综采面厚层坚硬顶板强制放顶技术研究

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综采工作面坚硬顶板超前松动爆破强制放顶技术实践

综采工作面坚硬顶板超前松动爆破强制放顶技术实践
Technical practice of forced roof caving by advanced loose blasting on hard roof of fully mechanized mining face
LI Mingqin (Major Coal Mine Production Technology Department , Yangquan 045000 , China) Abstract: In order to ensure the stability of the hydraulic support and the coal wall during the mining of 8210 working face, the influence law of the rotation Angle of the basic roof on the support and the coal wall was analyzed in detail, and the advance loose blasting scheme was de­ signed in combination with the working face, and the mining effect after the loose blasting of the working face was analyzed. The results show that the slabs of coal wall are effectively controlled in the mining process and the hydraulic support is stable after the working face adopts the advanced loose blasting. Key words: Basic roof ; Loose blasting ; caving

厚层坚硬顶板定向水力压裂强制放顶技术研究

厚层坚硬顶板定向水力压裂强制放顶技术研究

SerialNo.614June2020现 代 矿 业MODERNMINING总第614期2020年6月第6期 国家重点研发计划项目(编号:2017YFC0804200);国家自然科学基金面上项目(编号:51674143,51874176)。

刘 学(1987—),女,助理研究员,硕士,100013北京市朝阳区。

厚层坚硬顶板定向水力压裂强制放顶技术研究刘 学1 李宏艳1 李 磊2 刘宁宁1(1.煤炭科学技术研究院有限公司;2.中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院) 摘 要 针对厚层坚硬顶板工作面初采期间顶板大面积悬空,初次来压步距大,矿压显现强烈,易诱发冲击地压等动力灾害的问题,依据定向水力压裂技术原理,研发了定向水力压裂成套装备,制定了顶板定向压裂施工工艺;结合西部矿区厚层坚硬顶板条件,分析注水压力、压裂层位、钻孔间距等关键参数,开展了3104工作面初采期间定向水力压裂工程实践,并通过实测顶板垮落情况和分析支架阻力,检测了实施效果。

结果表明,直接顶初次垮落步距约11m,初次来压步距平均值为31.8m,与未处理顶板相比,初次来压步距减少了62.6%,初次来压时,矿压显现较类似工作面大幅减弱,避免了厚层坚硬顶板的大面积悬空,保证了工作面安全回采。

关键词 厚层坚硬顶板 定向水力压裂 强制放顶 注水压力 压裂层位DOI:10.3969/j.issn.1674 6082.2020.06.049 我国煤炭开采条件复杂,新疆、内蒙古、大同等地均发生过顶板大面积动力垮冒导致的安全事故。

我国综采工作面坚硬顶板比例达到38%[1],厚硬顶板初采来压强烈的顶板达到了40%[2]。

有效地预裂顶板,降低顶板来压尤其是初次来压,是保证厚层坚硬顶板工作面安全开采的首要技术问题。

厚层坚硬顶板弱化技术主要有深孔爆破预裂和水力压裂2种方式[3 5],其中,深孔爆破预裂在操作过程中安全隐患大,操作要求高,预裂裂隙呈扩散状,传统的水力压裂难以控制裂缝的扩展方向[6]。

坚硬顶板综采工艺深孔强制放顶技术

坚硬顶板综采工艺深孔强制放顶技术

坚硬顶板综采工艺深孔强制放顶技术重点介绍了肥城矿区八煤层坚硬顶板放顶设计及综合治理,提高生产效率,消除普采工艺带来的安全隐患,降低了工作面底板出水机率。

标签:坚硬顶板;综采;深孔;强制放顶1 地质概况肥城矿区八煤层直接顶板厚3.8~6.63m,平均4.73m;岩性为四灰,灰至深灰色,质较纯,但夹有钙质泥岩,致密,厚层状构造,下部含黑色燧石结核,因而坚硬而色深,含较多的蜓蝌化石,形体大,保存完好,层位稳定。

岩性坚硬,普氏硬度系数?=8.0~11.5,底面凹凸不平,垂直裂隙发育,常常形成复合顶板,破坏顶板完整性,属中等稳定顶板,一般不自行垮落,往往只缓慢下沉,采用冒落法管理顶板。

