一种深部煤矿巨厚坚硬顶板的强制放顶方法

摘要

本发明公开了一种深部煤矿巨厚坚硬顶板的强制放顶方法，包括以下步骤：向采空区顶板钻打扇形炮孔；在药卷一端套上PVC切缝管，绑扎固定；将药卷顶入炮孔，套有PVC切缝管的一端位于孔底，没有PVC切缝管的一端位于孔口，在孔口用炮泥堵塞；将各个药卷连线，按爆破规程起爆。本发明在孔底的药卷上套上PVC切缝管，利用PVC切缝管的爆破聚能效应，使得孔底的爆破能量尽量向孔与孔之间定向释放，以期贯通位于孔底的各个炮孔，进一步强化孔底的爆破松动作用。本发明将扇形布孔方式的空间优势和PVC切缝管的能量优势相结合，达到良好的深孔爆破预裂效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种深部煤矿巨厚坚硬顶板的强制放顶方法。

背景技术

近些年我国虽然在大力推进新能源的使用，但是煤炭依然是我国的主要能源。可以预见的是，在未来数十年的发展过程中，煤炭依然将作为主要能源长期存在。现今，煤炭开采已经进入深部，深部煤炭的开采过程中的安全问题是一个不容忽视的问题，在煤矿事故中，坚硬顶板突然垮落造成的重大事故所占比例较大。坚硬顶板厚度相对较大，整体强度和整体性都较好，节理、裂隙等弱面发育较差。随着采煤工作面的不断推进，采空区上方悬空的顶板的面积也不断扩大。当大面积采空区顶板在很长时间内都不能自然垮落时，会使得采区上方岩体内压力高度集中，当顶板压力超过支护强度时，顶板会在高压力作用下发生剪切破坏而突然垮落，并且产生强烈的动荷载作用，使得大量工作面支架被推倒或损坏，造成设备的严重损坏和人员的重大伤亡。

为了避免大面积采空区顶板的突然垮落，可以利用爆破的方法破坏顶板进行强制放顶，使坚硬难冒落顶板成为可冒落顶板。基本原理是深孔药包爆炸后，炮孔周边由于炸药爆炸的强冲击作用形成破碎区，稍远的位置形成裂隙区，使得岩体发生破碎，进而达到弱化顶板的效果。然而，目前针对深部煤矿巨厚坚硬顶板进行爆破预裂松动的强制放顶有效方法还比较缺乏，尤其是科学的炮孔布置方式和装药结构。

发明内容

本发明提供了一种深部煤矿巨厚坚硬顶板的强制放顶方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种深部煤矿巨厚坚硬顶板的强制放顶方法，包括：

向采空区上方的坚硬顶板钻打炮孔，炮孔之间呈扇形布置；

在药卷的一端套上PVC切缝管，并且在药卷端部将PVC切缝管和药卷绑扎，防止PVC切缝管在药卷上滑动；

将药卷顶入炮孔中，套有PVC切缝管的一端位于孔顶，没有PVC切缝管的一端位于孔口；

将各个药卷连线，并按爆破规程起爆。

优选地，往采空区上方钻打的炮孔长度为a，钻设炮孔数量为每组3～5个，所组成的扇形炮孔之间的夹角为20°～40°。

可选地，所述炮孔长度a需满足：a≥0.7*h

其中，a为炮孔长度，h为采空区上方坚硬顶板厚度。

优选地，套在药卷一端的切缝管长度b需满足：b≥0.3*l

其中，b为套在药卷一端的PVC切缝管长度，l为药卷长度。

优选地，药卷上的PVC切缝管在炮孔中的位置应该满足以下条件：

PVC切缝管上的切缝位置应当调整到相对的位置，即每组扇形炮孔的切缝应当位于同一平面上，保证爆炸能量能够有效沿着切缝方向释放，优先在扇形炮孔之间形成贯穿裂纹。

优选地，所述一种深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构还包括步骤：所述PVC切缝管的内径比药卷半径大1～2mm，便于将其套进药卷；所述PVC切缝管的壁厚为3mm，该厚度PVC切缝管能够在保证强度的同时又能够节约制造成本；所述PVC切缝管上切缝数量为2组，这两组切缝与切缝管轴线的夹角为180°；所述PVC切缝管上的切缝宽度为3mm，能够保证炸药爆炸能量优先沿切缝方向释放；所述PVC切缝管上每组切缝的连续长度为200mm，间隔距离为10mm，保证切缝管的整体稳定性。

