用于大倾角煤层顶板灾害的治理方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种治理方法，尤其是设及一种用于大倾角煤层顶板灾害的治理方 法，属于采煤安全生产工艺技术领域。
【背景技术】
[0002] 代表煤层坚硬光滑顶底板类型的某工作面概况为：工作面开采煤层定义为1#煤 层，走向长度大约562m，平均倾向长度94m左右，煤层平均倾角为40°左右，煤层平均采高 为3.Om左右；采空后的煤层顶底板特点为坚硬光滑，人员站立及行走都十分困难，尤其是 煤层顶板坚硬而完整。此工作面顶底板情况；工作面无伪顶与直接顶，基本顶为灰色巨厚层 状粗砂岩~含碱粗砂岩，厚度平均为13. 7m左右；直接底为灰色中厚层状粉砂岩，局部含细 粒砂岩，厚度平匀为5.0m左右。此顶板在工作面回采推进时不会直接随重力塌落，往往要 延伸较远通常达到几十米甚至百多米的距离后才会整体塌落，该对工作面开采及人员、设 备造成极大的安全风险，也是出现冒顶事故的最重要、最直接的原因。坚硬难跨落顶板工作 面与常规工作面相比，有如下几点安全隐患；一是矿压显现距离，二是产生暴风，S是顶板 切冒，四是瓦斯大量涌出乃至发生瓦斯爆炸。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是；提供一种能有效保证在倾斜煤层坚硬顶板条件下 实施机械化开采的安全性，并大幅降低此类条件下采煤风险的用于大倾角煤层顶板灾害的 治理方法。
[0004] 为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于大倾角煤层顶板灾害的治理 方法，包括W下步骤，
[0005] a对工作面开采煤层切眼处的顶板进行浅孔拉槽爆破，弱化切眼处的顶板；
[0006] b分别通过回风巷和运输巷顺槽，按一定步距对工作面煤层顶板进行超前深孔弱 化爆破，W超前弱化工作面的顶板，并跟进进行开采；
[0007] C利用工作面的回风巷尾巷上隅角处对顶板进行爆破处理，冒落所述工作面采空 区上隅角尾巷的顶板回填工作面采空区的上隅角S角区；
[000引依此类推，按上述的步距根据采煤推进度，重复上述步骤b和步骤C的工作，直到 弱化和冒落完成整个工作面开采煤层的顶板，该样便完成了一个大倾角煤层顶板灾害的治 理工作。
[0009] 本发明的有益效果是：在工作面开采前先对开采煤层切眼处的顶板进行浅孔拉槽 爆破，从源头破坏顶板的完整性，然后再对工作面的顶板进行超前弱化爆破，工作面随后进 行跟进开采，该样，当煤层被开采形成采空区后，由于顶板事先已被弱化，随着采煤推进进 度顶板自然跨落，避免形成大面积采空区悬顶，从而降低工作面开采危险系数，保证了在倾 斜煤层坚硬顶板条件下实施机械化开采的安全性，并大幅降低类似条件下开采的风险性。
[0010] 进一步的是，步骤a中，在对工作面开采煤层切眼处的顶板进行拉槽爆破时，采用 沿煤层倾斜方向延伸的单排拉槽炮孔进行弱化爆破；步骤b中，对工作面开采煤层顶板进 行超前弱化爆破时，在运输巷内顺槽按上述步距采用倾斜向上，伸入所述工作面开采煤层 顶板的双层双排弱化炮孔爆破，在回风巷内顺槽按上述步距采用倾斜向下，沿所述回风巷 横截面伸入所述工作面开采煤层顶板的单排弱化炮孔爆破。
[0011] 上述方案的优选方式是，在拉槽爆破中，相邻两个拉槽炮孔之间的孔距与单一个 炮孔爆破后的压碎区半径与裂隙区直径之和相适应，
[0012] 其中，所述的压碎区半径
[001引 式中；R。--为粉碎区半径（m);
[0014] Ps-岩石密度kg/m3;
[0015] Cp-岩石纵波速度（m/s);
[0016] fb--炮孔半径（m);
[0017] D--炸药爆速（m/s);