八煤层受五灰、奥灰水威胁严重,若对该煤层进行开采,必须对五灰及奥灰水进行综合治理,同时必须对坚硬四灰顶板制定切实可行的强制放顶设计。

2 坚硬顶板综采面强制放顶设计2.1 爆破方案由于工作面顶板为坚硬的四灰,因此,工作面自切眼向前推进 1.2m~1.6m 后,可在切眼内的顶板上布置炮孔进行深孔爆破,使顶板由四面固支状态转化为三面固支,为顶板的初次垮落创造条件。

2.2 炮眼布置位置顺切眼方向,由工作面上顺槽至下顺槽,每隔1.5m布置一炮孔,炮孔在工作面推进方向上垂直顶板,沿切眼方向倾向于上顺槽,倾角70o。

2.3 工作面顺槽断顶爆破在工作面推采初期,由于工作面周围均为实体煤,顶板完整度高;或者工作面长度较短,由于实体煤侧顶板跨度小,不易断裂。

此种情况下,初采阶段顶板沿顺槽上方不易断裂,矿山压力显现不够充分,即使在工作面支架后方采用强制放炮切顶,也会造成顶板冒放困难。

此时可对综采工作面上下顺槽端头支架前方进行深孔预裂断顶,即在顺槽上方煤层顶板中人为形成自由面。

结合切眼断顶,这样难以冒放的坚硬顶板由四面固支状态转化为容易断裂的悬臂梁,促进煤层顶板提前垮断,提高了顶板的冒放性。

根据截断爆破原理,将工作面巷道顶板预裂爆破松动,以提高巷道顶板的冒放性,可沿上下顺槽内帮打一排平行炮孔,提前将顺槽顶板爆破松动,并将煤层顶板预先截断,随着工作面的推进促使顶板更容易的冒落。

综采工作面强制放顶安全技术措施

综采工作面强制放顶安全技术措施

综采工作面强制放顶安全技术措施1. 引言综采工作面是煤矿中的一个重要工作区域,也是煤矿生产中存在安全风险的区域之一。

为了保障矿工的生命安全和工作环境的稳定,必须采取一系列的安全技术措施来预防和控制工作面的放顶事故。

本文将介绍综采工作面强制放顶的相关安全技术措施。

2. 放顶事故的危害放顶事故是煤矿生产中常见的一种事故类型,其发生具有以下危害:•事故导致的顶板坍塌会造成工作面的封闭,增加矿工的逃生难度,导致人员伤亡的风险增加;•顶板的坍塌会导致工作面的停产,严重影响煤矿的生产效益;•顶板坍塌会导致工作面的通风受限,增加了瓦斯爆炸和煤尘爆炸的风险;•工作面的放顶事故还可能引发二次灾害,如冒顶、顶板破碎等,进一步增加事故发生的频率和危害程度。

因此,对综采工作面的放顶事故采取强制措施是十分必要的。

3. 强制放顶安全技术措施3.1 顶板支护技术顶板支护是避免综采工作面放顶事故的基本措施之一。

常见的顶板支护技术包括:•钢支撑:采用钢柱等钢制支撑进行顶板的支护,具有承载能力强、稳定性好等优点;•液压支架:通过液压系统调节支架高度,适应顶板变形和采动工艺的需要;•锚杆支护:通过安装锚杆和锚索来增加顶板的支撑能力;•形成支护:采用喷浆、喷射混凝土等方式形成预应力支护。

3.2 预防和处理煤层顶板异常变形的技术措施预防和处理煤层顶板异常变形是防止放顶事故发生的关键环节。

相关技术措施包括:•顶板监测技术:利用声波、振动或者应力传感器等设备对顶板进行实时监测,及时发现异常变形的迹象;•顶板预警技术:通过采集和分析顶板监测数据,建立预警模型,提前预警顶板异常变形的发生;•顶板预控技术:在预警阶段,采取措施进行顶板的预控,如增加支护措施、降低工作面的开采速度等;•顶板事故应急处理技术:当发生煤层顶板异常变形事故时,采取紧急处理措施,包括紧急支护、撤离人员等。