优选地，每组扇形炮孔为同时起爆，保证爆炸应力波在炮孔之间的有效叠加，促进炮孔之间裂纹的形成，加强松动和预裂效果。

本发明运用扇形布孔的方式，能够再同一位置尽量多打炮孔，提高了钻孔机械的工作效率，在空间上增加了爆破作用的影响范围，提高能量利用率。从孔口到孔底，由于药卷之间的距离逐渐增加，造成孔口的爆破预裂作用最强，随着孔深的增加，爆破松动作用逐渐减弱，针对这一缺点，本发明在孔底的药卷上套上PVC切缝管，利用PVC切缝管的爆破聚能效应，使得孔底的爆破能量尽量向孔与孔之间定向释放，以期贯通位于孔底的各个炮孔，进一步强化孔底的爆破松动作用。本发明将扇形布孔方式的空间优势和PVC切缝管的能量优势相结合，达到良好的深孔爆破预裂效果。

附图说明

图1为本发明的炮孔布置方式和装药结构的示意图；

图2为本发明一种深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例的流程示意图；

图中，1采空区上方的坚硬顶板；2无PVC切缝管的药卷；3有PVC切缝管的药卷；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

参看图1所示，本发明实施例提供一种深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构，包括步骤：

S1、向采空区顶板钻打扇形炮孔；

S2、在药卷一段套上PVC切缝管，绑扎固定；

S3、将药卷顶入炮孔，套有PVC切缝管的一端位于孔底，没有PVC切缝管的一端位于孔口，在孔口用炮泥堵塞；

S4、将各个药卷连线，按爆破规程起爆。

本发明的一种深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例，运用扇形布孔的方式，能够再同一位置尽量多打炮孔，提高了钻孔机械的工作效率，在空间上增加了爆破作用的影响范围，提高能量利用率。从孔口到孔底，药卷之间的距离逐渐增加，即孔口的爆破预裂作用最强，随着孔深的增加，爆破松动作用逐渐减弱，针对这一特点，在孔底的药卷上套上切缝管，利用切缝管的爆破聚能效应，使得爆破能量尽量向孔间释放，进一步强化孔底的爆破松动作用。本发明将扇形布孔方式的空间优势和切缝管的能量优势相结合，达到良好的深孔爆破预裂效果。

在前述深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例中，优选地，所述扇形炮孔每组3～5个，炮孔之间夹角20°～40°。

在前述深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例中，优选地，所述炮孔长度a满足：a≥0.7*h

其中，a为炮孔长度，h为采空区上方坚硬顶板厚度。

在前述深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例中，参照图2，在药卷一端套上PVC切缝管，优选地，套在药卷一端的PVC切缝管长度b需满足：b≥0.3*l

其中，b为套在药卷一端的PVC切缝管长度，l为药卷长度。

在前述深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例中，所述PVC切缝管的内径比药卷半径大1～2mm，便于将其套进药卷；所述PVC切缝管的壁厚为3毫米，该厚度的PVC切缝管能够在保证强度的同时又能够节约制造成本；所述PVC切缝管上切缝数量为2组，这两组切缝与与切缝管轴线的夹角为180°；所述PVC切缝管上的切缝宽度为3mm，能够保证炸药爆炸能量优先沿切缝方向释放；所述PVC切缝管上每组切缝的连续长度为200mm，间隔距离为10mm，保证切缝管的整体稳定性。

在前述深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例中，将PVC切缝管套在药卷上后，要将PVC切缝管和药卷绑扎固定，防止PVC切缝管在药卷上滑动。

在前述深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例中，将所述套有PVC切缝管的药卷顶入炮孔内，调整PVC切缝管的位置，确保每组扇形炮孔中切缝管上的切缝位置处于同一平面上，保证爆炸能量能够有效沿着切缝方向释放，优先在扇形炮孔之间形成贯穿裂纹。

在前述深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例中，优选地，每组扇形炮孔为同时起爆，保证爆炸应力波在炮孔之间的有效叠加，促进炮孔之间裂纹的形成，加强松动和预裂效果。

本发明深孔预裂爆破的炮孔布置方式和装药结构实施例，将扇形布孔方式的空间优势和切缝管的能量优势相结合，能够有效实现坚硬巨厚顶板的爆破松动，人为控制采空区上方顶板的有效垮落，保证煤矿施工和生产安全。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。