基于顶煤超前预爆弱化的急倾斜特厚煤层采煤工艺的制作方法_2

文档序号:8555508阅读:来源:国知局
的装 药段底端与边界线L1平齐,8#炮孔的装药段顶端与边界线L2相平齐,7#炮孔的装药段顶 端位于需爆破煤层的顶部下方且其位于回风巷内侧所留的护巷煤柱内。
[0032] 上述基于顶煤超前预爆弱化的急倾斜特厚煤层采煤工艺,其特征是:步骤202中 多个所述第一爆破面上钻取的第一炮孔的数量和各第一炮孔的布设位置与结构均相同,多 个所述第二爆破面上钻取的第二炮孔的数量和各第二炮孔的布设位置与结构均相同,所述 第一爆破面上钻取的第一炮孔与所述第二爆破面上钻取的第二炮孔呈交错布设。
[0033] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0034] 1、工艺步骤简单、设计合理且实现方便,投入成本较低。
[0035] 2、开采效率高,能有效缩短施工工期。
[0036] 3、所采用超前预爆网的结构设计合理、钻孔方便且使用效果好,将超前预爆区域 划分为多个爆破面,多个爆破面由前至后布设且其均为与工作面推进方向呈垂直布设的平 面,并将多个爆破面划分为第一爆破面和第二爆破面两种类型,第一爆破面与第二爆破面 呈交错布设;每个第一爆破面上钻取多个第一炮孔,每个第二爆破面上钻取多个第二炮孔, 第一钻孔和第二钻孔均采用采用钻机从施工完成的进风巷向内钻取而成,多个第一炮孔呈 扇形布设且其沿逆时针方向由后向前进行布设,多个第二炮孔呈扇形布设且其沿逆时针方 向由后向前进行布设,且第一炮孔和第二炮孔均为从后向前逐渐向上倾斜的炮孔。这样,不 仅钻孔施工方便,并且分两次先后进行爆破,在保证顶煤预裂效果的同时,能有效减少炮孔 数量,节约时间和人力物力成本,并能大幅加快开采效率。同时,由于炮孔数量减少,相邻两 个一次炮孔之间以及相邻两个二次炮孔之间的间距相应增大,能有效减小钻孔炮孔对进风 巷的损坏。
[0037] 4、所采用的顶煤超前预爆弱化方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好, 各工序设计合理,并且顶煤超前预爆弱化的全部工序均在进风巷中实施,不仅施工方便,而 且施工设备移位简便、省工省时,施工进度快。并且,顶煤超前预爆弱化过程中所采用的施 工设备少且操作简便,能全面实现机械化连续操作。
[0038] 5、顶煤超前预爆弱化之前,先对超前预爆区域的位置进行确定,具体是在高度方 向上(即与工作面推进方向垂直的方向)、工作面推进方向上和工作面长度方向上分别对 超前预爆区域的边界线进行确定,其中超前预爆区域高度方向上的边界线与需爆破煤层的 顶底部高度一致。并且,对超前预爆区域的位置进行确定时,所采用的方法合理且实现方 便,使用效果好。
[0039] 6、开采过程安全可靠,存在的安全隐患少,符合国家安全生产规范一2006年国家 安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局公布施行修改的《煤矿安全规程》第68条的 规定。
[0040] 7、整体开采工艺简单且设计合理,沿工作面推进方向由后向前多个开采节段对急 倾斜特厚煤层进行开采,每个开采节段均包括巷道施工、顶煤超前预爆弱化和煤层开采三 个工序,因而对现有急倾斜特厚煤层采煤工艺进行整体优化,并对现有的急倾斜特厚煤层 采煤工艺进行实质性调整,提高了工作面生产的持续性,加快了工作面推进速度,并且实现 了各个工序的全面机械化操作及不间断实施,能有效解决现有采煤工艺存在的工作面回采 率较低、安全隐患多、煤炭资源损失大、生产工序错杂、无法保障生产的持续性和推进速度 等问题。同时,工作面回采率高,并能有效降低工作面粉尘浓度,保障作业人员的身体健康, 并且提高了生产产量,大幅降低了生产成本。
[0041] 8、使用效果好且实用价值高、推广应用前景广泛,主要体现在以下几个方面:第 一、爆破成本明显降低:由于炮孔数量少且各炮孔位置及装药量设计合理,爆破材料消耗大 幅减少,吨煤成本消耗从最高的4. 469元下降到1. 731元。爆破材料消耗较采用架前爆破 减少了 13.4%;第二、施工效率大幅度提升,实现了全面机械化操作;第三、生产时间和推 进进度得到提高:由于整体开采工艺得到优化,生产工序互不干扰,生产时间均衡性和连续 性有所改善,日推进度由2. 4米上升到3.0米,推进度提高25%。生产时间明显提升,提高 20%以上;第四、工人劳动强度也得到了明显降低。因而,本发明具有材料消耗少、工艺设计 合理、推进度与生产持续性显著提高,综合成本、采出率等主要经济技术指标均明显改善, 经济与社会效益显著,具有重大的推广应用价值。
[0042] 综上所述,本发明工艺步骤简单、设计合理且开采效率高、工作面回采率高、使用 效果好,能解决现有采煤工艺存在的工艺复杂、工作面回采率较低、安全隐患多、开采效率 低等问题。
[0043] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0044] 图1-1为现有放顶煤开采工艺采用的炮眼布设位置示意图。
