一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法技术

本发明专利技术公开一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法，属于厚煤层综放开采的顶板预裂爆破和瓦斯抽采领域，包含两个顶板预裂抽采阶段和四种爆破预裂抽采钻孔。用于减小初采初放期间悬顶面积，减少顶煤初放损失，并进行顶煤、顶板的瓦斯预抽采；二是正常采放顶板预裂抽采阶段，包含工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔和工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔的施工布置、爆破预裂和瓦斯抽采，用于确保正常采放期间的顶板及时充分垮落和放煤效果，并进行顶煤、顶板的瓦斯预抽采。其可达到碎顶切顶和瓦斯预抽放的目的，确保顶板随采随垮，优化顶煤冒放效果，保障工作面安全生产。保障工作面安全生产。保障工作面安全生产。

【技术实现步骤摘要】
一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法


[0001]本专利技术属于厚煤层综放开采的顶板预裂爆破和瓦斯抽采领域，尤其涉及一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法。

技术介绍

[0002]煤炭作为我国的主要能源，储量丰富，需求量及消费量逐年增长，且年开采量巨大。其中，厚煤层资源储量约占我国煤炭总储量的44%，每年地下开采的厚煤层煤炭产量约占煤炭总产量的45%以上。随着采矿技术工艺的推陈出新，机械化自动化水平的快速提高，综采放顶煤技术凭借其适用范围广、生产效益大、机械化程度高等优势，成为我国厚煤层及特厚煤层开采最重要的方式之一。但针对双硬特厚煤层的综放开采，多存在悬顶、顶板瓦斯突出等安全隐患，且放煤效果不稳定，如何形成一套针对双硬特厚煤层综放开采行之有效的顶板联合预裂抽采方法，成为某些矿井亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法，旨在确保顶板随采随垮，优化顶煤冒放效果，实现顶板瓦斯预抽，保障工作面安全生产。为实现上述目的，本专利技术的一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法，包括如下步骤：一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法，针对存在悬顶、顶板瓦斯突出安全隐患的双硬特厚煤层使用，包含两个顶板预裂抽采阶段和四种爆破预裂钻孔（10）；所述的两个顶板预裂抽采阶段包括初采初放顶板预裂抽采阶段和正常采放顶板预裂抽采阶段，分阶段对工作面顶板进行爆破预裂；四种爆破预裂钻孔（10）包括工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a，工作面端头顶板爆破预裂抽采钻孔b，工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c，工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d；四种爆破预裂钻孔（10）分别于两个顶板预裂抽采阶段完成联合爆破预裂和瓦斯抽采，共同达到碎顶切顶和瓦斯预抽放的目的，确保顶板随采随垮，优化顶煤冒放效果，保障工作面安全生产；具体步骤如下：初采初放顶板预裂抽采阶段中，于工作面开采前，沿工作面开切眼在内顶板间隔布置多个工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a，在工作面下顺槽端头和工作面上顺槽端头顶板分别布置多个工作面端头顶板爆破预裂抽采钻孔b，之后对工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a和工作面端头顶板爆破预裂抽采钻孔b进行同步爆破预裂，减小初采初放期间悬顶面积，减少顶煤初放损失，并进行顶煤、顶板的瓦斯预抽采；正常采放顶板预裂抽采阶段中，在采放工作面两侧的工作面下顺槽和工作面上顺槽施工多个工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c和多个工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d，工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d与工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c以组为单位，联合布置于同一钻场，之后利用同一钻场内的工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c和工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d进
