028-超前深孔预裂爆破弱化采煤工作面坚硬顶板技术研究
顶板弱化处理法在开采坚硬顶板煤层中的应用
为使 顶板垮 落矸 石充分 填 实采空 区 ． 放顶 最小 高 度 Ｈ可根据 如下公式 确定 ：
：
Ｋ ＰБайду номын сангаасｌ
图 １ 开 切 眼 深 孔 预 爆 破 炮 眼布 置 图
式 中 ． ＿ 煤层采 高 ， － 取设 计采高 ４３ ． ｍ：
３ Ｃ Ｉ Ｏ １ＩＤ Ｓ Ｙ ８ ＨＮ Ｃ Ａ Ｎ ＵＴ Ａ ． Ｒ
（ ） 眼布置 。分别 在 皮 带 和轨 道顺 槽 每 隔 ２ ｍ １炮 ０ 采用 由黄泥制 作 的专用炮 泥充 填 密实 ． 长度符 合设 计 布置 一 组 钻 孔 进 行 步 距 放 顶 每 组 钻 孔 ５个 炮 眼 ． 炮 眼编 号 为 Ａ、 Ｃ、 Ｅ。 Ｂ、 Ｄ、 呈扇 形 布 置 。炮 眼布 置 如 图 ２ 图 ３所 示 。两 顺 槽 内步距 放 顶 各炮 眼参数与 装 、
器使用 Ｂ 一 ０ Ｆ ２ ０型矿 用安 全型发爆 器 ． 用分 次装药 ． 采
５０ ０ ｍｍ，． ｇ卷 。雷管下 层使用煤 矿许用 ８号普通 瞬 １ ｋ／ ２
用 导爆索 （ ） 药 与封 孔 ： 药采 用 内径 为 ５ ｍ 的 Ｐ Ｃ ３装 装 ６ｍ Ｖ
分 次 起 爆 联 线 采用 “ 部 并联 总体 串联 ” 局 的方 式 进 发 电雷 管 ， 层使 用秒延 期 雷管 。导爆索 采 用煤矿 许 上 行 ．炮 孔起爆 从切 眼 中部 向两端 交替 依次 顺序起 爆 ， 每次起爆 ３个炮 眼 ’
ｎｌＺ Ｅ ｍ
ｍ ＿ ｌＺＯＩ ｌ ＿ ０ 科 学 技 木
坚硬 顶板 的煤层 开采 ．由于顶板 岩 层强度 高 、 厚 度 大 ． 空 区易形成 大 面积悬 顶 此 类顶 板一 旦 大面 采
一
顶板岩 石初始 碎胀 系数 。 １ 取 － ３
煤矿采掘工作面顶板管理问题及处理方法
煤矿采掘工作面顶板管理问题及处理方法摘要:煤矿采掘工作面顶板管理可以使煤矿生产更加稳定，直接关系到企业的利益，关系到员工的人身安全和身心健康。
做好生产过程中采掘工作的安全管理尤为重要，不仅可以保障煤矿人员的安全，还可以促进中国煤炭工业的更好发展。
通过深入分析和研究煤矿采掘工作面顶板管理中存在的问题，提出了处理方法。
关键词：煤矿；采掘；工作面；顶板；管理引言顶板管理是整个施工中的重点，一旦发生顶板事故，不仅会制约煤矿掘进持续性的提升，导致效益降低，还会对施工人员的生命安全造成威胁，不利于煤矿企业的健康、绿色发展。
所以，在开采中需要制定管理制度与技术方案，尽可能地避免顶板事故发生，为煤矿企业可持续发展奠定良好的基础。
1煤矿顶板岩层的分类煤矿企业在进行工作面采掘时，通过支护技术控制工作面围岩破坏和变形情况的发生，充分了解顶板岩层有利于掘进的顺利进行。
通常情况下，根据煤层与顶板岩层的主要位置和特征，可以将顶板岩层分为以下三种。
a) 伪顶岩层，属于煤层上方的岩层，比较薄，其厚度一般不超过0.5m，容易受到外部的影响导致落煤时发生坍塌。
b) 直接顶岩层，主要成分是泥质和砂质页岩，位于伪顶岩层或者煤层之上，相较于伪顶岩层而言，具有更好的稳定性，通常不会垮落，但会随着工作面作业完成后支架撤回而发生坍塌。
