CN1149101A - 一种顶煤破碎方法 - Google Patents
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Abstract
本发明在于提供坚硬煤层条件下放顶煤开采中破碎顶煤的方法。其特征是在超前工作面且支撑压力影响区之外的煤体内提前钻孔、装药、爆破。装药前在两排爆破孔中间可施工大直径空孔，爆破后顶煤内预先形成较密集裂隙，随着工作面向前开采，在采动引起的支承压力作用下，使顶煤内的裂隙进一步增加和扩展，从而达到充分预裂顶煤的目的。本发明有效地解决了坚硬顶煤不能自行破碎问题，为坚硬煤层放顶煤开采创造了必要的技术条件和技术途径。
Description
本发明属于放顶煤开采技术范畴。
在坚硬煤层放顶煤开采中，遇到的突出技术难题就是顶煤不能自行充分破碎。顶煤冒落块度大，不能从支架放煤口放出。造成严重的煤炭损失。而且大块顶煤易损坏放煤机构，直接影响坚硬煤层放顶煤开采的产量和效率。解决这一难题的现有方法是在工作面内向支架上方的顶煤打孔爆破。由于施工、爆破点在采煤工作空间内，使得割运煤与钻孔爆破等工序不能平行作业，致使煤炭产量较低。且施工、爆破不安全，也不方便。所以这种顶煤直接破碎方法很少被采用。目前顶煤不能自行破碎的问题，是坚硬煤层放顶煤开采中极待解决的技术难题。
本发明的目的在于提供坚硬煤层条件下放顶煤开采中顶煤破碎方法，以利提高顶煤回收率。
本发明的要点是在超前工作面煤壁且在支承压力影响区之外的煤体内提前钻深孔、装药、爆破以预裂顶煤。随着工作面向前开采，在采动引起的支承压力作用下，使顶煤内的裂隙进一步增加和扩展，从而达到充分预裂顶煤的目的。
其具体方案是在超前工作面距离大于40m处施工孔径为60～90mm，孔深大于10m的爆破孔，其孔排距为2～10m，每排孔呈上下多层扇形布置，孔口间距为0.5～0.8m，孔底间距为3～5m，爆破孔采用不偶合装药，其不偶合系数为1.15～1.25。
另一个具体方案是在两排爆破孔中间施工大直径空孔，空孔直径大于90mm，孔深大于10m，空孔与爆破孔排距为1～5m，每排空孔布置方式及其它参数可与爆破孔相同，爆破前应对爆破孔及空孔进行封孔。可根据煤层条件及硬度情况，调整布孔层数、孔间排距以及爆破孔、空孔的直径。
本发明的优点如下：
(1)由于施工、爆破位置远离工作面，爆破震动对采面影响小，可使工作面生产与预裂爆破平行作业，不仅提高了生产效率，而且有利于工作面的顶板管理。
(2)施工、爆破点处于支承压力影响区之外，钻孔变形小，施工条件好，钻孔及装药容易，有利于提高施工效率和爆炸能量的利用率，利于预先在顶煤内产生数量多，范围大的裂隙，为顶煤破碎创造了良好的条件。
(3)采用大直径空孔做为自由面，一方面可提供爆炸应力作用下顶煤变形、位移补偿空间，另一方面可使爆炸应力波在空孔周围形成反射拉伸波，改变了爆炸应力波的作用形式，进一步提高了炸药能量的利用率，减少了炸药消耗量。
综上所述顶煤在应力水平较高的支承压力较长时间的作用下随着支架的前移，顶煤还要受到支架的反复支撑，使顶煤内的预裂隙进一步增加、扩展和贯通，增大了裂隙密度和裂隙范围，实现了坚硬顶煤充分预裂。因此在顶煤冒落时，可充分破碎，从而达到了顺利放煤，提高顶煤回收率的目的。所以说本发明是一种安全可靠，施工方便、有效的顶煤破碎方法，为放顶煤采煤法在硬煤中的应用创造了条件，为坚硬顶煤破碎开辟了一条技术途径。
附图说明：
图1钻孔布置平面示意图
图2钻孔布置平面示意图
图3大直径空孔布置剖面图
图4爆破孔布置剖面图
下面结合附图进行描述：
在远离煤壁超前工作面1的支承压力影响区之外，钻爆破孔2，爆破孔2的孔径为60～90mm，采用不偶合装药爆破，孔2的排距为2～10m，每排爆破孔2呈上下多层扇形布置，孔口4间距为0.5～0.8m，孔底5间距为3～5m；在两排爆破孔2中间可施工大直径空孔3，空孔3的直径应大于90mm，每排空孔3的布置方式及其它参数可与爆破孔2相同。
下面结合实施例作进一步详述：
××矿煤层坚硬，煤的单向抗压强度大于32MPa，节理裂隙不发育，煤层平均厚度8.3m，采用放顶煤法开采，因没有顶煤预裂破碎措施，致使顶煤断裂块度较大，放顶煤开采中造成30多架放煤机构损坏。顶煤回收率只有32.2％，造成了严重的煤炭损失。
采用本发明后，在两条专用工艺巷内，超前工作面50m钻直径为60mm的爆破孔2，孔深12～32.5m，孔排距3m，每排爆破孔2呈双层扇形布置方式，孔口4间距为0.5m，孔底5间距为3m。在相临两排爆破孔中间施工直径为110mm的空孔3，其空孔3其它参数与爆破孔2相同。爆破孔2采用不偶合装药，装药不偶合系数为1.2，爆破前空孔3及爆破孔2都进行了封孔。爆破后，在支承压力较长时间作用下，顶煤内裂隙充分扩展，在支架尾部冒落后，破碎充分使顶煤回收率达到68.3％，比原来提高了36.1％，试用6个月后，就多回收煤炭9.09万吨，取得了良好的经济效益，可见本发明是行之有效的。
Claims (3)
1、一种顶煤破碎方法是向顶煤打孔爆破，其特征在于施工，爆破的地点位于超前工作面支撑压力影响区之外的煤体内。
2、如权利要求1所述的一种顶煤破碎方法，其特征在于钻孔施工，爆破的地点超前工作面距离大于40m，施工爆破孔孔径为60～90mm，孔深大于10m，孔排距为2～10m，每排孔呈上、下多层扇形布置，其孔口间距为0.5～0.8m，孔底间距为3～5m，爆破孔装药不偶合系数为1.15～1.25。
3、如权利要求1所述的一种顶煤破碎方法，其特征在于在两排爆破孔中间施工大直径空孔，空孔直径大于90mm，空孔与爆破孔排距为1～5m，每排空孔布置方式及其它参数可与爆破孔相同。爆破前空孔也应进行封孔。
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