3.3 完善的安全管理制度综采工作面放顶事故的防控还需要建立健全的安全管理制度,包括:•安全培训制度:对综采工作面的矿工进行安全培训,提高他们的安全意识和应急处理能力;•安全巡检制度:定期对综采工作面的安全设施进行巡检,及时发现和处理问题;•安全纪律和奖惩制度:建立明确的安全纪律和奖惩机制,强化矿工的安全意识和责任意识;•安全技术标准制度:制定并落实综采工作面放顶的安全技术标准,对各项安全技术措施进行规范。

对于坚硬顶板强制放顶技术的探讨

对于坚硬顶板强制放顶技术的探讨

高, 它的密度大 , 非常坚硬 、 冒落性较 差 ; 二 是 因为工作 面倾角
大 而 且 煤 层 相对 较 薄 , 一些 小部 分 的伪 顶 和煤 矸 石 自动 滑 落 至
工作面下面 , 把采空区填补起来 了 , 所 以采空 区顶板不 易垮落 。
的径 向裂隙 内; 气体具 有尖劈 作用 , 所 以裂隙会 继续 延伸 。裂 隙的不断延伸 , 爆生气体膨胀 , 气体 压力迅 速下降 ; 当压力下降 至一定程度 , 储存在介质 里面 的弹性 能就被 释放 出来 , 产 生卸 载波 , 然后 向炮孔 中心进 行传播 , 导 致介质 里面形 成环 向裂 隙
望 对 坚硬 顶 板 强 制 放 顶技 术 的发 展 起 到一 定的 指 导 作 用 。
关 键 词 :坚硬 顶板 ;强 制放 顶 ;深 孔爆 破
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 6— 8 5 5 4 . 2 0 1 4 . 1 1 . 0 6 9
显, 采空 区顶 板 不 能 及 时 冒落 , 可能造成大面积悬 顶的情况 , 增 加 了支 架 的 载 荷 强度 。 当悬 顶 面 积 足 够 大 , 支架无法承受顶板
顶 板 深 孔 爆破 是 一 种 坚 硬 顶 板 碎 化 和 弱 化 的技 术 , 它 的 本
质是先在坚硬顶板内打孔 , 然后装 药精 心爆破 , 利用 爆破来 弱
碎区。在这个 区内有很 大的一部 分爆破 能量用 在 了对 介质 的 破碎上 , 由于力度过大 , 冲击波透射到介质里 面, 通过应力 波的 形式传送到岩石内部。受应力 波 的作 用 , 质点 进行径 向位 移 ,
处 于 压 缩 区 边 缘 的 介 质 中进 行 径 向 压 缩 与 切 向 拉 伸 。如 果 切

坚硬顶板工作面强制放顶技术试验

坚硬顶板工作面强制放顶技术试验
q=KMR =6 x2 . 4 X 2 3:3 31 k N/m
ห้องสมุดไป่ตู้
山西义 棠煤 矿 0 9 0 1 0 2工 作面位 于 下组煤 东 翼 大 巷 以南 , 南 沟 煤 矿 以北 , 0 9 0 1 0 1工 作 面采 空 区 以西 ,
0 9 0 1 0 3工作 面 ( 未采 ) 以东。工作 面平 均埋深 4 3 8 m, 走 向长 度为 7 5 2 m, 倾斜 长 度为 1 8 0 m, 采高为 2 . 4
增 刊 2 0 1 5年 8月

山 西 焦 煤 科 技
S h a n x i Co k i n g Co a l S c i e nc e& Te c h n o l o g y
S up p l e me n t
Au g . 2 01 5
试验研究 ・
坚硬顶板工作面强制放顶技术试验
式 中:

作 用于悬 梁上 的岩 石厚 度 系数 , 取6 ;
m; 主采煤 层 为 9 煤层 , 呈黑色, 平 均厚 度为 2 . 4 m, 煤 层 中含 有 0~1 层夹矸 , 倾角 5 。 ~ 9 。 , 平均 7 。 左右 ; 煤 层 无 直接顶 , 老 顶为 K 2灰 岩 , 厚9 m, 灰色 , 坚硬 厂 =
措施 。
关 键词 坚硬 项板 ;综采 工作 面 ;强制 放 顶
中图分 类号 : T D 3 2 文 献标 识码 : B 文章 编 号 : 1 6 7 2— 0 6 5 2 ( 2 0 1 5 ) 增刊 一 0 0 4 6— 0 2
1 地 质条 件
根据 材料 力学 计算 岩梁 的极 限跨距 : 岩梁 所承 受 的荷载 ;
1 8 。 夹 角 。具体 炮 眼布 置见 图 2 , 炮 眼参 数见 表 1 .

22119工作面强行放顶全技术措施

22119工作面强行放顶全技术措施

寸草塔二矿22119综采工作面强行放顶安全技术措施编制部门:综采队编制人:审核:编制日期:2014年08月07日22119综采工作面强行放顶安全技术措施审批栏22119综采工作面强行放顶安全技术措施22119工作面的顶板岩性为坚硬顶板,根据22117回采工作面的观察初次跨落步距为40米左右,为了保证工作面作业人员的安全,避免初次来压对支架造成巨大的冲击载荷,破坏顶板的完整性,使其尽快跨落,减小初次来压步距,减缓初次来压对支架的破坏作用,需要对22119综采工作面进行强行放顶,为了保证强放工作顺利进行,特制定以下安全技术措施。

一、强放材料领用1、严格把好火工品质量入关,质量差、过期的火工品坚决不能领用。

专人领用火工品,查看性能、生产日期和质量,确保符合要求。

2、导爆索必须耐压、耐磨和防水,满足井下使用需求。

3、导爆索单根长度不小于50m。

4、强放所用PVC管壁厚不小于1.5mm,塑性好,抗静电,有一定的刚度且不发脆,并配备相联接的管箍。

二、施工工艺及相关要求1、地面装药(1)装药场地必须选择在远离人员、电气、潮湿及建(构)筑物等安全地点,场地应清理平整,并配备足够的消防器材。

(2)由专人负责对装药地点50m范围内进行警戒,警戒边界设置明显标志,无关人员严禁靠近装药地点。

(3)装药人员严禁穿化纤衣服、严禁携带烟草及点火物品。

(4)装药期间,装药人员要对炸药、导爆索轻拿轻放,严禁碰撞炸药及导爆索,炸药和导爆索要分开放置。

在搬运过程中要保护好导爆索,施工过程中要拉直,严防损伤导爆索发生拒爆现象。

不得使用有接头、打折的导爆索,炮眼内必须使用整根导爆索。

(5)装好的炸药要做好长度标记,并摆顺放在地面平整的地方,不得有扭曲现象。

(6)地面装药必须由一名副队长现场负责指挥,确保装药作业安全可靠。

(7)剩余的炸药和导索要清点好数目,及时交回炸药库。

2、打眼、爆破(1)炮眼布置在靠调车硐侧距离切眼中心线1.0m处,孔距为10m,呈"一"字分布,与顶板夹角为40°,具体布置形式如图示,共布置32个孔。

综采工作面强制放顶措施

综采工作面强制放顶措施

8103综采工作面初次放顶安全技术措施8103回采工作面初采初放以后,由于顶板不能及时垮落,造成了老塘(采空区)悬顶面积超过规定,对工作面控顶区构成威胁。

为了加强工作面的顶板安全管理,确保工作面的安全生产,我矿安全生产领导小组2013年9月22日开会研究决定,对此采面采取人工强制放顶,特编制如下安全技术措施。

根据在掘进8103综采工作面两顺槽记录和观测顶板的硬度分析,本工作面在直接顶下开采,煤层顶板坚硬、完整、不易冒落,在工作面推进过程中不能自然垮落法,表明本地区综采工作面老顶初次来压步距较大,为缩短8103综采工作面老顶初次来压步距,避免初次来压形成飓风,威胁到人员及设备的安全,经矿方结合实际情况商定,现对8103综采工作面初次放顶采取强制放顶施工,特制定施工组织措施如下。

