CN109827484A - 一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松动方法。主要内容包括：首先在距离开挖煤层顶面一定距离施工瓦斯高抽巷；然后在瓦斯高抽巷中向采空区顶板钻打炮孔，用水袋和药卷依次装填与一种特制定向穿孔管；最后将各药卷用导爆索连接并送入孔中按爆破规程起爆，实现水耦合爆破，完成顶板定向预裂松动作业。本发明将轴向水耦合装药运用于顶板松动预裂爆破作业中，大大提高能量利用率，在采煤作业的同时钻炮孔，提高工作效率，同时人工控制巨厚坚硬顶板的垮落步距，保证了采煤作业的安全进行。
Description
技术领域
本发明应用于高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板人工放顶领域，涉及到巨厚坚硬顶板控制技术，具体涉及一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松方法。
背景技术
在目前我国的经济建设过程中，煤炭作为主要能源，在我国的一次性能源生产和消费中占据了主要的地位。煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业，并且在未来相当长时期内，煤炭作为主要能源的地位仍不会改变。
近几年来，采煤工作面坚硬顶板难于垮落问题，在国内外顶板控制中显得越发突出。部分作业初次垮落跨度达50m以上，冒落面积在3000m2以上，大面积的顶板在极短的时间内冒落，不仅对回采工作面支护产生严重的破坏，而且把已采空间的空气瞬间排出，形成巨大的风暴，对人员和设备造成严重损害，甚至对附近巷道乃至矿井破坏极大。目前的高瓦斯矿井中，往往存在顶板坚硬且厚、顶板难以控制的特点。对于坚硬顶板，通常实施常规爆破控制，但是始终存在炸药能量利用率低，粉尘量大等缺点。
基于以上存在的问题，本发明提出一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板的定向预裂松方法，利用定向射孔轴向水耦合装药，有效提高能量利用率，提高降尘效果。
发明内容
本发明提供了一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板的定向预裂松方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板的定向预裂松方法，包括如下步骤：
S1、在距离煤层顶板一定距离处施工瓦斯高抽巷；
S2、待一定距离的煤矿开采完成后，在高抽巷中向煤矿采空区顶板钻打炮孔；
S3、在一种特制的PVC定向穿孔管中依次装填药包和水袋，进行封堵后将各药包用导爆索连接并送入孔中，按爆破规程起爆，完成巨厚坚硬顶板定向预裂松动爆破作业。
进一步的，所述方法具体包括如下步骤：
首先，在距煤层顶板垂直距离15-20m，距回风巷水平距离15-20m处施工瓦斯高抽巷，瓦斯高抽巷宽2-4m，高2-3m，煤矿开采分段完成，每隔10-15m为一段；
然后，待上述距离开采完成后，在高抽巷中向煤矿采空区顶板钻打炮孔，每组炮孔由两个炮孔组成，其所在平面垂直于顶板平面，靠上的炮孔与巷道夹角为90°，靠下的炮孔与巷道夹角为75°-80°，两炮孔垂直距离为0.8-1.0m，孔径为75-80mm，炮孔长度为80-100m，其终孔距进风巷水平距离30-40m。
优选地，一种特制的PVC定向穿孔管，PVC管直径设置略小于炮孔直径，以使PVC管能够顺利送入炮孔，设置PVC管外径75mm，管长1250mm，在保证PVC管强度的前提下同时节约成本，设置管壁厚2-3mm，管壁四周沿其轴线方向均匀打四组聚能射孔，孔径25mm，间距50mm，两端设有连接装置。
最后，在所述PVC管中依次间隔装填药卷和水袋，并进行封堵，各药卷通过导爆索连接后，将PVC管依次连接送入炮孔中，利用导爆索高爆速形成瞬间沿炮孔全程均匀分布的水冲击波压力破坏岩体，实现水耦合爆破。
优选地，各PVC管上的聚能射孔设置于同一直线上，保证爆炸能量能有效地沿聚能射孔朝向释放，并使爆破形成的断面与顶板平面平行。
优选地，煤矿开采分阶段完成，以10-15m为一段，开采进行过程中钻炮孔，每米均匀设置2-4组炮孔。
相较于目前方法技术，本发明可产生的有益效果：
本发明利用一种特制PVC定向穿孔管实现定向水耦合爆破，具备装药方式简单、能量利用率高、爆破效果好的优点。本发明可在高瓦斯矿井中施工高抽巷，并在高抽巷巷道完成顶板定向预裂松动爆破作业，提高采煤工作效率，同时可以人工控制巨厚坚硬顶板的垮落步距，以保证采煤作业的安全进行。
附图说明
图1是本发明炮孔位置示意图；
图2是一种特制PVC定向穿孔管示意图；
图3是PVC定向穿孔管正视图和侧视图；
图4是PVC定向穿孔管装药连接方法
图中各个数字标号表示：
1、进风巷；2、回风巷；3、高抽巷；4、炮孔；5、PVC定向穿孔管；6、聚能射孔；7、挡板；8、导爆索；9、药卷；10、水袋。
具体实施方式
为了进一步描述本发明所述的技术方案和优点所在，下面将详细描述本发明的实施例，需要说明的是，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域内的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例都属于本申请保护的范围。
