爆拉槽浅孔；爆破施工前根据需要在爆破巷内设置单体液压支柱。本发明利用深孔预裂爆破技术预先处理断层带岩石，能有效帮助采煤机渡过断层，保证采煤工作面高产高效。

Description

一种综采工作面过大落差断层新方法
技术领域
本发明涉及一种采煤工作面过断层方法，特别是一种针对综采工作面过大落差断层的新方法。
背景技术
断层作为煤矿开采过程中常见的地质构造，因其结构特点、力学特性等因素，严重制约了工作面的高产高效，尤其是大落差断层。目前，机械化采煤工作面过大落差断层主要有搬家跳采法和挑顶起底法。搬家跳采法通常需要另开切眼过断层，投入大量的巷道掘进及维护费用，且工作面停采搬家工艺复杂、施工速度慢；挑顶起底法，通过调整采煤机运行轨迹，采用浅孔爆破的方式达到挑顶或起底的目的，强行切割围岩实现工作面直接向前推进，这种方法虽然在过断层施工中应用较为广泛，但过断层期间工作面顶板控制和管理难度大、设备损坏严重、存在诸多安全隐患。
深孔预裂爆破技术充分利用炸药能量，爆破后岩体松动而不飞散、开裂而不滑塌。实际工程中，遇到大量坚硬岩石阻碍工程进度时，一般采用预裂爆破的方式进行解决。相较于一般爆破，深孔预裂爆破具有装药少、振动小、不产生抛掷等诸多优点，广泛应用于煤矿煤层弱化、瓦斯控制与抽放等方面。
因此，鉴于传统过大落差断层方法存在的诸多弊端，结合深孔预裂爆破的特点，需要探索一种安全、高效的工作面过大落差断层新方法。
发明内容
本发明提供了一种综采工作面过大落差断层新方法，尤其是一种预掘爆破巷超前深孔预裂爆破过大落差断层新方法，能够有效解决工作面过大落差断层难的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的方案如下。
一种综采工作面过大落差断层新方法，包括如下步骤：
(1)根据工作面地质探测报告，在运输顺槽内沿煤层底板预掘垂直于断层走向的探巷；
(2)探巷揭露断层后，根据探巷长度、走向以及顺槽揭露断层点至探巷开口点距离建立工作面断层走向计算模型，获得断层具体走向，具体公式为
式中，α为探巷走向，a为探巷长度，b为运输顺槽揭露断层点与探巷开口点距离；
(3)以10m为单位，对断层走向逐步计算，设计爆破巷走向，具体公式为
式中，La、Lb分别为某段爆破巷两端至顺槽距离；
(4)以少丢煤为原则，根据割煤机和支架的运行轨迹设计爆破巷断面尺寸以及布置位置；
(5)采用深孔预裂、浅孔拉槽的爆破方法，在爆破巷内间隔布置预裂深孔，预裂深孔中间设有拉槽浅孔；
(6)在岩石硬度高、爆破量大、回采切割难度大的关键部位布置耳式硐室，硐室内布置扇形钻孔。
所述的综采工作面过大落差断层新方法，步骤(4)中爆破巷断面尺寸高度应与采高相同，宽度考虑钻孔机具设备摆放及施工便利；为降低断层破碎带对巷道掘进、支护的不利影响，均衡巷道两帮炮孔长度，爆破巷须尽量布置在断层岩石过渡段中部。
所述的综采工作面过大落差断层新方法，步骤(4)中支架沿巷道顶板推进，实现不割支护过断层。
所述的综采工作面过大落差断层新方法，步骤(5)中预裂深孔直径可设计为75mm，孔深可设计为15m，孔间距可设计为1.5m；拉槽浅孔直径可设计为42mm，孔深可设计为5m，孔间距可设计为1.5m。
所述的综采工作面过大落差断层新方法，步骤(6)中耳式硐室尺寸一般为宽4m、深5m、高3.5m，硐室内布置的扇形钻孔直径可设计为75mm，孔深可设计为10～15m。
在上述综采工作面过大落差断层新方法中，为保证施工安全，避免顶板垮塌，爆破施工前根据需要在爆破巷内设置1～2排单体液压支柱；爆破施工时，耳式硐室内的扇形钻孔首先起爆，其后爆破巷内预裂深孔起爆，最后起爆拉槽浅孔。
本发明的一种综采工作面过大落差断层新方法有以下优点。
(1)本发明的一种综采工作面过大落差断层新方法，在工作面推采至断层位置前，预掘断层爆破巷，并运用深孔预裂爆破技术实现对断层的超前处理，过断层期间能有效帮助采煤机切割岩石渡过断层，推进速度加快，保证了工作面生产连续，有助于实现采煤工作面高产高效。
(2)本发明通过在爆破巷内布置“耳式硐室”和单体液压支柱，避免直接在巷道内进行大药量的爆破施工，解决了爆破施工期间顶板控制难、巷道垮塌等难题。
附图说明
图1为本发明采煤工作面巷道布置方式平面示意图。
图2为本发明采煤工作面断层走向计算模型。
图3为本发明断层过渡段割煤机轨迹内爆破巷布置方案。
图4为本发明耳式硐室爆破示意图。
图例说明：1-回风顺槽；2-运输顺槽；3-断层；4-探巷；5-爆破巷；6-耳式硐室；7-扇形钻孔；8-预裂深孔；9-拉槽浅孔；10-单体液压支柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
一种综采工作面过大落差断层新方法，包括如下步骤：
(1)根据工作面地质探测报告，在运输顺槽2内沿煤层底板预掘垂直于断层3走向的探巷4；
(2)探巷4揭露断层3后，根据探巷4长度、走向以及顺槽2揭露断层点至探巷4开口点距离建立工作面断层走向计算模型，如图2，获得断层3具体走向，具体公式为
式中，α为探巷4走向，a为探巷4长度，b为运输顺槽2揭露断层点与探巷4开口点距离；
(3)以10m为单位，对断层3走向逐步计算，设计爆破巷5走向，具体公式为
式中，La、Lb分别为某段爆破巷5两端至顺槽2距离；
(4)以少丢煤为原则，根据割煤机和支架的运行轨迹设计爆破巷5断面尺寸以及布置位置；
(5)采用深孔预裂、浅孔拉槽的爆破方法，在爆破巷5内间隔布置预裂深孔，预裂深孔中间设有拉槽浅孔，如图4；
(6)在爆破巷5内岩石硬度高、爆破量大、回采切割难度大的关键部位布置耳式硐室6，硐室6内布置扇形钻孔7。
所述的综采工作面过大落差断层新方法，步骤(4)中爆破巷5断面尺寸高度应与采高相同，宽度考虑钻孔机具设备摆放及施工便利；为降低断层破碎带对爆破巷5掘进、支护的不利影响，均衡爆破巷5两帮炮孔长度，爆破巷5尽量布置在断层3岩石过渡段中部，如图3。
所述的综采工作面过大落差断层新方法，步骤(4)中支架沿巷道顶板推进，实现不割支护过断层3。
所述的综采工作面过大落差断层新方法，步骤(6)中预裂深孔8直径可设计为75mm，孔深可设计为15m，孔间距可设计为1.5m；拉槽浅孔9直径可设计为42mm，孔深可设计为5m，孔间距可设计为1.5m。
所述的综采工作面过大落差断层新方法，步骤(5)中耳式硐室6的尺寸一般为宽4m、深5m、高3.5m，硐室内布置的扇形钻孔7直径可设计为75mm，孔深可设计为10～15m。
在上述综采工作面过大落差断层新方法中，为保证施工安全，避免顶板垮塌，爆破施工前根据需要在爆破巷5内设置1～2排单体液压支柱10；爆破施工时，耳式硐室6内的扇形钻孔7首先起爆，其后爆破巷5内预裂深孔8起爆，最后起爆拉槽浅孔9。

