坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究及应用
深孔预裂爆破在综采面坚硬顶板控制中的应用
马兰煤 矿 １ ８ ５ ０ ６工 作 面 主采 ８号 煤 ， 设 计 采 高
３ ． ８ ｍ， 煤 层倾 角 ３～ ８ 。 。工作 面采 用 综采 一 次 采全 高 开采 ， 倾 向长 １ ８ ６ ｎ ｌ ， 顶板 为 泥质 灰 岩 、 石 灰岩 ， 厚
度为 ８ ． ７ ５ ｍ左 右 ， 抗压强度 为 ８ ． ７～５ ８ ． ８ ＭＰ ａ ， 较 为坚硬 ； 底板 为砂 质 泥 岩 、 粉砂岩 ， 厚度为 ３ ． ５ ｍ 左 右 。一般抗 压 强度大 于 ５ ＭＰ ａ ， 属 软弱 岩层 。 ２ ． ２ 现场参 数 的确定
因此 ， 为 了保 证 回采 工作 面 的生产 安全 ， 必须 对 坚 硬顶 板 进 行 弱 化 处 理 ， 确 保 其 合 理 垮 落 Ｊ 。目
前， 工程 中的顶 板弱 化 方 法 主 要 有 注水 弱 化 和 爆 破
弱化 ， 而对 于致 密坚 硬 、 吸水性 差 的顶板 只 能采 用爆
总 第２ １ ６期
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５— ２ ７ ９ ８ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ８ ． ０ １ ９
深孔 预 裂 爆 破 在 综 采 面 坚硬 顶板 控 制 中 的应 用
刘春 波
（ 西 山煤 电集 团公 司 马 兰煤 矿， 山西 太原 摘 ０ ３ ０ ２ ０ ５ ）
本次研 究 在确 定 顶 板 处 理 高度 时 ， 应 该 兼 顾 基
ห้องสมุดไป่ตู้
本 顶 岩层 的弯 曲下 沉 量 ， 因此 弱化 顶 板 的合 理 高 度
可通 过下式 计算 得 出 ：
＝
破 的方 法 。 顶 板 爆 破 弱 化 参 数 多 是 依 据 现 场 经
综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究
综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究
孟令新
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】井工煤矿进行煤炭开采时,采煤工作面的矿压显现主要受工作面上方顶板的影响,特别是坚硬顶板,影响更大。
坚硬顶板造成的综采工作面采空区顶板悬顶面积过大对综采工作面的矿压显现及安全生产有很大影响。
回采过程中,坚硬顶板不能随着工作面向前推进及时垮落,会形成大面积悬顶,如果大面积顶板突然垮落,不仅会砸毁设备,破坏工作面,还会产生强烈的冲击波,造成人员伤亡,形成矿难。
为了防治井下采煤时坚硬顶板突然垮落造成的安全隐患,塬林煤矿根据W1-108工作面实际情况,决定采用深孔预裂爆破强制放顶技术。
【总页数】4页(P80-83)
【作者】孟令新
【作者单位】锡林郭勒盟能源管理综合行政执法支队
【正文语种】中文
【中图分类】TD235
【相关文献】
1.新集二矿211113综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术与实践
2.超前深孔预裂爆破技术在综采工作面坚硬顶板管理中的研究与应用
3.深孔预裂爆破技术在中细砂岩
巨厚坚硬顶板综采工作面的应用4.坚硬顶板综采面初采深孔预裂爆破技术研究5.综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅析预裂爆破在综采工作面坚硬顶板当中的具体应用
