一种厚煤层切顶留巷深孔切缝方法技术

本发明专利技术公开了一种厚煤层切顶留巷深孔切缝方法，包括以下步骤，在煤层上挖掘连通的两个巷道作为首采面的上顺槽巷道与下顺槽巷道；根据煤层地质条件及设计方法在切缝段巷道进行顶板预裂切缝高度和顶板预裂切缝角度的理论计算分析，得出顶板预裂切缝高度和切缝角度。本发明专利技术通过实现110工法在后煤层工作面回采沿空留巷的应用，即工作面无煤柱回采，回采煤层顶板自动切落，形成沿空巷道巷帮，避免留煤柱开采引起的煤与瓦斯突出、冲击矿压等灾害和留煤柱引起的煤炭资源浪费。和留煤柱引起的煤炭资源浪费。和留煤柱引起的煤炭资源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种厚煤层切顶留巷深孔切缝方法


[0001]本专利技术涉及预裂切缝
，特别是一种厚煤层切顶留巷深孔切缝方法。

技术介绍

[0002]为了提高推进速度和高效生产，厚煤层大采高综采已经在我国取得较多数量的推广和应用，并取得良好的经济技术效益，但是与厚煤层相对应的炮孔施工及聚能控制爆破技术严重滞后。目前厚煤层工作面主要采用气动锚杆钻机进行炮孔及锚杆锚索安装孔的施工。在厚煤层切顶卸压沿空成巷工艺流程中，其关键工序是在巷道顶板施工一排定向炮孔，为回采过程中爆破切顶做前提准备。由于煤层厚度大，切缝炮孔深度较深，并且与顶板成一定角度，其工作量较大，质量要求高，要求施工速度快。在该工艺前期实验阶段，该工序都是由人工使用气动锚杆钻机完成。由于气动锚杆钻机较为笨重，移动不方便，不灵活，并且气动锚杆钻机的扭矩小，顶板岩石硬度一般较高，因此，工作效率低下，劳动强度高。并且由于气动钻机没有导向机构，施工有一定深度的炮孔时，易出现跑偏现象，由于人为因素造成的操作失误影响较大，钻孔角度及深度误差较大，钻孔平直度及钻孔间距得不到保证，钻孔质量较差，造成定向爆破管无法安装。依据爆炸初始定向裂缝的获得方式，聚能控制爆破可归纳为两类：一类是对孔壁施加不均布爆炸载荷，使孔壁在预定形成断裂面的部位优先产生裂纹，如ABS爆破法和切缝套管药包法(在炮孔中分别采用ABS爆破管和切缝管进行装药，利用装药管改变爆轰产物作用在孔壁上的压力分布)；另一类是在孔壁预定断裂部位优先产生某种形状缺口，使裂纹在缺口处优先形成与发展，如聚能药包爆破法(改变药卷形状并采用聚能罩，控制炸药的能流方向)、炮孔切槽爆破法(采用高压水射流或切槽钻头对炮孔壁预切槽，爆破后使裂纹在切槽处优先形成和发展)。其中，炮孔切槽，需要专用钻具，作业难度大、成本高；聚能药包爆破的药卷加工复杂，缺乏普遍性，不利于推广使用；相对而言，切缝药包爆破取得了较好效果，但对坚硬岩体的复杂断面成型爆破，仍没理想的爆破技术。
[0003]本专利技术针对目前厚煤层开采中对于巷道顶板炮孔施工及顶板定向预裂爆破的技术难题，提出了新的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种厚煤层切顶留巷深孔切缝方法，其针对厚煤层切顶留巷深孔切缝方法而设计，该种厚煤层切顶留巷深孔切缝方法解决了对于巷道顶板炮孔施工及顶板定向预裂爆破的问题。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]一种厚煤层切顶留巷深孔切缝方法，包括以下步骤：
[0007]在煤层上挖掘连通的两个巷道作为首采面的上顺槽巷道与下顺槽巷道；根据煤层地质条件及设计方法在切缝段巷道进行顶板预裂切缝高度和顶板预裂切缝角度的理论计算分析，得出顶板预裂切缝高度和切缝角度。
[0008]上述
技术实现思路
中，进一步的，制定顶板预裂爆破参数实验方案，确定顶板定向预裂
参数，切缝爆破现场试验必须严格按照下述步骤及原则进行；
[0009]s1、切缝爆破与超前恒阻锚索支护结合，即先对顶板安装锚索的等支护措施，保护顶板然后再进行切缝预裂爆破，恒阻大变形锚索超前加固15m时方可爆破；
[0010]s2、选取炸药型号，聚能管的数目和封泥长度根据炮孔深度及专用聚能管长度确定，首先进行4
‑
5组单孔爆破试验，第一次试验按设计参数药卷60％进行；爆孔位置前后均有空眼方可爆破；
[0011]s3、装药由少到多，与顶板的岩性联系起来，密切关注顶板岩性的变化及时调整装药参数；对于岩层浅层存在弱层，应采取减震防爆等措施：轴向不耦合装药，浅部岩层少装药，增加封泥长度等；逐步增加药卷；并绘制药卷数与切缝率关系曲线；
[0012]S4、找出装药临界值，求出临界药卷数，根据n＝0.8～0.9NC确定药量及空气柱长度；然后进行1
‑
3组联孔爆破实验，按照单孔最佳装药量装药，根据裂缝率最高的爆破实验结果确定定向预裂切缝炮孔最佳间距；
[0013]s5、在工作面回采前，在保证恒阻大变形锚索超前加固≥15m的前提下，制定单孔爆破实验方案，使用DCA