行同步爆破预裂，确保正常采放期间的顶板及时充分垮落和放煤效果，并时进行顶煤、顶板的瓦斯预抽采。
[0004]进一步，所述四种爆破预裂钻孔（10）的封孔长度均不小于I/3，I为爆破预裂钻孔（10）长度，封孔材料选用黏土材料，封孔方式采用封孔器封孔或人力封孔；所述的爆破预裂钻孔（10）采用爆破安全性更高的孔内并联、孔间串联的雷管连接形式，且孔内雷管每隔2~3m布置一根，同时起爆。
[0005]进一步，用于进行瓦斯抽采作业的钻场瓦斯抽采装置为集气排渣箱，集气排渣箱包括入口和出口以及放水口，集气排渣箱的入口设有支管出气球阀，出口设有干管进气球阀，将爆破预裂钻孔（10）作为瓦斯抽采使用的抽采钻孔，集气排渣箱的入口通过钻孔抽放支管与抽采钻孔连接，钻孔抽放支管顺着切眼或顺槽顶板布置，其中钻孔抽放支管与抽采钻孔的孔口密封连接有直通和进气导流管，进气导流管通过管箍与钻孔抽放支管连接，直通与进气导流管之间设有支管进气球阀，钻孔抽放支管与集气排渣箱之间通过管箍连接有出气导流管，集气排渣箱的出口通过钻场抽放干管与顺槽抽放管路连接，其中钻场抽放干管上设有干管气压表，集气排渣箱上设有集气箱气压表，集气排渣箱的放水口上设有放水器。
[0006]进一步，所述的集气排渣箱可同时连接多个钻孔抽放支管和一个钻场抽放干管，对同钻场内的多个抽采钻孔的瓦斯气体进行除渣收集；所述的钻孔抽放支管材料为钢丝软管，两端通过管箍与导流管连接。
[0007]进一步，将多个工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a布置在工作面开切眼内，按顺序将多个工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a标记为a1~an，分别在架前、架后分别距煤墙1m处各布置一排工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a，每排工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a由交替设置的10m长钻孔与5m短钻孔构成，架前、架后的两排的工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a相对设置，n=（L
‑
1）/3，L为工作面开切眼长度，钻孔间距为3~5m，与煤墙夹角90
°
，与顶板夹角60
°
~80
°
。
[0008]进一步，所述的工作面端头顶板爆破预裂抽采钻孔b五个一组共两组，分别在工作面下顺槽端头和工作面上顺槽端头处垂直工作面走向布置，工作面端头顶板爆破预裂抽采钻孔b穿过煤层顶板20~30m，组内钻孔间距为0.3~0.5m，与煤墙夹角90
°
，将每组中远离工作面煤体的工作面端头顶板爆破预裂抽采钻孔定义为初始钻孔b，初始钻孔b与顶板夹角90
°
，后序夹角依次减小10~15
°
，呈扇形布置。
[0009]进一步，所述的工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c五个一组共两组，分别布置在工作面下顺槽和工作面上顺槽的顶板上，在顺槽内每隔10~20m垂直工作面走向布置，钻孔穿过煤层顶板20~30m，组内钻孔间距为0.3~0.5m，与煤墙夹角90
°
，将每组中靠近工作面煤体的工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔定义为初始钻孔c，初始钻孔c与顶板夹角30
°
，后序夹角依次增大5~8
°
，呈扇形布置。
[0010]进一步，所述的工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d四个一组共两组，分别布置在工作面下顺槽和工作面上顺槽的顶板上，顺槽内每隔10~20m垂直工作面走向布置，钻孔长5~10m，组内钻孔间距0.3~0.5m，与煤墙夹角90
°
，将每组中远离工作面煤体的工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔定义为初始钻孔d，初始钻孔d与顶板夹角90
°
，后序夹角依次增大5~8
°
，呈扇形布置。