浅析预裂爆破在综采工作面坚硬顶板当中的具体应用摘要:本文以山西凌志达煤业有限公司15号煤层首采工作面坚硬顶板为主要研究对象,提出了坚硬顶板的预裂软化设计方案。
同时,对坚硬顶板预裂软化的数值做了模拟分析,为15号煤层安全开采提供理论和技术支撑。
关键词:预裂爆破综采工作面坚硬顶板具体应用坚硬顶板分为直接顶板和老顶。
在对坚硬难冒顶板的煤层进行开采的时候,采空区很容易出现大面积的悬顶,而且当悬顶的面积超过自身的极限之后,顶板就会冒落,进而导致剧烈的动力现象。
如果在相对集中的短时间里发生大面积的顶板冒落,那么就会对回采的工作面支护造成不可估量的破坏,并瞬间排除已采空间的空气,使之形成不同程度的风暴,给设备与工作人员带来损害,甚至还会牵连附近的巷道与矿井。
所以,必须对工作面的坚硬顶板采取一定的安全防治措施,避免工作人员与设备受到严重性损害,同时还要保证工作面可以安全的进行正常的回采。
下面本文就对坚硬顶板的预裂软化设计方案进行简要概述,其中包括顶板预裂的方案研究与顶板预裂钻孔的相关预裂爆破方案分析。
1、坚硬顶板的预裂软化设计方案由于坚硬顶板的强度很高,而且节理和裂隙不发育,所以具有自稳性强与整体性好等特点。
但是在开采的过程这些特点却容易造成大面积的悬顶。
所以,为了减少该类隐患,必须对顶板做一些处理以改变其物理力学的性质,减小顶板的悬露面积,保证施工安全。
通常所采用的办法就是爆破弱化,即人为地利用爆破方法将顶板切断,进而使具有一定厚度的顶板冒落转换为矸石垫层[1]。
这样就可以减小顶板垮落的面积,缓解顶板垮落时所产生的巨大冲击力;此外,矸石垫层还可以减少顶板冒落时所带来的冲击波与风暴。
现在爆破弱化的常用方法有步距深孔爆破、浅孔放顶、地面深孔放顶和超前深孔的预裂爆破等。
结合15#煤的具体情况,以及以往的工作经验,对15号煤层首采工作面的初采采用超前深孔的预裂爆破方式来处理其顶板。
比较具体的做法就是,在工作面的顺槽与切眼内向的顶板上打深孔,对顶板的完整性进行预先破坏。
深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及应用
深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及应用随着矿山开采深度的不断加深，冲击地压防治已经成为矿山安全生产中的一项重要工作。
深孔预裂爆破技术作为一种高效的矿山冲击地压防治措施，广泛应用于矿山工程中。
本文将介绍深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及其应用。
一、深孔预裂爆破技术的原理和特点深孔预裂爆破技术是在深孔爆破技术的基础上发展而来的。
它采用长孔、大孔径的爆破装置，通过深孔装置在矿体内进行预裂，形成裂缝，从而达到加强矿体稳定的目的。
深孔预裂爆破技术有以下特点：1.爆炸效果明显：通过深孔爆破装置进行预裂，形成的裂缝能够明显增加矿体的裂隙系数，进而减少矿体强度，使其在开采过程中更易崩落。
2.能耗低：深孔预裂爆破技术由于采用的是长孔、大孔径的爆破装置，能耗相对低，同时爆炸效果却十分明显。
3.安全性高：深孔预裂爆破技术采用的是长孔、大孔径的爆破装置，安全性相对较高，同时对周边环境的影响也比较小。
二、实践应用深孔预裂爆破技术在矿山工程中的应用十分广泛。
通常，深孔预裂爆破技术主要用于岩体控制、地下采矿、空洞支撑以及控制冲击地压等方面。
1.岩体控制采用深孔预裂爆破技术，能够有效地改变岩体裂隙、降低岩体强度，从而实现对岩体的有效控制。
在开采硬岩时，采用深孔预裂爆破技术能够显著提高采矿效率，并且能够减轻岩石的破碎程度，从而降低采石过程中对环境的影响。
2.地下采矿在地下采矿的过程中，深孔预裂爆破技术也十分实用。
采用深孔预裂爆破技术能够降低开采强度，从而降低地压的影响，减小岩体的应力集中，保障矿工的安全。