c) 老顶岩层，主要由砂砾岩、石灰岩和砂岩组成，位于直接顶岩层上方，其硬度和厚度较大，不易发生垮落现象。
除了上述三种类型以外，顶板岩层还可分为坚硬顶板、松软顶板以及中等垮落顶板等。
按照类别对顶板岩层进行分类管理，有利于增强顶板管理的安全性。
2煤矿采掘工作面顶板管理问题2.1 工作面的地质条件差煤炭资源的开采是通过开采地下岩层实现的，因此，在开采中会受到地质构造的影响。
煤矿采掘的过程中，顶板岩层较厚，顶板承受的压力增加，致使顶板变形。
除此之外，工作面顶板可能会出现断裂的现象，存在较多的相互作用力，容易形成复杂的应力，在这种力的作用下，采掘工作面会出现很多游离岩块，进而影响工作面的稳定性，对煤矿开采的安全造成威胁，甚至会使整个工作面分裂瓦解。
爆破放顶技术在坚硬顶板综采面的应用
该 面 上部 １０ ８工作 面 在 回采 未 留下 矿压 观 １
对顶 板进 行 强 制放 顶 ห้องสมุดไป่ตู้ 体 方案 ： 具 在切 眼形 成后 ，
测资料 ， 回采时由于未对顶板采取措施 ， 在推进到
２０ｍ 时发 生 老塘 顶板 大 面积 垮 落 ，并 产生 强烈 ２ 风 暴 ， Ｔ 作 面 支架 全 部 压垮 ， 煤 机 压坏 ， 暴 将 采 风 还造 成多名 工 伤 的重 大事 故 。１煤煤 层 上方坚 硬 厚层 砂岩顶 板 是造成 风暴 发生 的主要 因素 ，主要
４ ０ｍ处 。工 作 面走 向长 ２１７ｍ， 向长 １７ｍ， ２ ８ 倾 ７ 煤层 平 均 厚 度 ３ 倾 角 ９￣５ ， ．ｍ， ６ ０ １。平均 １． ， ２５ 煤 。
层 较 稳定 。 ２２ 顶 底板 岩性 ．
度在 ２ ６ｍ左右 ， 整体性强 ， 其岩性主要 以砂岩和 粗砂 页岩 为 主 ，顶板 按岩 性及 胶结情 况 与 Ⅲ或 Ⅳ
原 因是 该 层砂 岩 顶 板容 易 聚 集大 量 的 弹性 能 ， 在 顶板 破断 或失稳 过程 中 ，特别 是在初 放 过程 中大 量 的弹性 能 突然释放 ， 成强 烈震动 ， 生较 强风 形 产
在 支架 安装 之前 ，沿 工作 面倾 斜 方 向布置 一排 钻
孔 ， 孔 间距 １ 孔 深 ２０ｍ， 钻 ． ｍ， ５ ． 工作 面推 进 １ ．ｍ ５
该面相似的已回采结束 的 ｌ０ 工作面 ， １５ 其矿
压 观 测如表 １ 示 。 所
表 １ １ ５工作面顶板来压和矿压显现特征统计情 况 １ ０
顶 压 来 距 来压性质 矿压显现
９ Ｏ
窦
伟， 等
爆 破放 顶技 术在坚 硬顶 板综 采 面的应用
深孔爆破技术在综放工作面初次放顶中的应用
底板 注浆工程实施 以来 ， 通过 注浆钻孑 注浆来 充 Ｌ 填底板 灰岩含水层 的岩溶裂 隙和 导水裂隙 ， 而大大 从 减弱 含水层 的富水性并 切断水源补 给通道 ， 使受 注含
水层 被改造为不含水 或弱含水层 ， 同时亦增强 了煤 层 底板 隔水层 的强度 ， 有效 地降低 了煤层底 板发生 突水
１ — ３号 乳 化 粉 状 炸 药 ；２ — 第 一 次 封 泥 段 ；３ — — — —
切 眼 内炮 眼位置 。 沿着切 眼方 向在距采空 区侧煤 壁２ ｍ处 布置一 排钻孔 ， 角 ６ 。 向指 向回风顺槽 ， 仰 ５方 孔深 １ 孑 距 ３ ０ ８ｍ，Ｌ ． ｍ。工作 面安 装支 架完 成后 炮 眼