Claims (4)

1.一种综采工作面过大落差断层新方法，包括如下步骤：
(1)根据工作面地质探测报告，在运输顺槽内沿煤层底板预掘垂直于断层走向的探巷；
(2)探巷揭露断层后，根据探巷长度、走向以及顺槽揭露断层点至探巷开口点距离建立工作面断层走向计算模型，获得断层具体走向，具体公式为
式中，α为探巷走向，a为探巷长度，b为运输顺槽揭露断层点与探巷开口点距离；
(3)以10m为单位，对断层走向逐步计算，设计爆破巷走向，具体公式为
式中，La、Lb分别为某段爆破巷两端至顺槽距离；
(4)以少丢煤为原则，根据割煤机和支架的运行轨迹设计爆破巷断面尺寸以及布置位置；
(5)采用深孔预裂、浅孔拉槽的爆破方法，在爆破巷内间隔布置预裂深孔，预裂深孔中间设有拉槽浅孔；
(6)在岩石硬度高、爆破量大、回采切割难度大的关键部位布置耳式硐室，硐室内布置扇形钻孔。
2.根据权利要求1所述的一种综采工作面过大落差断层新方法，其特征在于，步骤(4)中爆破巷断面尺寸高度应与采高相同，宽度考虑钻孔机具设备摆放及施工便利；为降低断层破碎带对巷道掘进、支护的不利影响，均衡巷道两帮炮孔长度，爆破巷尽量布置在断层岩石过渡段中部。
3.根据权利要求1所述的一种综采工作面过大落差断层新方法，其特征在于，步骤(4)中支架沿巷道顶板推进，实现不割支护过断层。
4.根据权利要求1所述的一种综采工作面过大落差断层新方法，其特征在于：爆破施工前在爆破巷内设置单体液压支柱；爆破施工时，耳式硐室内的扇形钻孔首先起爆，其后爆破巷内的预裂深孔起爆，最后起爆拉槽浅孔。
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