CN108104815A - 巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法 - Google Patents
巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，属于放顶煤采煤技术领域，包括沿巨厚坚硬煤层底部布置放顶煤工作面，从放顶煤工作面运输巷和放顶煤工作面回风巷分别倾斜布置下联巷和上联巷通达巨厚坚硬煤层顶部，并沿巨厚坚硬煤层顶部间隔掘进一组平行布置的高位工艺巷，高位工艺巷间用一组间隔布置的联络巷贯通，联络巷中设置调节风窗控制通风，在高位工艺巷中布置高位瓦斯抽放管，在联络巷中布置钻场，利用钻场向下施工钻孔，在钻孔中布置液态二氧化碳爆破发生器，二氧化碳爆破发生器超前放顶煤工作面布置；本发明实现了工作面安全开采，生产效率高，采用液态二氧化碳爆破本质安全，并且有利于瓦斯向高位工艺巷运移抽放。
Description
技术领域：
本发明涉及放顶煤采煤技术领域，尤其涉及巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法。
背景技术：
我国煤层地质条件复杂，放顶煤开采作为有一种高产高效开采技术得到一定范围的推广应用，但放顶煤采煤法煤炭采出率低、工作面瓦斯治理困难是影响其发展的制约因素，尤其在巨厚坚硬煤层条件下进行放顶煤开采时，问题尤为突出。
目前，国内学者提出的煤层增透和卸压的技术方法，主要包括炸药深孔预裂爆破、水力压裂、水力冲孔、水力掏槽、水力割缝等。由于部分增透技术和工艺方法有缺陷，很多技术措施的效果并不理想。
专利文献CN201610263144.5公开了一种基于二氧化碳爆破的弱化坚硬煤层放顶煤的方法，其采用二氧化碳爆破对坚硬顶煤进行弱化，使顶煤放出率比顶板致裂之前提高了20％～30％，但是其在两液压支架顶梁之间靠近煤壁的顶板处钻孔对工作面的生产影响较大。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，以解决上述问题。
为实现本发明的目的，采用的技术方案为：一种巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，包括沿巨厚坚硬煤层底部布置放顶煤工作面，从放顶煤工作面运输巷和放顶煤工作面回风巷分别倾斜布置下联巷和上联巷通达巨厚坚硬煤层顶部，并沿巨厚坚硬煤层顶部间隔掘进一组平行布置的高位工艺巷，高位工艺巷间用一组间隔平行布置的联络巷贯通，联络巷中设置调节风窗控制通风，在高位工艺巷中布置高位瓦斯抽放管，在联络巷中布置钻场，利用钻场向下施工钻孔，在钻孔中布置液态二氧化碳爆破发生器，二氧化碳爆破发生器超前放顶煤工作面布置，放顶煤工作面采煤、二氧化碳爆破松动、高位瓦斯抽放三个工序平行作业。
进一步的，所述巨厚坚硬煤层厚度为9～25m，硬度系数为1.5＜f＜5.0。
进一步的，所述上联巷、下联巷沿煤层底部回采巷道倾斜25°通达所述高位工艺巷。
进一步的，所述高位工艺巷与放顶煤工作面回采巷道间距L1＝40m，高位工艺巷之间间距L2＝30m。
进一步的，所述高位瓦斯抽放管抽放端开孔，开孔部分长度L5＝12m+r，其中r为二氧化碳爆破扰动半径，高位瓦斯抽放管抽放端伸出煤壁距离L3＝12m。
进一步的，所述二氧化碳爆破发生器埋深等于其爆破扰动半径r，爆破超前工作面距离L4＝r，其中r为二氧化碳爆破扰动半径。
进一步的，二氧化碳爆破用量随采场具体环境而定，二氧化碳爆破用量b与爆破扰动半径r之间的函数关系式为r＝aln(cb+1)，其中a和c为常数，煤厚H与二氧化碳爆破扰动半径r及超前支撑应力破煤高度s之间的函数关系式为：
f1—煤块内摩擦系数，h—底层采高，l—支架控顶距，—煤体内摩擦角。
本发明的有益效果是，通过在巨厚坚硬煤层顶部布置高位工艺巷和联络巷，既可以对工作面前方爆破松动煤体预抽瓦斯，又实现工作面上部及后部采空区瓦斯抽放，实现工作面安全开采，生产效率高，同时采用液态二氧化碳爆破不产生扬尘以及一氧化碳等有毒有害物质，爆破过程本质安全，并且二氧化碳密度大，有利于瓦斯向高位工艺巷运移抽放。
附图说明：
图1是巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法布置示意图；
图2是巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法顶煤冒放前煤岩体结构示意图；
