CN110067557B - 一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法 - Google Patents

一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法，本方法采用巷道卸压爆破、卸压巷深孔爆破卸压和底板集中巷煤体超长孔爆破卸压相互结合，其中巷道卸压爆破通过对回采巷道靠近工作面煤体一侧下帮角实施爆破卸压，然后进行监测，若指标处于正常范围内，则完成卸压工作，若超出正常范围，则根据工作面的实际情况，进行卸压巷深孔爆破卸压或底板集中巷煤体超长孔爆破卸压，卸压巷深孔爆破通过在底煤卸压巷中布置煤体深孔爆破钻孔，对煤体应力集中区域进一步爆破卸压，使煤体充分破碎；底板集中巷超长孔爆破是通过原有底板集中巷，在集中巷中向底板及底煤区域布置煤体超长爆破钻孔，以降低底煤应力集中和冲击危险程度。

Description

一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法
技术领域
本发明涉及一种防治冲击矿压方法，具体是一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法。
背景技术
冲击矿压是高应力作用下，煤岩体积聚的大量弹性变形能瞬间猛烈释放造成的矿井爆炸性动力灾害，常导致巷道、机电设备瞬间遭到破坏，严重时将造成人员伤亡等，给矿井安全高效生产造成了极大影响，现场及理论均表明工作面底煤的留设是导致冲击矿压发生的主要原因之一。急倾斜煤层煤炭探明储量中占有一定的比例，由于其赋存特殊性，通常采用自上而下的水平分段综采放顶煤开采技术，使得工作面回采过程中不可避免的面临相当厚度的底煤，伴随着矿井开采深度的逐年增加，急倾斜煤层深部开采以冲击矿压为代表的动力灾害更易发生，对急倾斜煤层进行采前预卸压尤其是底煤卸压已经非常必要。目前国内有关于急倾斜煤层开采底煤卸压防治冲击矿压的方案，或因手段单一，或因所采用的参数不合理，无法解决急倾斜煤层水平分段开采过程中底煤夹持应力过高的问题，最终不能有效降低夹持煤体的冲击危险程度。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法，采用多种钻孔卸压的方式，根据煤层的不同情况进行选择，能有效降低煤岩体夹持应力导致的煤层及顶底板应力集中程度，进而降低夹持煤体发生冲击危险的程度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法，该方法的具体步骤为：
A、对工作面底煤进行巷道卸压爆破：
a、在工作面运输顺槽及回风顺槽靠近工作面煤体一侧下帮角钻设爆破卸压钻孔，并沿该下帮角向前单排布置多个爆破卸压钻孔，且距离工作面最远的爆破卸压钻孔与工作面之间的距离不小于150m；每个爆破卸压钻孔垂直于回采巷道走向且与煤体水平方向呈45°夹角，在每个爆破卸压钻孔装入多个炸药管，且使每个爆破卸压钻孔内的炸药量为2~3kg，每个爆破卸压钻孔的直径为φ42mm，孔口距底板18~22cm，相邻钻孔的孔距为3~5m，孔深8m，封孔长度不小于4m，各个爆破卸压钻孔内的炸药管各自通过起爆线并联形成各个炸药组，相邻爆破卸压钻孔内的炸药组之间串联；从距离工作面最近的爆破卸压钻孔依次开始起爆，每次起爆1~3孔，直至完成下帮角的所有爆破卸压钻孔的起爆后停止，完成巷道卸压爆破；
b、对完成巷道卸压爆破的煤层采用已知的冲击矿压监测方法（如钻屑法、应力在线监测等方法）进行监测，若监测指标处于正常标准值以内，则完成工作面煤层卸压过程；若监测指标大于正常标准值，则根据该工作面煤层的情况进行后续卸压选择，若工作面底部煤体适于布置卸压巷时，则进入步骤B；若工作面的底板侧布置有底板集中巷或适于布置底板集中巷时，则进入步骤C；
B、对工作面底煤进行卸压巷深孔爆破卸压：
在工作面底煤掘出卸压巷，在卸压巷中布置煤体深孔爆破钻孔，钻孔沿卸压巷断面呈扇形布置，钻孔的长度及角度根据工作面实际宽度并结合卸压巷实际位置确定，孔间排距根据煤体应力集中程度及矿压情况综合确定，进行爆破后采用已知的冲击矿压监测方法进行监测，若监测指标处于正常标准值以内，则完成卸压巷的深孔爆破工作；若监测指标大于正常标准值，则调整钻孔的长度及角度再次进行爆破，直至监测指标处于正常标准值以内，完成卸压巷的深孔爆破工作；
C、对工作面底煤进行底板集中巷煤体超长孔爆破卸压：
利用工作面原先布置的底板集中巷，在底板卸压巷中布置煤体超长爆破钻孔，向底板及煤体钻设超长爆破钻孔，钻孔的长度及角度根据工作面实际宽度并结合底板集中巷实际位置确定，孔间排距根据煤体应力集中程度及矿压情况综合确定，进行爆破后采用已知的冲击矿压监测方法进行监测，若监测指标处于正常标准值以内，则完成底板集中巷的超长孔爆破工作；若监测指标大于正常标准值，则调整超长孔的长度及角度再次进行爆破，直至监测指标处于正常标准值以内，完成底板集中巷的超长孔爆破工作。
