r>[0018]作为优选的方式，步骤3)中所述低位硬厚岩层6的预裂爆破需要留设2-3米的保护层。
[0019]作为优选的方式，步骤4)中走向截断炮孔5孔底达到高位硬厚岩7顶部，在走向截断炮孔5对应高位硬厚岩层7部分进行装药并控制装药量不超过炮孔长度的60%。
[0020]作为优选的方式，步骤5)中高压注水孔8的注水压力不低于lOMpa，单孔注水时间不小于60min。
[0021]作为优选的方式，步骤3)、4)、5)中高、低位硬厚岩层爆破预裂及高压注水均在支承压力峰值范围以外进行。
[0022]下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本发明阐述的一种厚煤层综放工作面双层硬厚岩层超前预裂方法，具体通过如下步骤实现:
(I)根据双层硬厚岩层物理力学参数，通过下式判断双层硬厚岩层是否同步运动，根据回采工作面3上覆硬厚岩层支承条件不同，计算双层硬厚岩层的破断步距，根据理论计算的岩层破断步距，选择低位岩层理论破断步距的1/3~1/4作为循环爆破距离。
[0023](2)根据炸药性能参数及硬厚岩层物理力学参数，计算爆破裂隙区范围，确定炮孔布置参数；
(3)在工作面进风巷I和工作面回风巷2布置扇形旋转炮孔4对端头区域顶板进行弱化爆破强制放顶，低位硬厚岩层6预裂爆破扇形旋转炮孔4指向回采工作面3的推进方向，优选孔底连线与顶板自然断裂半O-X破裂圈三角形弧板裂隙带分布基本一致，对低位硬厚岩层6进行碎裂，施工工作同时在工作面进风巷I和工作面回风巷2进行，对回采工作面3中部区域顶板亦需要布置预裂深孔进行断顶。
[0024]预裂爆破必须要保证煤层的完整性，在顶板上方需要预留2-3m的保护层，炮孔装药段必须控制在保护层上方，并且保证封孔段长度，避免冲孔，保证预裂的效果，同时避免冲孔对巷道壁及顶板的破坏。
[0025](4)沿工作面进风巷I和工作面回风巷2，在高位硬厚岩层7布置走向截断孔5，将高位硬厚岩层7的边界支承条件设置为简支支承或自由支承条件，对高位硬厚岩层7进行碎裂。
[0026]优选在高位硬厚岩层7内布置走向截断炮孔5，走向截断炮孔5孔底应达到高位硬厚岩层顶部，在走向截断炮孔5对应高位硬厚岩层7部分进行装药并控制装药量不超过炮孔长度的60%。
[0027](5)利用低位硬厚岩层扇形旋转炮孔4，在低位硬厚岩层6预裂爆破后进行高压注水。在工作面进风巷1、工作面回风巷2间隔选择低位扇形旋转炮孔4作为高压注水孔8，利用钻机将原有封孔段重新掏空，在孔口区域安装封孔器，利用煤层注水泵对预裂后低位硬厚岩层6注水，注水压力不低于lOMpa。对煤体进行注水时实际单孔注水时间约5-6min，考虑到对岩层注水，实际单孔注水时间应不小于60min，或以煤壁及其他范围渗出水为准计笪弁O
[0028]上述对低位硬厚岩层6和高位硬厚岩层7的预裂爆破及高压注水均在支承压力峰值区域以外实施，利用矿山压力对爆破预裂裂隙和水压预裂裂隙再致裂。
[0029]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种厚煤层综放工作面双层硬厚岩层超前预裂方法，其特征在于，通过以下步骤实现： 1)根据工作面上覆硬厚岩层支承条件，计算硬厚岩层破断步距，确定循环爆破距离； 2)根据炸药性能参数及硬厚岩层物理力学参数，计算爆破裂隙区范围，确定炮孔布置参数； 3 )工作面进风巷（I)和工作面回风巷（2 )内，在低位硬厚岩层（6 )内沿回采工作面（3 )推进方向布置扇形旋转炮孔（4 )，对低位硬厚岩层（6 )进行预裂爆破； 4)工作面进风巷（I)和工作面回风巷（2)内，在高位硬厚岩层（7)内布置走向截断孔(5)，将高位硬厚岩层（7)的边界支承条件设置为简支支承或自由支承条件，对高位硬厚岩层（7)进行碎裂； 5)在低位硬厚岩层（6)预裂爆破后，选择低位硬厚岩层（6)的扇形旋转炮孔（4)作为高压注水孔（8)，进行高压注水，进一步压裂岩体，扩大岩层裂隙发育区的范围。
2.根据权利要求I所述的一种厚煤层综放工作面双层硬厚岩层超前预裂方法，其特征在于，步骤3)中扇形旋转炮孔（4)孔底连线与顶板自然断裂半O-X破裂圈三角形弧板裂隙带分布基本一致。
3.根据权利要求I或2所述的一种厚煤层综放工作面双层硬厚岩层超前预裂方法，其特征在于，步骤3)中所述低位硬厚岩层（6)的预裂爆破需要留设2-3米的保护层。
4.根据权利要求I所述的一种厚煤层综放工作面双层硬厚岩层超前预裂方法，其特征在于，步骤4)中走向截断炮孔（5)孔底达到高位硬厚岩（7)顶部，在走向截断炮孔（5)对应高位硬厚岩层（7)部分进行装药并控制装药量不超过炮孔长度的60%。
5.根据权利要求I所述的一种厚煤层综放工作面双层硬厚岩层超前预裂方法，其特征在于，步骤5)中高压注水孔（8)的注水压力不低于lOMpa，单孔注水时间不小于60min。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的一种厚煤层综放工作面双层硬厚岩层超前预裂方法，其特征在于：步骤（3)、（4)、（5)中高、低位硬厚岩层爆破预裂及高压注水均在支承压力峰值范围以外进行。
【专利摘要】本发明公开了一种厚煤层综放工作面双层硬厚岩层超前预裂方法，涉及煤矿安全技术领域，设计了双层硬厚岩层低位碎裂、高位断裂、水压致裂、矿山压力再致裂四位一体的预裂模式，真正解决双层硬厚岩层难以冒落的问题，施工材料消耗少，工程量小，节约人力物力，降低生产成本，实施效果显著，具有很高的实际应用价值。
【IPC分类】E21C45-00, E21C41-18
【公开号】CN104712338
【申请号】CN201510019896
【发明人】秦广鹏, 蒋金泉, 曹静, 张培鹏
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月15日