的危 险 ， 现 了工作面安全 开采 ， 实 社会 效益非常显著 。 技改井底板 注浆工程 的顺 利实施 ， 为安 全开采受岩 溶 水水害威胁 的己组煤提供 了宝贵经验 。
参 考 文献 ：
作 者 简 介 ： 卓 利 （ ９３ ）男 ， 南 永 城 人 ， 南理 工 陈 １８一 ， 河 河
１ ０～１ Ｉ 的坚硬 粗 砂 岩 。工作 面 采高 ３Ｉ ， ６ ｎ厚 Ｉ放煤 Ｙ
厚 度平 均 ５ ５ ． ９ｍ。
该 面煤层 老顶坚 硬 ， 难垮 落 ， 了降低初 次来 较 为
压对支架造成 巨大的 冲击载 荷 ， 以及顶板 大面积垮落 时形成 的飓 风对工作面人 员的伤害与设 备的损坏 ， 在 工作面 回采前对 煤层老顶实 施 了深孑 预裂爆破 ， Ｌ 效果
煤
６ ８
炭
科
技
２１ ０ ０年第 ３ 期
Ｎｏ ．３ ２ ０ ０１
ＣＯ Ｃ Ｅ Ｅ ＆ Ｔ Ｃ ＡＬ Ｓ Ｉ ＮＣ Ｅ ＨＮＯＬ ＯＧＹ ＭＡＧＡＺ ＮＥ Ｉ
“刀把”式综采工作面过空巷及切眼对接施工技术探讨
“刀把”式综采工作面过空巷及切眼对接施工技术探讨作者：长命来源：《科技创新与应用》2013年第34期摘要：文章以XV1306“刀把”式综采工作面回采组织为例，探讨了坚硬顶板条件下“刀把”式综采工作面回采过程中的切眼对接施工工艺及工作面过空巷时的顶板控制方法。
关键词：切眼对接；预裂爆破；空巷在煤矿采掘过程中，由于受井田边界、断层、顶板破碎带等地质构造的影响，一些难以开采的块段需要剔除，因此部分工作面就无法布置成矩形，从而形成“刀把”式工作面，该工作面有2个切眼，这就要求回采时两个切眼能够准确对接。
其技术难点在于综采工作面支架和输送机的成功对接。
晋煤集团王台铺矿在2011年3月成功进行了XV1306综采工作面支架及刮板输送机的对接及过空巷作业，取得了预期的效果，为类似条件的工作面回采管理提供了一种切实可行的方法。
1 工作面概况晋煤集团王台铺矿XV1306综采工作面为一典型的“刀把”式综采工作面。
第一切眼倾斜长85.5m（中-中），走向长467m（中-中）；第二切眼倾斜长94.5m（中-中），走向长300.7m （中-停），第二切眼靠XV13061巷侧掘有一联络横贯（长85.5m）。
在第一切眼内安装有2个端头架，55个工作面支架，溜槽55节；在第二切眼内安装有64个工作面支架。
工作面推进至第二切眼处时，不仅面临着工作面设备与二切眼设备对接的工程，还面临着工作面过联络横贯（空巷）。
2 前期准备工作2.1 技术准备2.1.1 由于15#煤层直接顶属于典型的强度高、整体性强、自稳能力强的石灰岩顶板，在切眼对接及过空巷过程中，必须保证工作面过空巷对接时老塘侧顶板及时垮落，减小老塘悬顶面积，从而减少支架通过时的受力，进而杜绝“压死”架现象。
针对这种坚硬难垮顶板，我们采用两巷超前深孔预裂爆破弱化顶板的方式对顶板进行处理，并取得了较好的效果。
①采用水力切割弱化顶板强制放顶在XV13061巷距第二切眼15m、35m、55m处分别补打了3个压裂钻孔，钻孔朝向工作面老塘方向，与巷道水平夹角为70°，仰角为10°，长度为50m。
坚硬顶板超前预裂爆破技术在沿空留巷中的应用
煤
矿 开
采