图3是巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法顶煤冒放后煤岩体结构示意图。
图中：1、高位工艺巷，2、联络巷，3、高位瓦斯抽放管，4、钻场，5、钻孔，6、二氧化碳爆破发生器，7、上联巷，8、调节风窗，9、下联巷，10、放顶煤工作面运输巷，11、放顶煤工作面，12、采空区，13、工作面回风巷，14、破碎煤体。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1-3所示，沿巨厚坚硬煤层底部布置放顶煤工作面11，从放顶煤工作面运输巷10和放顶煤工作面回风巷13分别倾斜布置下联巷9和上联巷7通达巨厚坚硬煤层顶部，并沿巨厚坚硬煤层顶部间隔掘进一组平行布置的高位工艺巷1，高位工艺巷1间用一组间隔平行布置的联络巷2贯通，联络巷2中设置调节风窗8控制通风，在高位工艺巷1中布置高位瓦斯抽放管3，在联络巷2中布置钻场4，利用钻场4向下施工钻孔5，在钻孔5中布置液态二氧化碳爆破发生器6，二氧化碳爆破发生器6超前放顶煤工作面11布置，二氧化碳爆破发生器6超前放顶煤工作面11布置，放顶煤工作面采煤、二氧化碳爆破松动、高位瓦斯抽放三个工序平行作业。
以某煤矿为例，巨厚坚硬煤层厚度为23m，硬度系数为f＝4.5，根据现场条件计算所需爆破扰动半径r为8m，经现场试验，二氧化碳爆破用量b与爆破扰动半径r之间的函数关系式为r＝5.4ln(0.224b+1)，计算可得所需二氧化碳爆破用量b为15kg，上联巷、下联巷沿煤层底部回采巷道倾斜25°通达所述高位工艺巷，高位工艺巷与放顶煤工作面回采巷道间距L1＝40m，高位工艺巷之间间距L2＝30m，所述高位瓦斯抽放管抽放端开孔，开孔部分长度L5＝20m，高位瓦斯抽放管抽放端伸出煤壁距离L3＝12m。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，其特征在于，沿巨厚坚硬煤层底部布置放顶煤工作面(11)，从放顶煤工作面运输巷(10)和放顶煤工作面回风巷(13)分别倾斜布置下联巷(9)和上联巷(7)通达巨厚坚硬煤层顶部，并沿巨厚坚硬煤层顶部间隔掘进一组平行布置的高位工艺巷(1)，高位工艺巷(1)间用一组间隔平行布置的联络巷(2)贯通，联络巷(2)中设置调节风窗(8)控制通风，在高位工艺巷(1)中布置高位瓦斯抽放管(3)，在联络巷(2)中布置钻场(4)，利用钻场(4)向下施工钻孔(5)，在钻孔(5)中布置液态二氧化碳爆破发生器(6)，二氧化碳爆破发生器(6)超前放顶煤工作面(11)布置，放顶煤工作面采煤、二氧化碳爆破松动、高位瓦斯抽放三个工序平行作业。
2.根据权利要求1所述巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，其特征是：所述巨厚坚硬煤层厚度为9～25m，硬度系数为1.5＜f＜5.0。
3.根据权利要求1所述巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，其特征是：所述上联巷(7)、下联巷(9)沿煤层底部回采巷道倾斜25°通达所述高位工艺巷(1)。
4.根据权利要求1所述巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，其特征是：所述高位工艺巷(1)与放顶煤工作面回采巷道间距L1＝40m，高位工艺巷(1)之间间距L2＝30m。
5.根据权利要求1所述巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，其特征是：所述高位瓦斯抽放管(3)抽放端开孔，开孔部分长度L5＝12m+r，其中r为二氧化碳爆破扰动半径，高位瓦斯抽放管(3)抽放端伸出煤壁距离L3＝12m。
6.根据权利要求1所述巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，其特征是：所述二氧化碳爆破发生器(6)埋深等于其爆破扰动半径r，爆破超前工作面距离L4＝r，其中r为二氧化碳爆破扰动半径。
7.根据权利要求1所述巨厚坚硬煤层爆破卸压抽放瓦斯放顶煤采煤方法，其特征是：二氧化碳爆破用量b与爆破扰动半径r之间的函数关系式为r＝aln(cb+1)，其中a和c为常数，煤厚H与二氧化碳爆破扰动半径r及超前支撑应力破煤高度s之间的函数关系式为：
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