参照图1所示，本发明实施例提供一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松动方法，包括以下步骤：
S1、在距煤层顶板一定垂直施工瓦斯高抽巷；
S2、待煤矿开作业完成后在高抽巷巷道中向采空区顶板钻打炮孔；
S3、将药卷和水袋依次放入一种特制PVC定向穿孔管中固定，并将各药卷用导爆索连接，将PVC管依次送入炮孔，按爆破规程起爆。
参照图1所示，首先在开采煤层两端沿顶板施工进风巷和回风巷，在距煤层顶板垂直距离15-20m，距其中回风巷水平距离15-20m处施工瓦斯高抽巷，高抽巷巷道方向与回风巷方向平行，高抽巷宽2-4m，高2-3m，煤矿开采分段完成，每隔10-15m为一段，开采进行时，在高抽巷巷道一帮上向煤矿采空区顶板钻打炮孔，每组炮孔所在同一垂直于顶板的平面，每组由两个炮孔组成，靠上的炮孔与巷道夹角90°，靠下的炮孔与巷道夹角75°-80°，两炮孔垂直距离0.8-1.0m，孔径75-80mm，炮孔长度为80-100m，其终孔距进风巷水平距离30-40m。在具体的施工过程中，应根据具体的地质情况确定炮孔与巷道的夹角、炮孔深度和间距。
参照图2、4所示，本发明的一种特制PVC定向穿孔管，PVC管外径75mm，管长1250mm，管壁厚2-3mm，管壁四周沿其轴线方向均匀打四组聚能射孔，孔径25mm，间距50mm，两端设有连接装置，将药卷与水袋依次间隔装填于PVC管中，用挡板固定，将装填完毕的PVC管头尾相连，需注意，连接时应确保各组聚能射孔在同一直线上，保证爆炸能量有效的向聚能射孔朝向释放；爆破时，聚能射孔的爆破聚能效应，使爆破能量向孔间聚集，提高能量利用率；在爆破时产生的冲击波与水介质耦合特性较好，使压力波顺利传递给爆破介质，使爆破介质均匀破碎。本发明将小孔聚能效应与水耦合爆破优势相结合，达到良好的巨厚坚硬顶板定向预裂松动效果
将装填、连接好的PVC管依次送入炮孔中，按爆破规程起爆。需注意，在顶入PVC管时，应有一对聚能射孔平行于顶板，另一对聚能射孔垂直于顶板，达到爆破断裂面平行与顶板的目的；需注意，由于瞬间水冲击波压力较大，孔口应采用密实沙袋或木板压实。
参照图3所示，本发明的一种特制PVC定向穿孔管，管壁外径75mm，壁厚3mm，共设置四组聚能射孔，每组16个，孔径25mm，间距50mm。
本发明的优点在于：将轴向水耦合装药与聚能射孔聚能效应有机地结合在一起，装药方式简单，能量利用率大，爆破效果好，大大减少爆破时打孔数量，并有效地在巨厚坚硬顶板深部完成顶板定向预裂松动，可以人工控制顶板的垮落步距，保证开采作业在绝对安全的环境下进行，通过在瓦斯高抽巷中钻打炮孔的方式，提高了煤矿采集工作效率，代替了在轨道顺槽经行爆破的传统方式。
需要说明的是，基于以上的阐述，仅对于炮孔位置及数量的描述不可以理解为对本发明的限制，本领域内的工作人员可以在不同的地址条件下对数量及位置进行更改。
根据本发明实施例的高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松动方法，所述以上为对本发明的详细介绍。
尽管上面已经出示和描述了本发明的实施例和实施例的具体施工方法，可以理解的是，以上均为示例性的，不能理解为对本发明的限制，在此基础上可以依据实际需求做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。
Claims (6)
1.一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、在距离煤层顶板一定距离处施工瓦斯高抽巷；
S2、待一定距离的煤矿开采完成后，在高抽巷中向煤矿采空区顶板钻打炮孔；
S3、在一种特制的PVC定向穿孔管中依次装填药包和水袋，进行封堵后将各药包用导爆索连接并送入孔中，按爆破规程起爆，完成巨厚坚硬顶板定向预裂松动爆破作业。
2.根据权利要求1所述的一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松方法，其特征在于煤矿开采分阶段完成，每采10-15m为一段。
3.根据权利要求2所述的一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松方法，其特征在于开采进行时，从瓦斯高抽巷向采空区顶板钻打炮孔，每米均匀设置2-4组炮孔，每组炮孔所在同一垂直于顶板的平面，每组由两个炮孔组成。
4.根据权利要求3所述的一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松方法，其特征在于靠上的炮孔与巷道夹角90°，靠下的炮孔与巷道夹角75°-80°，两炮孔垂直距离0.8-1.0m，孔径75-80mm，炮孔长度为80-100m。
5.根据权利要求1所述的一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松方法，其特征在于所述PVC管的外径为75mm，所述PVC管壁厚3mm，管壁有四组聚能射孔，均匀排布于管壁四周，孔径25mm，每两个聚能射孔间距50mm，PVC管长1250mm。
6.根据权利要求1所述的一种高瓦斯矿井巨厚坚硬顶板定向预裂松方法，其特征在于PVC管连接时应注意各组聚能射孔在同一直线上，送入PVC管时，确保一对小孔垂直于顶板，另一对小孔平行于顶板。
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