3.空洞支撑在地下空洞支撑的过程中，深孔预裂爆破技术也可以发挥重要的作用。
采用深孔预裂爆破技术，能够使矿体形成合适的裂缝，进而减少空洞支撑时对矿体的影响，降低矿井的崩塌风险。
4.控制冲击地压采用深孔预裂爆破技术，能够显著地改变煤体的应力分布，使其失稳，进而达到控制冲击地压的目的。
同时，深孔预裂爆破技术还能够加速煤层瓦斯及煤粉的排出，有效避免煤矿灾害的发生。
坚硬顶板水力压裂切顶卸压技术研究及应用
坚硬顶板水力压裂切顶卸压技术研究及应用摘要：我国国土辽阔，有着丰富的能源储量，但能源分布呈现的整体趋势为多煤贫油少气，其中化石能源（煤炭资源）在我国能源主体中占据极其重要的地位。
我国煤炭资源虽然储量丰富，但整体赋存条件复杂，约有四成的煤层存在坚硬顶板问题。
坚硬顶板是指巷道顶板由坚硬岩性岩层组成，在矿井正常开采过程中，由于坚硬顶板的存在，使得巷道变形严重，同时对留煤柱开采的矿山，由于坚硬顶板的存在，造成留设煤柱宽度大幅度增加，严重浪费煤炭资源。
目前我国最常用的治理方法为切顶卸压，切顶的方法可分为爆破切顶、聚能切顶和水力压裂切顶三种。
此前众多的学者对爆破切顶及聚能切顶作过研究，对水力压裂切顶方案研究较少，因此本文对水力压裂进行研究。
关键词：坚硬顶板；水力压裂；卸压技术；应用；引言随着矿井的开采年限不断增加，覆存较为简单的煤层逐步减小，煤矿资源开采的重点逐步向着覆存条件较为复杂的煤层转化。
坚硬顶板是矿井开采目前面临的重要难题，我国约一半左右的煤层存在坚硬顶板问题，由于顶板岩性较为坚硬，使得采空区顶板极难垮落，并形成大面积的悬顶，大面积的悬顶一旦发生垮落极易造成层工作面冲击地压，同时为了保证巷道的稳定性，在留煤柱开采的巷道，大面积的悬顶使得煤柱留设宽度大幅增加，造成严重的资源浪费，在无煤柱开采的矿井，大面积的悬顶同样需要投入较大的资金来维护巷道的稳定性，所以对坚硬顶板的治理成为了一个热门的课题。
1水力压裂切顶机理水力压裂切顶卸压是指通过布置钻孔垂深为煤层到老顶岩层的距离、一定间距的钻孔切槽，在采空区侧上覆岩层预制切缝，钻孔注入高压水，采取“定点分层压裂”工艺，受高压水作用产生裂隙并控制裂纹在岩层中的扩展方向，在顶板形成一个“准破裂面”，同时破坏上覆岩层岩石的强度和完整性。
工作面回采时，采场发生周期来压，采空区顶板发生垮落，上覆岩层沿着预制的“准破裂面”断裂，即上覆岩层沿着切缝方向切断垮落岩层与回采巷道上方顶板的连接关系，减小回采巷道上覆岩层在采空区形成的悬顶距，从而减轻回采时超前支承压力对回采巷道的影响，降低回采巷道维护难度。
研究深部开采中沿空留巷坚硬顶板预裂爆破技术
当代化工研究 Modem Chemical Research
技术应用与研究
2020 • 01
研究深部开采中沿空留巷坚硬顶板预裂 爆破技术
*吴建刚 (山西焦煤集团西山煤电镇城底矿山西 030203)
摘耍：近几年，我国对煤炭资源的需求量不断增多，煤炭资源餉开采范围不断扩大，这在一定程度上也加大煤炭资源的开采难度.在煤
which, to a certain extent, has also increased the difficulty ofmining coal resources. In theprocess ofcoal mining, the research on the hard roofpre-splitting blasting technology ofgob-side entry retaining in deep mining should be strengthened, so as to ensure the smoothprogress ofcoal mining andprovide rich high-quality resourcesforpeople.
