一种厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法技术

一种厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法，在煤层的高位顶板中掘进控制爆破切槽放顶施工的高位巷道，并在采煤前在高位巷道内钻凿深孔，沿高位巷道的长度方向，布置多排深孔；沿高位巷道的断面方向，每排深孔布置有多个段别；在掩护支架移驾后或厚至特厚煤层放煤开始前，按照段别一次性大区微差爆破各排深孔，控制爆破切槽放顶，从而在采空区内堆筑成接顶堆筑坝。本发明专利技术确定了高位巷道的施工位置及该巷道上部钻孔的深度设计方法、接顶筑坝宽度的确定方法及两接顶堆筑坝之间的距离。接顶堆筑坝之间的距离。接顶堆筑坝之间的距离。

【技术实现步骤摘要】
一种厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法


[0001]本专利技术属于采矿
，特别涉及一种厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法。

技术介绍

[0002]当上位顶板中有坚硬厚覆岩时，未能及时垮落或垮落后仍大面积不接顶的悬空采空区必然诱发顶板冲击地压或上位坚硬厚覆岩突然破断的矿震。对3.49m及其以下的薄至中厚煤层，依据切顶卸压理论在离沿空留巷5～15m处的采空区内直接控制爆破切槽放顶筑坝，既切断顶板又松石坝接顶支撑顶板，从而释放或转移地压，已成功控制过鸡西矿业集团沿空留巷的地压及地表不均匀沉陷。对3.5m及其以上的厚至特厚煤层，在采空区内及掩护支架或放顶煤支架间钻凿多排中深孔或深孔实施控制爆破切槽放顶，不仅钻孔施工很不安全也很不方便，而且装药连线与采煤移驾严重相互干扰。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法，以便确定控制爆破切槽放顶施工的煤层上覆高位巷道的施工位置，并实现该巷道上部钻孔的深度设计、接顶筑坝的宽度设计及两接顶堆筑坝之间的距离设计。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法，在煤层的高位顶板中掘进控制爆破切槽放顶施工的高位巷道，并在采煤前在高位巷道内钻凿深孔，沿高位巷道的长度方向设置多排炮孔；沿高位巷道的断面方向，每排炮孔设置有多个段别；在掩护支架移驾后或厚至特厚煤层放煤开始前，按照段别一次性大区微差爆破各排炮孔，控制爆破切槽放顶，从而在采空区内堆筑成接顶堆筑坝。
[0006]进一步地，沿高位巷道的长度方向，一次性爆破2～10排炮孔；沿高位巷道的断面方向，每排炮孔设置有7个段别的15个深孔，其中，1段2个深孔，垂直于高位巷道的底板，并位于高位巷道的底板下方，间距不大于0.5m；2段2个深孔，对称位于1段2个深孔的外侧，与1段2个深孔平行，离1段深孔的距离为1m；3段2个深孔，沿高位巷道的底脚
‑
75
°
下向钻孔；4段2个深孔，沿高位巷道的底脚按
‑
60
°
下向钻孔；5段2个深孔，在帮墙上按照
‑
45
°
下向钻孔；6段2个深孔，在帮墙上位于5段2个深孔上方位置处水平钻孔；7段3个深孔，中间1个深孔垂直于高位巷道的顶板，并位于高位巷道的顶板上方，两边2个深孔沿高位巷道的顶角斜向上施工。
[0007]进一步地，依据H＝煤层厚度/(k
‑
1)确定高位巷道离采空区顶板的高度，其中松散系数k取1.4；为了确保炮孔在采空区顶板不透孔，1～4段深孔离高位巷道底板的垂直深度较H短3～5m；再依据切顶卸压理论的钻孔深度设计公式
[0008][0009]确定7段3个深孔的深度L，式中，z为岩石声阻抗，r
e
为炮孔半径，S
t
为岩石抗拉强度，N为高位巷道的高度。
[0010]进一步地，依据D＝2L
’
+B＝2Hctg60+B确定接顶堆筑坝的宽度D及第5、6段起爆的深孔离高位巷道帮墙的水平深度L
’
＝2Hctg60，再依据岩性、钻孔直接及现场试验确定沿巷道长度方向的各排炮孔的排距。
[0011]进一步地，相邻两接顶堆筑坝之间的倾斜间距A为100～200m，其中煤层越接近水平，两接顶堆筑坝之间的间距越接近下限；煤层倾角越接近30
°
，两接顶堆筑坝之间的倾斜间距越接近上限。
[0012]进一步地，对于埋深小于300m且煤层厚度接近或小于3.49m的薄及中厚煤层至埋深小于600m且煤层厚度大于8m的特厚煤层，控制爆破切槽放顶接顶筑坝消除冲击地压和矿震后，需辅助充填采空区预防地表不均匀沉陷。
[0013]进一步地，对于埋深大于300m且煤层厚度接近或小于3.49m的薄及中厚煤层至埋深大于600m且煤层厚度大于8m的特厚煤层，控制爆破切槽放顶接顶筑坝消除冲击地压和矿震后，预防地表不均匀沉陷基本不需要辅助充填采空区。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0015]1)切缝法(110工法)诱导顶板冒落后，冒落体既不易堆筑成完整接顶的堆石坝，且该堆石坝的自稳能力很差，必须依赖沿空留巷内的支架强力支撑。即使这样，在煤层埋深超过600m、非煤矿体埋深超过900m或煤层厚度超过3.5m时，切缝法(110工法)基本未能成功控制(沿空)留巷的地压，也未能消除冲击地压与矿震，更不能预防地表不均匀沉陷灾害。
