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_3

文档序号:8555508阅读:来源:国知局
药孔段12-1和一个封 孔孔段12-2。
[0072] 步骤204、第一次爆破:沿工作面推进方向,由后向前起爆多个所述第一爆破面上 的第一炮孔7,对当前开采节段的需爆破煤层9进行第一次爆破。
[0073] 步骤205、第二次爆破:沿工作面推进方向,由后向前起爆多个所述第二爆破面上 的第二炮孔8,对当前开采节段的需爆破煤层9进行第二次爆破。
[0074] 步骤三、煤层开采:按照放顶煤开采方法且沿煤层走向由前向后对当前开采节段 进行回采,直至完成当前开采节段的开采过程。实际进行煤层开采时,从当前回采工作面11 开始进行回采。
[0075] 步骤四、下一个开采节段开采:按照步骤一至步骤三中所述的方法,对下一个开采 节段进行开采。
[0076] 步骤五、多次重复步骤四,直至完成所述急倾斜特厚煤层的全部开采过程。
[0077] 本实施例中,由于对当前开采节段进行开采时,采用的是回采工作面。众所周知, 矿的开采为了安全一般是从前向后采,先打通巷道进入计划开采面积的远处,正式开采时 的工作面称回采工作面。因而,回采时,煤层走向与回采工作面的工作面推进方向相反。
[0078] 实际进行开采之前,按照多个开采节段的布设位置,沿煤层走向由后向前对多个 所述开采节段进行开采。而对各开采节段进行开采时,从该开采节段的回采工作面开始且 沿煤层走向由前向后开采;就工作面推进方向而言,从回采工作面开始由后向前对该开采 节段进行开采。
[0079] 因而,步骤202中选取的多个所述爆破面位于沿工作面推进方向位于当前回采工 作面11前方的需爆破煤层9上;就煤层走向而言,选取的多个所述爆破面位于当前回采工 作面11的后侧。
[0080] 本实施例中,步骤202中所述第一炮孔7和第二炮孔8的孔径均为〇 100mm~ 〇120mm〇
[0081] 步骤203中所述第一炮孔7和第二炮孔8内装填的炸药均为乳胶基质。
[0082]实际施工时,可根据具体需要,对第一炮孔7和第二炮孔8的孔径进行相应调整。 并且,所述第一炮孔7和第二炮孔8内装填的炸药也可以是其它类型的矿用炸药。
[0083] 本实施例中,步骤202中进行炮孔钻取时,采用ZDY-800型钻机进行钻孔;步骤 203中进行装药及封孔时,采用BCJ- 5型装药机进行正向装药,采用BQF-100封孔器进行 封孔。
[0084] 采用ZDY-800型钻机进行钻孔时,每个炮孔的平均钻孔时间约为1. 13分,与现有 通用钻机相比,钻孔时间减少了 50%,大大提高了打钻速度;同时,钻孔过程中的卸杆时间 (即钻杆的拆卸时间)也有所减少,与现有通用钻机相比,卸杆时间减少了 14%左右。另外, 现有通用钻机钻出的孔偏差较大,遇夹矸时钻杆易出现歪斜;而ZDY-800型钻机的钻杆无 变形,定位准确,成孔直,精确度高,改善了钻孔施工效果,尤其适用于煤矿超前钻孔施工。
[0085] 现如今,对炮孔进行装药时主要是人工利用炮棍进行填装,使用BCJ- 5型装药机 进行装药后的装药时间大幅减少,装药时间仅是人工装药时间的8. 86%。对比发现,相对于 人工装药,使用装药机装药速度快、安全、快捷,乳胶基质的爆破效果也优于乳化炸药。
[0086]实际施工时,也可以采用其它型号的钻机、装药机和封孔器。
[0087] 本实施例中,步骤201中进行需爆破煤层位置确定之前,先对当前开采节段的超 前预爆区域进行确定。
[0088] 对当前开采节段的超前预爆区域进行确定时,根据当前回采工作面11的采动影 响范围对所述超前预爆区域的前后端位置进行确定。
[0089] 所述超前预爆区域位于当前回采工作面11前方且其沿工作面推进方向上的长度 L0=L-L,所述超前预爆区域的前后端与当前回采工作面11的距离分别为L和ly其中,L为当前回采工作面11的采动影响范围沿工作面推进方向上的长度。此处,所述超前预爆 区域位于当前回采工作面11前方,是指沿工作面推进方向所述超前预爆区域位于当前回 采工作面11的前方。
[0090] 步骤202中多个所述爆破面均位于所述超前预爆区域内。
[0091] 本实施例中,对当前回采工作面11的采动影响范围进行确定时,先对当前回采工 作面11前方煤体的支承压力进行监测,并根据监测结果对采动影响范围进行确定;所述超 前预爆区域为支承压力变化平稳且支承压力变化幅度小于〇? 5MPa的应力平衡区域,所述 采动影响范围为支承压力变化剧烈且支承压力变化幅度不小于〇. 5MPa的区域。
[0092] 对当前回采工作面11前方煤体的支承压力进行监测时,通过布设在当前回采工 作面11前方煤体内的多个顶板压力监测器进行监测。此处,当前回采工作面11前方煤体, 是指工作面推进方向位于当前回采工作面11前方的煤体。
[0093] 并且,为布设方便,所述顶板压力监测器布设在通风巷道上方的煤体上。