[001引 0。一一多向应力条件下岩石强度（Pa);
[0019] 所述的裂隙区半径
[0020] 式中；Rp-为破裂区半径（m);
[0021] pj一一作用于炮孔壁的准静压力（Pa);
[0022] 0t-岩石的抗拉强度（Pa);
[0023] rb-为炮孔半径（m);
[0024] r。一为装药半径（m);
[0025] D--炸药爆速（m/s);
[0026] PS--岩石密度（kg/m3);
[0027] 并且每一个炮孔的深度在2-3m之间。
[002引进一步的是，步骤b的超前弱化爆破中，在运输巷内顺槽按所述步距采用双层双 排弱化炮孔爆破时，所述的双层双排弱化炮孔组内的各炮孔的孔距和排距均为0. 5m，其中 最上一层炮孔距运输巷顶壁的距离不超过0. 6m;在回风巷内顺槽按所述步距，采用沿所述 回风巷横截面方向布置的单排弱化炮孔组包括的爆孔至少3个，在每一单排弱化炮孔组 中，相邻两个爆孔之间的孔距不小于0. 4m，其中最上面一个炮孔距回风巷顶壁的距离不超 过 0. 5m。
[0029] 上述方案的优选方式是，在运输巷内相邻两组双层双排弱化炮孔组沿运输巷顺槽 方向的步距，与在回风巷内相邻两组单排弱化炮孔组沿回风巷顺槽方向的步距相适应，并 且均不超过25m。
[0030] 进一步的是，构成每一组所述的双层双排弱化炮孔组的四个炮孔，在顶板垂直面 内的投影呈扇形的布置在相应位置的工作面开采煤层顶板内，并且所述的四个炮孔沿所述 顶板向上倾斜伸入顶板的最大深度不超过40m。
[0031] 进一步的是，构成每一组所述的单排弱化炮孔组的=个炮孔，在顶板垂直面内的 投影呈扇形的布置在相应位置的工作面开采煤层顶板内，并且所述的=个炮孔沿所述顶板 向下倾斜伸入顶板的最大深度不超过20m。
[0032] 进一步的是，在拉槽爆破中，一次起爆3个炮孔，每次起爆的最大药量不超过 25化g，起爆顺序为先从运输巷槽端起爆，一直起爆到回风巷槽端；在弱化超前爆破中，按步 距和掘进进度分组顺序起爆，其中，运输巷顺槽4个炮孔在全部装好药后，先起爆对角线上 的两个炮孔，再起爆另一条对角线上的两个炮孔，回风巷顺槽的3个炮孔一次起爆。
[0033] 进一步的是，步骤b中，超前弱化爆破的超前距离距工作面开采区不低于40m。
[0034] 进一步的是，在步骤C中，对工作面采空区上隅角尾巷顶板进行冒落爆破时，采用 仰角炮孔组和水平角炮孔组分别进行冒落爆破，所述的仰角炮孔组和所述的水平角炮孔组 位于所述回风巷顶板的同一横截面内；所述的仰角炮孔组由两个炮孔构成，所述的两个炮 孔沿所述回风巷横截面呈扇形的布置所述的回风巷顶板内，其整体布置位置靠近所述工作 面采空区上隅角处；所述的水平角炮孔组由四个炮孔构成，所述四个炮孔的中屯、线呈锥台 的布置在所述工作面采空区上隅角尾巷顶板内，其整体布置位置为所述锥台的尾部靠近所 述回风巷的顶板。
【附图说明】
[0035] 图1为本发明设及到的拉槽区爆破孔的布置示意图；
[0036] 图2为图1的A-A剖视图；
[0037] 图3本发明设及到的工作面开采煤层顶板超前弱化爆破爆孔的布置示意图；
[003引 图4为图3的B-B剖视图；
[0039] 图5为本发明设及到的双层双排弱化炮孔组在运输巷内的平面布置示意图；
[0040] 图6为本发明设及到的单排弱化炮孔组在回风巷内的平面布置示意图；
[0041] 图7为回风巷上隅角爆孔布置示意图。
[0042] 图中标记为；工作面开采煤层切眼处1、顶板2、回风巷3、运输巷4、双层双排弱化 炮孔组5、炮孔6、单排弱化炮孔组7、仰角炮孔组8、水平角炮孔组9。
【具体实施方式】
[0043] 如图1~图7所示是本发明提供的一种能有效保证倾斜煤层坚硬顶板条件下实施 机械化开采安全性，并大幅降低类似条件下采煤风险