进一步，所述爆破卸压钻孔从工作面前方5m的运输顺槽及回风顺槽开始钻设。
进一步，所述爆破卸压钻孔的孔口距底板20cm。
进一步，所述每个爆破卸压钻孔内的炸药量为3kg，相邻钻孔的孔距为4m，封孔长度为6m。
进一步，所述每次同时起爆3孔。
与现有技术相比，本发明根据不同情况分别采用三种不同的爆破卸压相结合方式，其中巷道卸压爆破通过对回采巷道靠近工作面煤体一侧下帮角实施爆破卸压，降低了巷道周围煤体尤其是底煤的应力集中程度，减小了发生冲击矿压动力灾害风险；底煤卸压巷深孔爆破通过在底煤卸压巷中布置煤体深孔爆破钻孔，对煤体应力集中区域进一步爆破卸压，使煤体充分破碎，既为下一分层回采提供充分的煤体预卸压，同时也增加了放顶煤工作面顶煤中裂隙发育程度，提高了煤炭资源回收率；底板集中巷超长孔爆破是充分利用原有底板集中巷，在集中巷中向底板及底煤区域布置煤体超长爆破钻孔，以降低底板岩层、底煤应力集中及冲击危险程度，能显著减小底板积聚的弹性能，可有效降低底煤冲击危险，同时为下一分层回采提供预卸压。该方法能充分利用原有巷道，布置钻孔数目较少，但孔深大，技术要求较高。三种方法相互结合，根据煤层实际情况分别选择使用，能有效降低夹持煤体发生冲击危险的程度；并且在相似条件的煤矿中具有较高的应用和推广价值。
附图说明
图1是本发明中巷道卸压爆破的平面布置示意图；
图2是图1的A-A向剖面示意图；
图3是本发明中巷道卸压爆破与卸压巷深孔爆破的平面布置示意图；
图4是图3的A-A向剖面示意图；
图5是本发明中巷道卸压爆破与底板集中巷超长孔爆破的平面布置示意图；
图6是图5的A-A向剖面示意图。
图中：1、厚层坚硬顶板，2、厚层坚硬底板，3、运输顺槽，4、回风顺槽，5、工作面，6、采空区，7、工作面底煤，8、爆破卸压钻孔，9、煤体深孔爆破钻孔，10、卸压巷，11、底板集中巷，12、煤体超长爆破钻孔。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步说明。
如图所示，本发明的具体步骤为：
A、对工作面底煤进行巷道卸压爆破：
a、在工作面运输顺槽3及回风顺槽4靠近工作面煤体一侧下帮角钻设爆破卸压钻孔8，并沿该下帮角向前单排布置多个爆破卸压钻孔8，且距离工作面最远的爆破卸压钻孔8与工作面之间的距离不小于150m；每个爆破卸压钻孔8垂直于回采巷道走向且与煤体水平方向呈45°夹角，在每个爆破卸压钻孔8装入多个炸药管，且使每个爆破卸压钻孔8内的炸药量为2~3kg，每个爆破卸压钻孔8的直径为φ42mm，孔口距底板18~22cm，相邻钻孔的孔距为3~5m，孔深8m，封孔长度不小于4m，各个爆破卸压钻孔8内的炸药管各自通过起爆线并联形成各个炸药组，相邻爆破卸压钻孔8内的炸药组之间串联；从距离工作面最近的爆破卸压钻孔依次开始起爆，每次起爆1~3孔，直至完成下帮角的所有爆破卸压钻孔8的起爆后停止，完成巷道卸压爆破；以便使高应力区域向外转移，远离工作面5；
b、对完成巷道卸压爆破的煤层采用已知的冲击矿压监测方法（如钻屑法、应力在线监测等方法）进行监测，若监测指标处于正常标准值以内，则完成工作面5煤层卸压过程；若监测指标大于正常标准值，则根据该工作面5煤层的情况进行后续卸压选择，若工作面底部煤体适于布置卸压巷10时，则进入步骤B；若工作面的底板侧布置有底板集中巷11或适于布置底板集中巷11时，则进入步骤C；
B、对工作面底煤进行卸压巷深孔爆破卸压：
在工作面底煤7掘出卸压巷10，在卸压巷10中布置煤体深孔爆破钻孔9，钻孔沿卸压巷10断面呈扇形布置，钻孔的长度及角度根据工作面实际宽度并结合卸压巷10实际位置确定，孔间排距根据煤体应力集中程度及矿压情况综合确定；进行爆破后采用已知的冲击矿压监测方法进行监测，若监测指标处于正常标准值以内，则完成卸压巷10的深孔爆破工作；若监测指标大于正常标准值，则调整钻孔的长度及角度再次进行爆破，直至监测指标处于正常标准值以内，完成卸压巷10的深孔爆破工作；从而对煤体应力集中区域进一步爆破卸压，以降低底煤应力集中及冲击危险程度。
C、对工作面底煤进行底板集中巷煤体超长孔爆破卸压：
利用工作面5原先布置的底板集中巷11，在底板卸压巷11中布置煤体超长爆破钻孔12，向底板及煤体钻设超长爆破钻孔，钻孔的长度及角度根据工作面实际宽度并结合底板集中巷11实际位置确定，孔间排距根据煤体应力集中程度及矿压情况综合确定；进行爆破后采用已知的冲击矿压监测方法进行监测，若监测指标处于正常标准值以内，则完成底板集中巷11的超长孔爆破工作；若监测指标大于正常标准值，则调整超长孔的长度及角度再次进行爆破，直至监测指标处于正常标准值以内，完成底板集中巷11的超长孔爆破工作；从而对煤体应力集中区域进一步爆破卸压，以降低底煤应力集中及冲击危险程度。
进一步，所述爆破卸压钻孔8从工作面前方5m的运输顺槽3及回风顺槽4开始钻设。
进一步，所述爆破卸压钻孔8的孔口距底板20cm。
进一步，所述每个爆破卸压钻孔8内的炸药量为3kg，相邻钻孔的孔距为4m，封孔长度为6m。
进一步，所述每次同时起爆3孔。