[0094] 按照《煤矿安全规程》第68条规定,爆破位置应避开采动影响区。为此,首先在当 前回采工作面11进行矿压监测,掌握超前支承压力的变化规律,分析确定工作面采动影响 范围,进而确定超前预爆区域的具体位置。
[0095] 如图5所示,所述顶板压力监测器的监测结果反映了当前回采工作面的通风巷道 上煤体支承压力的动态演化规律。由图5明显看出,从当前回采工作面的煤壁开始,在0~ 10. 0m范围内,煤体支承压力变化剧烈,峰值达到2.OMPa左右;在10m~50m范围内,煤体支 承压力在〇. 2MPa~0. 5MPa范围内,基本保持平稳,从而确定当前回采工作面11的采动影 响范围长度为l〇m,按照《煤矿安全规程》规定,即超前预爆区域至少在当前回采工作面11 的煤壁l〇m后的位置。
[0096] 本实施例中,步骤三中由前向后对当前开采节段进行开采时,所述进风巷3和回 风巷4的内侧均留有一个护巷煤柱6,所述超前预爆区域位于两个所述护巷煤柱6之间;[0097] 对当前开采节段的超前预爆区域进行确定时,还需根据预先设计的进风巷3和回 风巷4内侧所留护巷煤柱6的宽度,对所述超前预爆区域的两侧边界线进行确定;所述超前 预爆区域的两侧边界线分别为边界线L1和边界线L2,其中边界线L1为靠近进风巷3 -侧 的边界线,边界线L2为靠近回风巷4 一侧的边界线。
[0098] 本实施例中,所述护巷煤柱6的宽度为3m~6m。其中,边界线L1为进风巷3内侧 所留护巷煤柱6的内边界线,边界线L2为回风巷4内侧所留护巷煤柱6的内边界线。
[0099] 实际施工时,可根据将L设定为8m~12m。施工过程中,可具体需要,对1 ^的取 值大小进行相应调整。
[0100] 其中,L0和L的单位均为m。所述采动影响范围为当前回采工作面11前方且长 度为1〇的范围。
[0101] 本实施例中,步骤202中多个所述第一爆破面上钻取的第一炮孔7的数量和各第 一炮孔7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8的数量和各 第二炮孔8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7与所述第二爆 破面上钻取的第二炮孔8呈交错布设。
[0102]每个所述第一爆破面上钻取第一炮孔7的数量均为四个,四个所述第一炮孔7沿 逆时针方向由后向前分别为1#炮孔、3#炮孔、5#炮孔和7#炮孔,所述1#炮孔、3#炮孔、5# 炮孔和7#炮孔与水平面之间的夹角分别为A1、A3、A5和A7。
[0103]每个所述第二爆破面上钻取第二炮孔8的数量均为四个,四个所述第二炮孔8沿 逆时针方向由后向前分别为2#炮孔、4#炮孔、6#炮孔和8#炮孔,所述2#炮孔、4#炮孔、6# 炮孔和8#炮孔与水平面之间的夹角分别为A2、A4、A6和A8 ;其中,Al>A2 >A3 >A4 > A5 >A6 >A7 >A8。
[0104]实际施工时,可根据具体需要,对每个所述第一爆破面上钻取第一炮孔7的数量 和各第一炮孔7的布设位置以及每个所述第二爆破面上钻取第二炮孔8的数量和各第二炮 孔8的布设位置进行相应调整。
[0105]本实施例中,所述的1#炮孔、2#炮孔、3#炮孔、4#炮孔、5#炮孔、6#炮孔、7#炮孔 和8#炮孔的中心线均相交于同一点0,点0位于进风巷3的中部。
[0106] 本实施例中,将当前回采工作面11前方的爆破面分为第一爆破面和第二爆破面 两种,并且将第一炮孔7和第二炮孔8呈交错布设,这样分两次先后进行爆破,在保证顶煤 预裂效果、对需爆破煤层9进行有效爆破的同时,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7之间以及 相邻两个二次炮孔8之间的间距相应增大,能有效减小钻孔炮孔对进风巷3的损坏。
[0107]本实施例中,所述的1#炮孔、2#炮孔、3#炮孔、4#炮孔、5#炮孔和6#炮孔的顶端 均与需爆破煤层9的顶部相平齐,所述1#炮孔、2#炮孔、3#炮孔、4#炮孔、5#炮孔、6#炮孔 和7#炮孔的装药段均位于所述超前预爆区域的两侧边界线之间,1#炮孔的装药段顶端位 于2#炮孔的装药段底端前侧,2#炮孔的装药段顶端位于3#炮孔的装药段底端前侧,3#炮 孔的装药段顶端位于4#炮孔的装药段底端前侧,4#炮孔的装药段顶端位于5#炮孔的装药 段底端前侧,5#炮孔的装药段顶端位于6#炮孔的装药段底端前侧,6#炮孔的装药段顶端位 于7#炮孔的装药段底端前侧;1#炮孔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9的顶部下方且其位于回风巷 4内侧所留的护巷煤柱6内。
[0108]综上,步骤二中顶煤超前预爆弱化的全部工序均在进风巷3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
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