‑
45自动成巷超前切缝钻机在实验段巷道施工单孔爆破实验爆破钻孔，施工完成后按照上述实验原则使用自行生产的BTC
‑
1500专用聚能管按照制定的药量逐步增加的4
‑
5种爆破参数方案进行装药；
[0014]s6、最后在顶板进行预裂爆破，绘制药卷数与切缝率关系曲线，找出装药临界值，求出临界药卷数，根据n＝0.8～0.9NC计算确定单管最佳装药量及空气柱长度。然后制定联孔爆破实验方案，进行1
‑
3组联孔爆破实验，按照单孔最佳装药量装药，确定定向预裂切缝炮孔最佳间距。根据裂缝率最高的爆破实验结果得出定向预裂切缝炮孔最佳间距。
[0015]上述
技术实现思路
中，进一步的，所述在工作面回采前，在保证恒阻大变形锚索超前加固≥15m的前提下，按照顶板定向预裂参数确定的炮孔最佳间距在切缝段巷道使用DCA
‑
45自动成巷超前切缝钻机沿巷道走向完成炮孔的施工，切缝炮孔施工完成后从炮孔角度、间距、深度、平直度等方面进行炮孔质量评估及顶板岩性评估。
[0016]上述
技术实现思路
中，进一步的，所述根据工作面推进速度确定超前联孔起爆炮孔数目及每班起爆炮孔数目并按照最佳装药量及空气柱长度通过BTC
‑
1500专用聚能管配合三级煤矿水胶炸药进行聚能预裂爆破，依次进行起爆，最终在巷道内沿巷道走向在顶板切出一条沿巷道走向贯通的裂缝，并进行预裂切缝爆破效果评估。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术通过提供一种厚煤层条件下巷道顶板炮孔施工及顶板定向预裂爆破切缝的方法，实现110工法在后煤层工作面回采沿空留巷的应用，即工作面无煤柱回采，回采煤层顶板自动切落，形成沿空巷道巷帮，避免留煤柱开采引起的煤与瓦斯突出、冲击矿压等灾害和留煤柱引起的煤炭资源浪费。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的装药量与切缝率关系曲线图；
[0020]图2为本专利技术的单孔爆破炮孔布置图；
[0021]图3为本专利技术的DCA
‑
45自动成巷超前切缝钻机结构示意图；
[0022]图4为本专利技术的钻臂机构示意图；
[0023]图5为本专利技术的履带式底盘结构；
[0024]图6为本专利技术的制动装置结构示意图；
[0025]图7为本专利技术的液压系统结构示意图；
[0026]图8为本专利技术的限压阀调整示意图；
[0027]图9为本专利技术的BTC
‑
1500聚能管结构示意图；
[0028]图10为本专利技术的定向装置结构示意图；
[0029]图11为本专利技术的连接头结构示意图。
[0030]图中，1
‑
左钻臂机构，2
‑
右钻臂机构，3
‑
行走机构，4
‑
电气系统，5
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚煤层切顶留巷深孔切缝方法，其特征在于，包括以下步骤：在煤层上挖掘连通的两个巷道作为首采面的上顺槽巷道与下顺槽巷道；根据煤层地质条件及设计方法在切缝段巷道进行顶板预裂切缝高度和顶板预裂切缝角度的理论计算分析，得出顶板预裂切缝高度和切缝角度。2.根据权利要求1所述的厚煤层切顶留巷深孔切缝方法，其特征在于，制定顶板预裂爆破参数实验方案，确定顶板定向预裂参数，切缝爆破现场试验必须严格按照下述步骤及原则进行：s1、切缝爆破与超前恒阻锚索支护结合，即先对顶板安装锚索的等支护措施，保护顶板然后再进行切缝预裂爆破，恒阻大变形锚索超前加固15m时方可爆破；s2、选取炸药型号，聚能管的数目和封泥长度根据炮孔深度及专用聚能管长度确定，首先进行4
‑
5组单孔爆破试验，第一次试验按设计参数药卷60％进行；爆孔位置前后均有空眼方可爆破；s3、装药由少到多，与顶板的岩性联系起来，密切关注顶板岩性的变化及时调整装药参数；对于岩层浅层存在弱层，应采取减震防爆等措施：轴向不耦合装药，浅部岩层少装药，增加封泥长度等；逐步增加药卷；并绘制药卷数与切缝率关系曲线；S4、找出装药临界值，求出临界药卷数，根据n＝0.8～0.9NC确定药量及空气柱长度；然后进行1
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3组联孔爆破实验，按照单孔最佳装药量装药，根据裂缝率最高的爆破实验结果确定定向预裂切缝炮孔最佳间距；s5、在工作面回采前，在保证恒阻大变形锚索超前加固≥15m的前提下，制定单孔爆破实验方案，使用DCA
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【专利技术属性】
技术研发人员：王国元，张国峰，李旺旺，段保军，肖正江，
申请(专利权)人：中煤建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：