Claims (5)

1.一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
A、对工作面底煤进行巷道卸压爆破：
a、在工作面运输顺槽及回风顺槽靠近工作面煤体一侧下帮角钻设爆破卸压钻孔，并沿该下帮角向前单排布置多个爆破卸压钻孔，且距离工作面最远的爆破卸压钻孔与工作面之间的距离不小于150m；每个爆破卸压钻孔垂直于回采巷道走向且与煤体水平方向呈45°夹角，在每个爆破卸压钻孔装入多个炸药管，且使每个爆破卸压钻孔内的炸药量为2~3kg，每个爆破卸压钻孔的直径为φ42mm，孔口距底板18~22cm，相邻钻孔的孔距为3~5m，孔深8m，封孔长度不小于4m，各个爆破卸压钻孔内的炸药管各自通过起爆线并联形成各个炸药组，相邻爆破卸压钻孔内的炸药组之间串联；从距离工作面最近的爆破卸压钻孔依次开始起爆，每次起爆1~3孔，直至完成下帮角的所有爆破卸压钻孔的起爆后停止，完成巷道卸压爆破；
b、对完成巷道卸压爆破的煤层采用已知的冲击矿压监测方法进行监测，若监测指标处于正常标准值以内，则完成工作面煤层卸压过程；若监测指标大于正常标准值，则根据该工作面煤层的情况进行后续卸压选择，若工作面底部煤体适于布置卸压巷时，则进入步骤B；若工作面的底板侧布置有底板集中巷时，则进入步骤C；
B、对工作面底煤进行卸压巷深孔爆破卸压：
在工作面底煤中掘出卸压巷，在卸压巷中布置煤体深孔爆破钻孔，钻孔沿卸压巷断面呈扇形布置，钻孔的长度及角度根据工作面实际宽度并结合卸压巷实际位置确定，孔间排距根据煤体应力集中程度及矿压情况综合确定，进行爆破后采用已知的冲击矿压监测方法进行监测，若监测指标处于正常标准值以内，则完成卸压巷的深孔爆破工作；若监测指标大于正常标准值，则调整钻孔的长度及角度再次进行爆破，直至监测指标处于正常标准值以内，完成卸压巷的深孔爆破工作；
C、对工作面底煤进行底板集中巷煤体超长孔爆破卸压：
利用工作面原先布置的底板集中巷，在底板卸压巷中布置煤体超长爆破钻孔，向底板及煤体钻设超长爆破钻孔，钻孔的长度及角度根据工作面实际宽度并结合底板集中巷实际位置确定，孔间排距根据煤体应力集中程度及矿压情况综合确定，进行爆破后采用已知的冲击矿压监测方法进行监测，若监测指标处于正常标准值以内，则完成底板集中巷的超长孔爆破工作；若监测指标大于正常标准值，则调整超长孔的长度及角度再次进行爆破，直至监测指标处于正常标准值以内，完成底板集中巷的超长孔爆破工作。
2.根据权利要求1 所述的一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法，其特征在于，所述爆破卸压钻孔从工作面前方5m的运输顺槽及回风顺槽开始钻设。
3.根据权利要求1 所述的一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法，其特征在于，所述爆破卸压钻孔的孔口距底板20cm。
4.根据权利要求1 所述的一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法，其特征在于，所述每个爆破卸压钻孔内的炸药量为3kg，相邻钻孔的孔距为4m，封孔长度为6m。
5.根据权利要求1 所述的一种用于急倾斜煤层综放开采底煤的卸压方法，其特征在于，每次同时起爆3孔。
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