一、工程概况8103综采工作面为8#煤层首采工作面,工作面采长180m,回采长度1420m,煤层厚度1.9 m,煤层倾角7°-8°,工作面切眼采用矩形断面,支护采用锚网和锚索联合支护,切眼宽度6m,净高1.9m。

二、施工方案1、炮眼布置:炮眼布置在8103综采工作面切眼中,炮眼距切眼中线线1.5m,靠近东帮,间距为10m,平行工作面切眼,呈“一”字型分布,倾角为30°,深度为16m,垂深为8m,共布置25个。

2、炮眼采用MYZ-150型全液压型坑道钻机施工,钻头采用φ85毫米合金钢钻头,成孔直径为φ90mm。

3、炸药采用高黑威水胶炸药,药包规格为φ×400mm,雷管用毫秒延迟电雷管,联线方式为串联,起爆方式采用延期雷管导爆索起爆,装药系0.6,炮泥装填系数为0.4,炮泥采用黄泥制作。

炮线采用2×0.5mm双绞线,用起爆器引爆。

4、放炮所用材料名细:黑高威水胶炸药:Φ70×400mm;数量1200Kg;导爆索:1000m;雷管:50发毫秒延期;放炮母线:1、双绞线500m;花线:800m;黄泥: 2T;胶带纸: 10cm,100卷;裁纸刀: 10把;炮棍: Φ75×3000mm 和Φ75×2000mm各一根;起爆器: 1台;木楔子: 25个;小木楔:30个;PVC管:Φ60×1500mm 管接头:125个;堵头:50个;二、安全技术措施1、炮眼采用连续偶合方式装药,并采用双雷管,双导爆索引爆,其中一根导爆索引至炮眼底部,另一根导爆索与炮眼外侧第一个药包连接,每一根索采用雷管起爆,两个雷管在孔内采用并联连接,并用木塞固定,放炮母线必须绝缘良好,并且悬空吊挂。