⑴技术方案 预爆裂技术方案爆裂的内容主要体现在以下两个方面： ① 超前倾向深孔放顶爆破技术 该项技术在应用时，就是在顶板岩层处开展相应的施
2020 • 01
技术应用与研究
当代化工研究 Modem Chemical Research
77
I/
工作业。具体施工时，要先开展长钻孔作业，完成该项作业 后，在开展相应爆破作业，通过该处理方式，可以在顶板岩 层处形成弱化带，回采作业可以在工作上实现，如果在具体 作业开展期间，工作面上受外界因素影响出现了裂隙，此 时，发生人工爆裂现象，这将会出现强烈的相互影响，这一 情况存在，会造成沿空巷道顶板结构出现波动，从而降低了 工作面四周应力峰值，最终实现对顶板的控制。
硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究与应用
硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究与应用兖煤菏泽能化有限公司王玉昌摘要：综采放顶煤是厚煤层实现高产高效、安全、低耗、低成本的采煤工艺。
随着放顶煤采煤法的应用，顶煤硬度大不易冒落，可放性差，成为造成顶煤回收率降低的主要问题。
本文介绍了硬顶煤条件下，深孔预裂爆破技术在放顶煤开采中的研究及应用，对深孔预裂爆破的机理、试验研究进行了论述。
该课题作为原煤炭工业部“九五”攻关项目“综采机械化放顶煤开采成套技术与装备研究”的子专题，.成功地提出一套50～80米深孔控制预裂爆破的打钻、成孔、装药、封孔及起爆工艺与配套设备，经科技项目检索查新，达到国际先进水平，具有广阔的应用前景。
关键词：综采放顶煤开采硬顶煤深孔预裂爆破煤炭回收率1.概述兖矿集团鲍店煤矿是一座年设计能力300万吨的大型现代化矿井。
目前主要采用综采放顶煤开采技术。
顶煤硬度大、可放性差，顶煤滞后冒落、产生大块是造成顶煤回收率低的主要原因之一。
硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究目的和意义是：针对一些煤体强度大，节理裂隙不发育，顶煤中含夹矸，等条件下的放顶煤开采工作面，生产中存在的顶煤滞后冒落或产生大块堵住天窗，使顶煤不易放出等情况，采用“深孔预裂爆破技术”，在回采前进行顶煤预裂，并结合常压注水，提高顶煤可放行，从而提高顶煤回收率，减少采空区自燃发火，提高煤炭产量。
2.硬顶煤深孔预裂爆破机理在工作面顺槽内，沿工作面倾斜方向打爆破空与控制空；孔深50～100m，爆破孔直径为75mm，控制控直径为90mm，孔间距为8m左右。
通过爆破作用，炮孔周围产生直径为100～250mm的柱状粉碎圈带和一沿爆破孔与控制孔连心线方向长为8～10m的贯穿爆破裂缝带及次生的裂隙圈带。
爆破后，通过爆破孔向煤层注水，进一步扩大裂隙带几次生裂隙带的宽度；此外，在支架与矿压的反复作用下，使已经产生大量裂缝的顶煤进一步破碎。
这样，在放煤过程中，可以将硬顶煤顺利放出，达到提高工作面回采率与煤层注水的效果，减少采空区浮煤，防止自燃发火的目的。
大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用