[0045] 图1-2为图1-1的A-A剖视图。
[0046] 图2为本发明的工艺流程框图。
[0047] 图3为本发明钻取第一炮孔和第二炮孔在垂直工作面推进方向上的布设位置示 意图。
[0048] 图4为本发明钻取第一炮孔和第二炮孔的装药段在工作面推进方向上的平面位 置示意图。
[0049] 图5为本发明采用顶板压力监测器监测出的当前回采工作面前方煤体的支承压 力变化图。
[0050] 附图标记说明:
[0051] 1 一工作面支架; 1-1 一采煤工作面; 1-2-采煤机;
[0052] 2-1-前排炮眼; 2_2-后排炮眼; 3-进风巷;
[0053] 4 一回风巷; 5-护顶煤层; 6-护巷煤柱;
[0054] 7一第一炮孔; 8-第二炮孔; 9-需爆破煤层;
[0055] 10-工作面保护煤层;11 一当前回采工作面; 12-1-装药孔段;
[0056] 12~2一封孔孔段。
【具体实施方式】
[0057] 如图2所示的一种基于顶煤超前预爆弱化的急倾斜特厚煤层采煤工艺,所开采的 急倾斜特厚煤层为煤层倾角45°以上且煤层厚度8m以上的煤层;对所述急倾斜特厚煤层 进行开采时,沿煤层走向由后向前分多个开采节段对所述急倾斜特厚煤层进行开采,多个 所述开采节段的开采方法均相同且其沿煤层走向上的长度均为L,其中L= 30m~50m;对 所述急倾斜特厚煤层的一个开采节段进行开采时,过程如下:
[0058] 步骤一、巷道施工:在当前开采节段的下部左右两侧分别施工一个通风巷道,两个 所述通风巷道分别为进风巷3和回风巷4。
[0059] 步骤二、顶煤超前预爆弱化:对当前开采节段进行顶煤超前预爆弱化,过程如下:
[0060] 步骤201、需爆破煤层确定:根据预先设计的当前开采节段回采过程中所留护顶 煤层5的厚度和工作面回采高度,对当前开采节段的需爆破煤层9的顶底部高度分别进行 确定;
[0061] 当前开采节段的回采工作面上方的顶煤由下至上分为护顶煤层5、需爆破煤层9 和工作面保护煤层10三个煤层,所述需爆破煤层9位于护顶煤层5与工作面保护煤层10 之间;其中,当前开采节段的回采工作面为当前回采工作面11,并且当前回采工作面11上 支设有工作面支架1。当前开采节段的回采工作面上方的顶煤,是指当前开采节段中位于当 前回采工作面11与顶板之间的煤层且其为当前开采节段中位于当前回采工作面11上方的 煤层。
[0062] 本实施例中,步骤201中待需爆破煤层9的顶底部高度确定后,便能得出需爆破煤 层9的顶部边界线L3和底部边界线L4。其中,顶部边界线L3也称为护顶煤线,底部边界线 L4也称为工作面保护煤线,顶部边界线L3和底部边界线L4均为水平线。
[0063] 本实施例中,所述工作面保护煤层10的厚度为3m~5m,所述护顶煤层5的厚度为 3m~5m〇
[0064] 因而,所述需爆破煤层9的底部距当前回采工作面11顶部之间的间距为3m~4m。 [0065]步骤202、炮孔钻取:先沿工作面推进方向在当前回采工作面11前方的需爆破煤 层9上选取多个爆破面,多个所述爆破面由前至后布设且其均为与工作面推进方向呈垂直 布设的平面,相邻两个所述爆破面之间的间距为3m~5m;多个所述爆破面包括多个第一爆 破面和多个第二爆破面,所述第一爆破面与所述第二爆破面呈交错布设;之后,采用钻机从 步骤一中施工完成的进风巷3,由后向前在每个所述第一爆破面上钻取多个第一炮孔7,并 由后向前在每个所述第二爆破面上钻取多个第二炮孔8,多个所述第一炮孔7呈扇形布设 且其沿逆时针方向由后向前进行布设,多个所述第二炮孔8呈扇形布设且其沿逆时针方向 由后向前进行布设;所述第一炮孔7和第二炮孔8均为从后向前逐渐向上倾斜的炮孔,详见 图3和图4。图3和图4中,黑色加粗段为装药段。
[0066] 本实施例中,相邻两个所述爆破面之间的间距为4m,相应地,相邻两个所述第一爆 破面之间以及相邻两个所述第二爆破面之间的间距均为8m。
[0067] 实际施工时,可根据具体需要,对相邻两个所述爆破面之间的间距进行相应调整。
[0068]步骤203、装药及封孔:向步骤202中所有第一炮孔7和所有第二炮孔8的内侧上 部均装填炸药,所述第一炮孔7和第二炮孔8内装填炸药的节段均为装药段;装药完成后, 对各第一炮孔7和各第二炮孔8分别进行封孔;
[0069] 所述第一炮孔7和第二炮孔8的装药段均位于需爆破煤层9内。也就是说,所有 第一炮孔7和所有第二炮孔8的装药段顶端高度均不高于需爆破煤层9的顶部高度且其底 端高度均高于需爆破煤层9的底部高度。
[0070] 本实施例中,对第一炮孔7或第二炮孔8装药完成后,均进行安放雷管、导线等工 序,再进行封孔。并且,每个炮孔内装4发雷管。
[0071] 实际进行封孔时,封孔材料为黄泥,所述第一炮孔7和第二炮孔8中除装药段之外 的孔段全封。也就是说,所述第一炮孔7和第二炮孔8均分成一个装
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