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[ 张学亮 , 3 】 贾光胜 , 徐刚. 深孔爆破弱化坚硬顶板参数优化分析 煤矿开采 ,0 0 1( 1 : — 8 2 1 ,5 0 ) 6 2 2
[] 陈 明朝. 4 主动强制放顶技术在初采时的应用叨. 中州煤炭 ,0 6 0 ) 2 20 ( 6 : . 4
( 转第 2 下 6页)
机发信号 ,当发现异常情况 时及 时发信号停车处
理, 使用 绞 车 时要 严格 执 行 其规 定 。放 在平 板车 上
的主泵 、 泥浆泵待拆火后 , 用绞车运至钻机最近 利
的位 置 , 用 临时挡 道器 打牢 。 再
仰 角 1 L
制 的来 压 步 距位 置 , 样 才可 减 少钻 孔 工程 量 和 炸 这 药 消耗 量 , 而 降低 顶板处 理成 本 。 从
1。进行施工。 8 在打钻孔的两巷内钻孑 L A组与 A组
对 称 , 与 B组 对称 , B组 以此类 推 。
3 钻孔施工过程 中的安全技术措施
() 1确定 钻 孔角 度 时 , 须先 将 钻机 支 垫 平 稳 , 必
4 结 束 语
110 53 6综采 工作 面 1 5号煤层 的大厚 度 坚硬 顶
参 数 均 同第二 钻场 。 B、 D、 A、 c、 E 5组 钻孔 平行 于工 作 面 进 行 施 工 ,、 H 三 组 钻 孔 与 工 作 面 交 叉 呈 F G、
板实施深孔预裂爆破的强制放顶技术 , 对工作 面回 采工序干扰较小 , 保证 了工作 面的安全生产 , 消除 了对支架 的冲击损坏。但在实际操作过程 中, 应将 爆破 的位置选择在顶板拉应力最大 的区域和要控
参考文献 :
[ 王金 国. 1 ] 浅析煤矿综采工作面强制放顶时应注意的几个问题 【. J神华科技 ,0 9 7 5 : — 7 J 2 0 ,( ) 4 1. 1
[] 宫世文 , 2 张荪茗 , 孙震等. 深孔欲裂爆破强制放顶技术 的应用 【. J煤矿安全 ,07 0 ) 1 2 . ] 20 ( 1 : — 2 2
7 5 7 5 7 5 7 5 7 5
3 6 2 5 7 l 1 1 O
18 0 7 5 21 3 3 3 0
1 0 2 l 6 7 7
合计
23 l
l9 3
47 1
7 4
后 用 罗盘 确定 好 钻孔 角 度 ,标 定 好 眼位操 作 钻 机 ,
2 3
山西 煤 炭 S NXI HA CoA L
第3 卷 第 9期 1
数 )都 大于 l ,顶 板来 压 强度 平 均 阻力 动压 系 数 为
102 . 5。
F长度 1 仰 角 4 。 , 平 角 度 1 。 , 孔 G长 3m, 3 水 8 钻 度 1 仰 角 2 。 , 8 m, 6 水平 角 度 1。 ; 孔 H长 度 1 8 钻 7
m ,
严禁站人 , 并提前将杂物( 影响通行 ) 清净 。负责观
察钻 机移 动 的人员 站在 钻机 后 3f 口哨 向绞 车 司 l r用
工作面两巷布置的第一个钻场 , 距工作 面 2 . 6 4
m( 作 面侧 至放 顶钻 场 中线 )钻场 内分别 布 置 A、 工 , B、 、 E 5 钻孔 。钻 孔 A长度 1 仰 角 4 。 , c D、 组 5 m, 0 水 平 角度 9 。 ; 孔 B长度 2 仰 角 2 。 , 平 0 钻 2m, 4 水 角 度 9 。 , 孔 C长 度 为 3 仰 角 1。 , 平 角 0 钻 6m, 6 水 度 9。 , 0 钻孔 D长度 为 4 6m, 角 1。 , 平 角 度 仰 O 水
9 。 ,钻孔 E长度 4 0 6 m,仰角为 7 ,水平角度 。 9 。。向外的钻场为每 3 0 0 m布置一个( 钻场中一一 中)每个钻场布置 A、 、 、 、 、 、 、 8 , B c D E F G H 组钻孔。 表 2为两巷初次及步距 放顶各炮 眼参数 与装 药量 表。A B c D E五组钻孔参数均同第一钻场 , 、、、、 钻孔

B C
组与 a 组对 称 , B组与 b组 对称 , 以此类 推 。
23 工 作面 两巷 爆破 钻孔 布置 .
度 / m
1 5
22 3 6
/。 ) /。) ( (
4 0
2 4 l 6
, m
7 5
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度 / m

1 4 2 7
, k g
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42 8l
度 , m

8 9
9 0
9 0 9 0
( ) 巷深孔 爆 破 的钻 孔 布置参 数设 计 1两
D E F G H
4 6 4 6 l 3 1 8 1 7
1 0 7 4 3 2 6 1 6
9 0 9 0 l 8 1 8 1 8
图 2 两 巷 步 距 放 顶 炮 眼 布 置 图
使钻杆平稳对准所标 眼位开机打钻 ; 刚开始打孔时
必 须 控制 好 钻机 的转动 速 度 , 防钻 杆 速度 过 快及 严 错 位造成 偏 差 。 ( ) 切 眼 内施 工 完一 个 钻孔 、 第 二 个 孔 位 2在 往 处 移 钻 机 时 , 用 小 绞 车 辅 助 拉 钻 机 , 开 所 有 油 可 拆 管 , 绳 扣 挂 住 钻 机 后 座 , 用小 钩将 绳 扣 与绞 车 用 再 绳 连起来 。使用小 绞 车拉钻 机 时在绞 车 与钻机 之 间
第3 卷 第9 1 期 2 1 月 01 年9
山西煤炭 SH XI AN COAL
V0I31 . NO . 9 Se p.2011
1 m从 中 间 向两 边 进行 施 工 , 布置 3 . 0 共 0个 炮孔 , A
表 1 切 眼切断顶板各炮眼参数与装药量
炮孔 炮眼长 仰 角 水平角 孔径 装药长 装药量 封泥长 编号
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