[0016]本专利技术依靠控制爆破切顶堆坝，且有严格的堆坝宽度、切顶施工巷道位置及其内钻孔深度的设计体系，爆破松石能够堆筑成自稳的接顶坝，不仅爆破切顶释放了一定地压，还可借助自稳的松石坝向底板转移残余地压，而且爆破松石坝像安装在采空区顶板下的弹簧，合理布置后能避免顶板及地表发生不均匀沉陷。
[0017]2)尽管已有文献在3.49m及其以下的薄至中厚煤层(矿体)开采的采空区中，直接在悬空顶板下凿岩多排炮孔，并控制爆破切槽放顶，引起爆破松石直接就地堆筑成一定宽度的接顶松石坝支撑顶板，释放并成功转移了顶板地压，但是，在厚煤层(矿体)开采的采空区的悬空顶板下凿岩，尤其3.5m及其以上的厚至特厚煤层或10m厚以上的非煤矿体开采的采空区下凿岩，不仅安全毫无保证，而且施工很不方便，而本专利技术厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法可克服上述问题。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的采空区底板投影图，亦是图2中的
Ⅰ‑Ⅰ
向视图。
[0019]图2是本专利技术的纵投影图，亦是图1中的
Ⅱ‑Ⅱ
向视图。
[0020]图3是本专利技术在高位巷道及其中控制爆破的钻孔布置与起爆段别放大图，亦是图2中的
Ⅲ‑Ⅲ
向视图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。
[0022]水平至缓倾斜煤矿长壁后退法开采后，形成了大面积连续的采空区。当高位顶板中有坚硬厚覆岩时，未能及时垮落或垮落后仍大面积不接顶的悬空采空区必然诱发顶板冲击地压或上位坚硬厚覆岩突然破断的矿震。对3.49m及其以下薄及中厚煤层，可以在离沿空留巷5～15m处的采空区内直接控制爆破切槽放顶筑坝，既切断顶板又松石坝接顶支撑顶板，从而释放或转移地压，成功控制沿空留巷的地压及地表不均匀沉陷。对3.5m及其以上厚至特厚煤层，在采空区内及掩护支架或放顶煤支架间钻凿多排中深孔或深孔实施控制爆破切槽放顶，不仅钻孔施工很不安全也很不方便，而且装药连线与采煤移驾严重相互干扰。
[0023]因此，本专利技术提供了一种厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法，确定了高位巷道的施工位置及该巷道上部钻孔的深度设计方法、接顶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法，在煤层(1)的高位顶板中掘进控制爆破切槽放顶施工的高位巷道(3)，并在采煤前在高位巷道(3)内开凿深孔(5)，沿高位巷道(3)的长度方向，布置多排深孔(5)；沿高位巷道(3)的断面方向，每排深孔(5)内设置有多个段别；在掩护支架(6)移驾后或厚至特厚煤层放煤开始前，按照段别一次性大区微差爆破各排深孔(5)，控制爆破切槽放顶，从而在采空区(4)内堆筑成接顶堆筑坝(2)。2.根据权利要求1所述厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法，其特征在于，沿高位巷道(3)的长度方向，一次性爆破2～10排炮孔；沿高位巷道(3)的断面方向，每排炮孔设置有7个段别的15个深孔(5)，其中，1段2个深孔(5)，垂直于高位巷道(3)的底板，并位于高位巷道(3)的底板下方，间距不大于0.5m；2段2个深孔(5)，对称位于1段2个深孔(5)的外侧，与1段2个深孔(5)平行，离1段深孔(5)的距离为1m；3段2个深孔(5)，沿高位巷道(3)的底脚
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75
°
下向钻孔；4段2个深孔(5)，沿高位巷道(3)的底脚按
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60
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下向钻孔；5段2个深孔(5)，在帮墙上按照
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下向钻孔；6段2个深孔(5)，在帮墙上位于5段2个深孔(5)上方位置处水平钻孔；7段3个深孔(5)，中间1个深孔(5)垂直于高位巷道(3)的顶板，并位于高位巷道(3)的顶板上方，两边2个深孔(5)沿高位巷道(3)的顶角斜向上施工。3.根据权利要求2所述厚至特厚煤层长壁后退法开采的高位巷控制爆破切槽放顶接顶筑坝方法，其特征在于，依据H＝煤层厚度/(k
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1)确定高...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊平，李小刚，王海泉，刘非，管婷婷，李宇聪，张莉鹏，薛涛，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：