工作面架后断顶爆破方法

摘要

本发明提供一种工作面架后断顶爆破方法，涉及采空区顶板爆破的技术领域。该工作面架后断顶爆破方法包括：工作面开始回采，当出现工作面架后悬顶现象后，确定工作面倾向爆破距离、工作面走向爆破距离、爆破深度以及爆破孔的角度，并在液压支架的前端且顺槽靠近工作面的一侧钻爆破孔；将爆破孔划分为封泥段和装药段，并分别进行封泥操作和装药操作；基于顶板的强度，选择爆破类型并实施爆破。该方法能够爆破放落架后悬顶，无需额外加强工作面和顺槽的支护，成本较低，且卸压效果好；该方法对正常生产的影响小，且能够有效避免过度爆破和多余爆破，爆破范围小，破坏小；该方法在液压支架的前端钻爆破孔，与在采空区钻爆破孔相比，安全性高。

说明书

技术领域

本发明涉及采空区顶板爆破的技术领域，具体而言，涉及一种工作面架后断顶爆破方法。

背景技术

煤矿开采过程中，在坚硬顶板、复合顶板、薄及中厚煤层等条件下，常常会发生采空区顶板无法顺利垮落的现象，由于采空区的顶板滞后工作面、作业空间小、顶板不稳定、瓦斯含量高，所以顶板的放落具有极高的难度和危险性，其中，顶板包括煤层上方的直接顶分层以及直接顶分层上方的首层基本顶分层。

现有技术中，为了解决上述问题，通常加强工作面、顺槽支护，等待采空区顶板随机冒落，但是，该方法的经济成本高，且强支效果通常较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工作面架后断顶爆破方法，以解决现有技术中存在的通过加强支护应对采空区顶板无法顺利垮落的情况，经济成本高，且效果差的技术问题。

本发明提供的工作面架后断顶爆破方法，包括以下步骤：

S100工作面开始回采，当出现工作面架后悬顶现象后，确定工作面倾向爆破距离、工作面走向爆破距离、爆破深度以及爆破孔的角度，并在液压支架的前端且顺槽靠近工作面的一侧钻爆破孔；其中，所述工作面倾向爆破距离为沿垂直于工作面走向的水平方向的爆破距离，所述爆破深度为沿垂直于工作面走向的竖直方向的爆破距离；

S200将爆破孔划分为封泥段和装药段，并分别进行封泥操作和装药操作；

S300基于顶板的强度，选择爆破类型并实施爆破。

进一步地，所述工作面倾向爆破距离为工作面周期来压步距的1/2。

进一步地，所述工作面走向爆破距离为液压支架支护长度的2倍。

进一步地，所述爆破深度大于等于直接顶分层和首层基本顶分层的高度之和。

优选地，本实施例中，爆破深度等于直接顶分层和首层基本顶分层的高度之和。如此设置爆破深度进行爆破，既能够爆破放落首层基本顶分层，又能够有效避免过度爆破，且爆破成本低。

进一步地，所述封泥段在水平面内的投影的长度与液压支架沿工作面走向的支护长度相等，所述装药段位于所述封泥段的上方。

此种设置方式下，爆破孔留有足够的封泥段，从而能够有效保护液压支架上方顶板的完整性，进而能够有效避免出现工作面冒顶现象。

进一步地，爆破孔包括第一爆破孔和第二爆破孔，钻爆破孔时，使所述第一爆破孔和所述第二爆破孔底端重合。

进一步地，在垂直于工作面走向的平面内，所述第一爆破孔的投影沿竖直方向延伸。

进一步地，爆破孔还包括第三爆破孔，钻爆破孔时，使三个爆破孔底端重合、三个爆破孔位于同一平面内，并使所述第三爆破孔位于所述第一爆破孔和所述第二爆破孔之间。

优选地，在垂直于工作面走向的平面内，第三爆破孔的投影与第一爆破孔的投影的夹角，以及第三爆破孔的投影与第二爆破孔的投影的夹角，两者相等。如此设置，第一爆破孔、第三爆破孔和第二爆破孔的分布比较均匀，有利于提高爆破效果。

进一步地，所述第一爆破孔实施单侧爆破，爆破方向为远离顺槽的方向。

进一步地，步骤S400中，当顶板的坚硬系数f≤4时，选择并实施聚能爆破；当顶板的坚硬系数f>4时，选择并实施非聚能爆破。

此种设置形式下，不同坚硬系数的顶板，实施不同类型的爆破，顶板坚硬系数低时采用聚能爆破，有利于保证工作面支护安全；而顶板坚硬系数高时采用非聚能爆破，对顶板的致裂效果好。既适应了不同的顶板条件，确保了断顶，又能够有效避免过度损伤顶板的完整性。

本发明提供的工作面架后断顶爆破方法，能够产生以下有益效果：

本发明提供的工作面架后断顶爆破方法，能够爆破放落架后悬顶，无需额外加强工作面和顺槽的支护，成本较低，且卸压效果好；再者，该方法在工作面正常回采、液压支架后方出现悬顶现象后实施，无需在回采前进行额外操作，对正常生产的影响小，且相对于在回采前进行的超前爆破以及出现悬顶现象前实施爆破，能够有效避免过度爆破和多余爆破，爆破范围小，破坏小；此外，该方法在液压支架的前端钻爆破孔，与在采空区钻爆破孔相比，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的工作面架后断顶爆破方法的流程图；