[0011]进一步，爆破预裂钻孔（10）首先采用探孔管，即可连接的塑料管，进行探孔，完成钻孔清扫；探孔结束后，立刻进行装药封孔，确保钻孔封牢、封实后，进行放炮起爆；放炮30分钟后，由瓦检员、安监员进行安全检查，排除险情；所述的工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a和工作面端头顶板爆破预裂抽采钻b于工作面回采前进行预裂爆破；工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c和工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d在距工作面50m以外组织爆破。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法，其特征在于：针对存在悬顶、顶板瓦斯突出安全隐患的双硬特厚煤层使用，包含两个顶板预裂抽采阶段和四种爆破预裂钻孔（10）；所述的两个顶板预裂抽采阶段包括初采初放顶板预裂抽采阶段和正常采放顶板预裂抽采阶段，分阶段对工作面顶板进行爆破预裂；四种爆破预裂钻孔（10）包括工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a，工作面端头顶板爆破预裂抽采钻孔b，工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c，工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d；四种爆破预裂钻孔（10）分别于两个顶板预裂抽采阶段完成联合爆破预裂和瓦斯抽采，共同达到碎顶切顶和瓦斯预抽放的目的，确保顶板随采随垮，优化顶煤冒放效果，保障工作面安全生产；具体步骤如下：初采初放顶板预裂抽采阶段中，于工作面开采前，沿工作面开切眼（1）在内顶板间隔布置多个工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a，在工作面下顺槽端头（2）和工作面上顺槽端头（3）顶板分别布置多个工作面端头顶板爆破预裂抽采钻孔b，之后对工作面开切眼内顶板爆破预裂抽采钻孔a和工作面端头顶板爆破预裂抽采钻孔b进行同步爆破预裂，减小初采初放期间悬顶面积，减少顶煤初放损失，并进行顶煤、顶板的瓦斯预抽采；正常采放顶板预裂抽采阶段中，在采放工作面（6）两侧的工作面下顺槽（4）和工作面上顺槽（5）施工多个工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c和多个工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d，工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d与工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c以组为单位，联合布置于同一钻场，之后利用同一钻场内的工作面超前区域煤层顶板爆破预裂抽采钻孔c和工作面超前区域两巷顶板爆破预裂抽采钻孔d进行同步爆破预裂，确保正常采放期间的顶板及时充分垮落和放煤效果，并时进行顶煤、顶板的瓦斯预抽采。2.根据权利要求1所述一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法，其特征在于：所述四种爆破预裂钻孔（10）的封孔长度均不小于I/3，I为爆破预裂钻孔（10）长度，封孔材料选用黏土材料，封孔方式采用封孔器封孔或人力封孔；所述的爆破预裂钻孔（10）采用爆破安全性更高的孔内并联、孔间串联的雷管连接形式，且孔内雷管每隔2~3m布置一根，同时起爆。3.根据权利要求1所述一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法，其特征在于：用于进行瓦斯抽采作业的钻场瓦斯抽采装置为集气排渣箱（24），集气排渣箱（24）包括入口和出口以及放水口，集气排渣箱（24）的入口设有支管出气球阀（23），出口设有干管进气球阀（27），将爆破预裂钻孔（10）作为瓦斯抽采使用的抽采钻孔（16），集气排渣箱（24）的入口通过钻孔抽放支管（21）与抽采钻孔（16）连接，钻孔抽放支管（21）顺着切眼或顺槽顶板（15）布置，其中钻孔抽放支管（21）与抽采钻孔（16）的孔口密封连接有直通（17）和进气导流管（19），进气导流管（19）通过管箍（20）与钻孔抽放支管（21）连接，直通（17）与进气导流管（19）之间设有支管进气球阀（18），钻孔抽放支管（21）与集气排渣箱（24）之间通过管箍（20）连接有出气导流管（22），集气排渣箱（24）的出口通过钻场抽放干管（29）与顺槽抽放管路（30）连接，其中钻场抽放干管（29）上设有干管气压表（28），集气排渣箱（24）上设有集气箱气压表（25），集气排渣箱（24）的放水口上设有放水器（26）。4.根据权利要求3所述的一种双硬特厚煤层顶板联合预裂抽采方法，其特征在于：所述的集气排渣箱（24）可同时连接多个钻孔抽放支管（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦剑云，巨峰，李亚锋，崔鹏飞，卢杰，刘伟，
申请(专利权)人：库车县榆树岭煤矿有限责任公司，
类型：发明
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