Ｖ ｏ １ ． １ ８ Ｎ ｏ ． ２（ Ｓ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ Ｎ ｏ ． １ １ １ ）
Ａｐ ｉ ｒ ｌ ２ ０ １ ３
Ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
总第 １ １ １期
煤矿开Fra bibliotek采 ２ ０ １ ３年 第 ２期
或 打 圆孔 形 成 导 向 带 ，切 缝 宽 度 一 般 选 择 ３～ ５ ｍｍ，打 圆孔 直径 为 ３—５ ｍｍ。在 聚 能 管 内连续 装 人 炸药 卷 ，做 成 聚能药包 ，如 图 ３所示 。由于预 裂 深 度达 ４ ． ０～ ４ ． ５ ｍ，聚 能药包 分成 ３段 ，长度 分别 为１ ． ３ ５ ｍ，１ ． ５ ｍ和 １ ． １ ５ ｍ，聚能 爆 破 装 药 结 构 如
起 爆后 ，在非设 定方 向上爆破 孔 围岩均 匀受 压 ，在
要形成贯通裂缝 ，必须满足下列 ２ 个条件 ： （ １ ）要 确保 爆 破 孔 延 伸 方 向上 孔 壁 开裂 ，必 须要求 作用 于孔 壁岩 石上 的初始 拉应 力大 于岩石 的 抗拉强度。满足该条件的轴向不耦合系数为 ：
Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｐｒ ｅ － ｓ ｐ ｌ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｂｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｎｇ Ｈａ ｒ ｄ Ｒｏ ｏ ｆ ｉ ｎ Ｒｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎｇ Ｒｏ ａ ｄ ｗａ ｙ ａ ｌ ｏ ｎ ｇ Ｇｏ ｂ
１ 坚硬 顶板超 前 预裂爆 破 技术 简介
坚硬 顶板超 前 预 裂爆破 技 术在 沿 空 留巷 中的 应 用
刘书 梁
（ 邯郸市孙庄采矿有限公司 ，河北 邯郸 ０ ５ ６ ２ ０ ０ ）
综采放顶煤“两硬”工作面顶板控制技术
根 据放 顶煤 工 艺 可将 顶 煤 放 落 分 为 两 个 过 程 ： 首 先， 割煤 机 采过 之 后 ， 顶煤在失去下部煤体支撑 ， 且 在 矿 山压 力 及支架 作 用下 松 动 、 破坏 产 生节 理 裂 隙 ， 并 在 其 自重作 用下 开始跨 落 ； 其次 ， 已经松 散 破 碎 的煤 体 靠 自重 进入 液 压 支 架 放 煤 口进 而 被 放 落 到 后 部 输 送 机 上 。研究 发现 ， 煤 层硬度较大时 ， 顶煤 跨落滞后较多 ， 且 在采 空 区 出现 悬 板 现 象 ； 煤 层 较 硬 时 还 容 易 造 成 顶 煤跨 落块 度 大 ， 连 续 流动性 差 ， 引起 煤 块见 在 综 放 支架 放 煤 口处挤 压 、 咬合 ， 造成放 煤 口堵塞 。
１ ． ２顶板 运动 特征