第29卷 第5期2009年9月西安科技大学学报JO URN AL OF X I ′AN U N I VERSI TY OF S C I ENCE A N D TECHN OLOG YVol .29 No 15Sept 12009 文章编号:1672-9315(2009)05-0510-05 大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用 3周登辉1,伍永平2,解盘石2(1.新疆焦煤集团有限责任公司,新疆乌鲁木齐830025;2.西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054)摘 要:新疆焦煤集团2130平硐煤层大倾角煤层顶板坚硬,易形成大面积悬露,严重影响矿井安全生产,本文运用物理相似材料模拟实验和三维数值模拟研究手段,分析研究了坚硬顶板预爆破弱化顶板变形破坏规律,并结合坚硬顶板深孔超前预爆破机理,提出了“非等长多炮孔、非均匀大药量、高层位低震动”坚硬顶板超前爆破弱化方法,实现对坚硬顶板进行控制性处理,降低顶板强度,消除顶板大面积悬露和冒落产生的冲击性矿压显现和由此导致的工作面围岩灾变隐患。
关键词:大倾角;坚硬顶板;超前预爆破技术;深孔中图分类号:T D 235 文献标志码:A坚硬顶板是指厚度较大,强度高(单向抗压强度>80MPa ),整体性(完整性)较好的煤层顶板岩层。
其特点是开采后工作面顶板大面积悬露,不易自然垮落,而一旦出现垮落,则波及范围巨大,形成局部“飓风”或“矿震”,导致突发性灾害事故,我国先后试验了深孔、中深孔滞后爆破强制放顶、高压注水等技术,对坚硬顶板进行弱化处理,同时采用煤柱支撑、区域充填、区域切顶、提高工作面支护系统支护强度和刚度等方法和技术,在缓倾斜煤层开采中取得了一定的效果。
新疆艾维尔沟矿区是典型大倾角硬顶软底软弱煤层[1～8],其顶板坚硬,也曾出现过大面积悬露的坚硬顶板突然垮落而导致的工作面安全生产事故,如何实现大倾角煤层坚硬顶板下的安全开采问题,为矿方亟待解决的问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究及应用
综采工作面坚硬顶板突然大面积垮落带来的极大冲击力对支架和人员造成很大危害，严重威胁着煤矿的生产安全依托阳泉煤业有限公司国阳煤矿K8205
综放工作面，基于现有的爆炸断裂和损伤理论，重点开展了坚硬顶板深孔预裂爆破成缝机理和坚硬顶板断裂理论研究，探寻在爆炸应力波和爆生气体下作用下裂隙的扩展长度以及坚硬顶板的初次垮落步距和周期垮落步距，并通过数值模拟，比较炸药在V型刻槽爆破断裂模型切缝药包爆破断裂模型和不耦合装药爆破模型爆炸时炮孔壁压力变化，对切缝药包不耦合系数和切缝宽度经行了模拟，验证爆破设计中炮孔间距的准确性最终把现场收集到的监测数据经行分析，说明了爆破方案设计的有效性，本文的主要研究内容及结论如下：（1）明确地阐明了顶板深孔预裂爆破成缝的机理用爆炸应力波和爆生气体共同作用解释了爆破裂隙形成机理，揭露了问题的本质（2）通过对坚硬顶板的岩板与岩梁力学模型分析,得到了坚硬顶板岩板模型和岩梁模型的初次垮落步距和周期垮落步距的计算公式（3）根据现场实际情况选取建模参数，分别建立了V型刻槽爆破断裂模型切缝药包爆破断裂模型和不耦合装药爆破模型三种不同模型对比三种不同模型下炮孔壁压力发现，切缝药包定向断裂爆破与V型刻槽爆破相比爆破效果要好；对切缝药包不耦合系数和切缝宽度经行了模拟分析可得，当PVC管的厚度以及其它参数确定时，取径向不耦合系数为2.81，切缝宽度取6mm时，运用切缝药包爆破效果最好（4）当炮孔直径为75mm不耦合系数为1.25炮孔间距为5.5m时，对双炮孔爆破模型进行模拟分析根据不同时刻的应力云图和各个测点应力随时间的变化曲线可知，在两炮孔中间2.75m处，最大拉应力大于顶板岩石的抗拉强度，这说明两爆破孔间完全沟通,裂隙发育充分，从而证明了本次爆破设计炮孔间距选取5.5m是合理正确的（5）结合现场实际情况确定合理的爆破参数以及相关的安全技术措施，同时根据工作面液压支架阻力变化情况分析爆破放顶效果。