图2为本发明提供的工作面架后断顶爆破方法中爆破孔在垂直于工作面走向的平面内的示意图；

图3为图2中AA向视图。

附图标记说明：

100-煤层；200-顺槽；300-直接顶分层；400-首层基本顶分层；500-液压支架；600-采空区；700-矸石；

910-第一爆破孔；920-第二爆破孔；930-第三爆破孔；901-封泥段；902-装药段。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本申请中，“顶板”包括煤层100上方的直接顶分层300及直接顶分层300上方的首层基本顶分层400，而“工作面架后悬顶现象”指：沿工作面的走向，液压支架500的后方，直接顶分层300及以上岩层悬置，或首层基本顶分层400及以上岩层悬置的现象。

图1为本实施例提供的工作面架后断顶爆破方法的流程图。

本实施例提供一种工作面架后断顶爆破方法，如图1所示，该工作面架后断顶爆破方法，包括以下步骤：

S100工作面开始回采，当出现工作面架后悬顶现象后，确定工作面倾向爆破距离a、工作面走向爆破距离b、爆破深度c以及爆破孔的角度，并在液压支架500的前端且顺槽200靠近工作面的一侧钻爆破孔；其中，工作面倾向爆破距离为沿垂直于工作面走向的水平方向的爆破距离，爆破深度为沿垂直于工作面走向的竖直方向的爆破距离；

S200将爆破孔划分为封泥段901和装药段902，并分别进行封泥操作和装药操作；

S300基于顶板的强度，选择爆破类型并实施爆破。

本实施例提供的工作面架后断顶爆破方法，能够爆破放落架后悬顶，无需额外加强工作面和顺槽200的支护，成本较低，且卸压效果好；再者，该方法在工作面正常回采、液压支架500后方出现悬顶现象后实施，无需在回采前进行额外操作，对正常生产的影响小，且相对于在回采前进行的超前爆破以及出现悬顶现象前实施爆破，能够有效避免过度爆破和多余爆破，爆破范围小，破坏小；此外，该方法在液压支架500的前端钻爆破孔，与在采空区600钻爆破孔相比，安全性高。

具体地，本实施例中，可以通过人为观察或仪器检测发现悬顶现象。悬顶现象出现后，会伴随发生多种表现形式，所以，可以从工作面、顺槽200内人为观察到架后悬顶的出现；此外，悬顶出现也会导致工作面液压支架500的压力升高，所以，也可以通过液压支架500的压力监测计观察。

图2为本实施例提供的工作面架后断顶爆破方法中爆破孔在垂直于工作面走向的平面内的示意图。

具体地，本实施例中，如图2所示，工作面倾向爆破距离a为工作面周期来压步距的1/2。如此设置，首层基本顶分层400更易发生侧向断裂，能够较好地实现侧向切割。采煤工作面周期来压步距通常为10-40m，所以，工作面倾向爆破距离a为5-20m。

图3为图2中AA向视图，即爆破孔在平行于工作面走向的平面内的示意图。

具体地，本实施例中，如图3所示，工作面走向爆破距离b为液压支架500支护长度的2倍。液压支架500支护长度通常为4m左右，即工作面走向爆破距离为8m左右。如此设置，架后爆破距离与液压支架500支护长度相等，有利于保证在重力条件下的悬顶断裂垮落。

需要说明的是，“液压支架500支护长度”指：沿工作面走向，液压支架500与直接顶分层300接触的前、后两端之间的距离。

具体地，本实施例中，如图2所示，爆破深度c大于等于直接顶分层300和首层基本顶分层400的高度之和。

优选地，本实施例中，爆破深度c等于直接顶分层300和首层基本顶分层400的高度之和。如此设置爆破深度c进行爆破，既能够爆破放落首层基本顶分层400，又能够有效避免过度爆破，且爆破成本低。

具体地，本实施例中，如图3所示，封泥段901在水平面内的投影的长度与液压支架500沿工作面走向的支护长度相等，装药段902位于封泥段901的上方。如此设置，爆破孔留有足够的封泥段901，从而能够有效保护液压支架500上方顶板的完整性，进而能够有效避免出现工作面冒顶现象。

具体地，本实施例中，如图3所示，爆破孔包括第一爆破孔910和第二爆破孔920，钻爆破孔时，使第一爆破孔910和第二爆破孔920底端重合。

具体地，本实施例中，在垂直于工作面走向的平面内，第一爆破孔910的投影沿竖直方向延伸。

具体地，本实施例中，继续如图3所示，爆破孔还包括第三爆破孔930，钻爆破孔时，使三个爆破孔底端重合、三个爆破孔位于同一平面内，并使第三爆破孔930位于第一爆破孔910和第二爆破孔920之间。

优选地，在垂直于工作面走向的平面内，第三爆破孔930的投影与第一爆破孔910的投影的夹角，以及第三爆破孔930的投影与第二爆破孔920的投影的夹角，两者相等。如此设置，第一爆破孔910、第三爆破孔930和第二爆破孔920的分布比较均匀，有利于提高爆破效果。

需要说明的是，在本申请的其他实施例中，爆破孔的数量不限于三个，例如：爆破孔的数量还可以为两个或者四个等，可以根据工作面宽度等进行具体设置。

还需要说明的是，在本申请的其他实施例中，第三爆破孔930也可以不位于第一爆破孔910和第二爆破孔920所在的平面内。

具体地，本实施例中，如图2所示，爆破孔周围的箭头表示其爆破方向，其中，第一爆破孔910实施单侧爆破，爆破方向为远离顺槽200的方向。

具体地，本实施例中，步骤S400中，当顶板的坚硬系数f≤4时，选择并实施聚能爆破；当顶板的坚硬系数f>4时，选择并实施非聚能爆破。不同坚硬系数的顶板，实施不同类型的爆破，顶板坚硬系数低时采用聚能爆破，有利于保证工作面支护安全；而顶板坚硬系数高时采用非聚能爆破，对顶板的致裂效果好。既适应了不同的顶板条件，确保了断顶，又能够有效避免过度损伤顶板的完整性。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。