效跨 落 。然 而对 于坚 硬 顶 板 工 作 面 来 说 ， 顶 板 是 否 能 够有 效跨 落 是 决 定 煤 炭 是 否 能 够 安 全 、 高 效 回采 的关 键 Ｊ 。 目前 我 国坚 硬顶 板处 理 比较 成熟 的方 法 主要 有 煤 柱支 撑法 、 采 空 区充 填 法 、 爆破放顶 、 压 力 注 水 弱 化 法 等 。煤柱 支 撑 法 和 采 空 区充 填 法 工 艺 不 同 ， 但 其 依 据 的原理是 相 似 ， 即 通 过 煤 柱 或 采 空 区充 填 物 保 持 采 空 区顶板稳 定 ， 防止 顶板 大 面 积 跨 落 ， 但 这 两 种 方 法 对 于综 放工作 面来说 ， 其 缺点 是 造 成 大量 煤 炭 损 失 ， 降 低 了煤 炭 回采 率 。考 虑 到 当前综 合 机 械 化 开采 的优 点 和 对煤 炭 高 回收 率 的 要 求 ， 目前 最 为 常 用 的 坚 硬 顶 板 处 理 手段就 是 对其进 行 弱化 处 理 。 工作 面 顶板 弱化 处 理 不 仅是 保证 坚硬 综放 工作 面 开 采 的前 提 条 件 和 安 全保 证， 还 可 以间接 对顶煤 进 行 弱化 处 理 ， 进 而 改 变 了顶 煤 的冒放结构 ， 使 得顶煤更容 易 冒落并 形成块度较小煤 块， 提 高 了煤 炭 的 回收 率 。
回采工作面坚硬顶板支护与控制技术研究
收稿 日期： １— ２ ０ ２ ２ ０—６ ０
回采 工作 面坚硬 顶板 支护 与控制技术研 究
王传绳 ， 毕学灵
（ 山西煤炭运销集团晋城泽 州有 限公 司， 山西晋城 ，４ ０ ０ ０８０ ）
摘
要： 以裕 兴 煤 业 １ １２回 采 工 作 面为 例 ， 回 采 工 作 面 坚硬 顶 板 的 支护 和控 制 技 ５０ 对
为稳 定 围岩 。
顶锚 杆钻孔深度 ２１０ｍ 外露 １０ｍ 排距 １ ０ 间 ０ ｍ， ０ ｍ， ０ ２ ｍｍ，
根据煤 道锚 杆支护技术规范推荐 的 Ⅱ类 巷道锚杆支 护基 本 形式 为端锚 ； 杆体直 径＞ ６ｍｍ； １ 杆体长度 ：． ｍ～ ． ｍ； １ １８ 间排距 ： ６ ０８ｍ １ 设计锚 固力 ：４ｋ ～ ０ Ｎ。上述结论将作 为本次计 ． ～ ．ｍ； ２ ６ Ｎ ８ ｋ
科技情报开发与经济
文章编号 ：０ ５ ６ ３ （ ０ ２ ０ — １０ ０ １０ — ０ ３ ２ １ ）９ ０ ５ — ３
Ｓ ＩＴ Ｃ Ｆ Ｒ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ ＆ Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ— Ｅ ＨＩ Ｏ ＭＡ ＩＮＤ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ Ｎ ＣＮＭ
２１ 年 ０２
第２ 卷 ２
第９ 期
论 等。适用于巷道两帮控制 的锚 固支 护理论主要有挤 压加 固理
论 、 固理 论 及 大 厚 度 锚 固 墙理 论 ［ ５ 楔 ４１ －。
根据 以上理论计算分析 ， 结合 工程类 比法 ， 确定工作面 的锚
杆支护设计（ 图 ３ 。 见 ） 基本支护方式 ： 锚杆＋ 钢筋梯子梁。 网＋ 补强支护方式 ： 快速承载预应力小直径锚索。 锚杆材料 ：左 旋螺纹钢 （５ ｎ ｉ ，顶锚杆 ｄ２ ｍｘ ０ ２ Ｍ Ｓ） ０ｍ ２２ ０ ｍ 帮锚杆 ｄ２ ｍｘ ０ ａ 金属可 回收锚杆 ｄ１ ｍｘ ０ ｍ； ０ｍ １ ０ｒ ８ ｍ； ８ｍ ｌ８０