本發(fā)明涉及一種強制放頂方法，特別是涉及一種地表鉆孔強制放頂方法。

背景技術(shù)：
：

現(xiàn)有強制放頂施工方法有三種：第一種方法是堅硬頂板懸頂較大條件下采用的沿切頂線邊緣向頂板鉆孔的強制放頂施工方法；第二種方法是平巷內(nèi)鉆平行于工作面的深刻孔的強制放頂施工方法；第三種方法是地表鉆孔擴孔爆破強制放頂方法。其中，第一種和第二種強制放頂施工方法，作業(yè)人員在井下采空區(qū)施工，作業(yè)人員的作業(yè)安全無法保障；施工效率低；炮孔參數(shù)不易達到設(shè)計要求。第三種地表鉆孔擴孔爆破強制放頂方法，雖然可以克服前兩種放頂方法的不足，但在施工時，需要在炮孔孔底多次放少量炸藥進行擴孔，使得炮孔底部形成藥壺，然后在藥壺內(nèi)放入藥包，集中引爆進行放頂，存在擴孔程序比較繁瑣，所需時間較長，放頂效率低；擴孔時存在不確定因素，可能會造成廢孔，增加成本；擴孔時存在不安全因素如：擴孔爆破時存在沖出物對周圍的人員和設(shè)備造成損傷的風(fēng)險。

如不進行擴孔存在的主要技術(shù)問題是：采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度的確定，直接影響地面鉆孔爆破強制放頂?shù)男Ч?，如采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度過大，采空區(qū)頂板放不下來，但巖層會產(chǎn)生裂隙，破壞了采空區(qū)頂板的完整性，為再次放頂帶來極大的困難，存在安全隱患，同時，一次放頂不成功，需要再次放頂；如采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度過小，爆破時會產(chǎn)生沖孔，即爆破能量沿著炮孔方向向下釋放，將采空區(qū)頂板擊穿形成孔洞，但采空區(qū)頂板放不下來，依然需要再次放頂。同一采空區(qū)頂板需要多次爆破放頂才能成功，且每次放頂后，巖層的情況都會變得更加復(fù)雜，放頂難度增加，有時甚至無法實施放頂，留下安全隱患，放頂效率低，放頂成本高。

如何準(zhǔn)確計算采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度，成為實施地表鉆孔爆破強制放頂方法亟待解決的問題?，F(xiàn)有計算采空區(qū)頂板預(yù)留安全厚度的方法有：①厚跨比法；②空場長寬比法；③結(jié)構(gòu)力學(xué)梁理論計算法；④普氏拱理論估算法等等，其中，采空區(qū)頂板預(yù)留安全厚度是指在巷道上部往下鉆孔爆破時，為保證上部作業(yè)人員和設(shè)備的安全預(yù)留的巖層厚度。以上計算方法以滿足井工煤礦采空區(qū)安全生產(chǎn)為目的，滿足不了強制放頂確定采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度的要求，因此，迫切需要一種新的計算方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明的目的在于提供一種安全、高效、低成本的地表鉆孔強制放頂方法。

本發(fā)明由如下技術(shù)方案實施：地表鉆孔強制放頂方法，地表鉆垂直炮孔，在所述垂直炮孔內(nèi)裝藥后進行填塞，然后爆破；其中，所述垂直炮孔底部至巖層頂板之間的厚度，即采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度，其按如下公式計算Q＝f(n)*q_b*W³，式中，Q表示集中藥包藥量；f(n)表示爆破作用指數(shù)；q_b表示標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破炸藥單耗；W表示采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度。

本發(fā)明的優(yōu)點：(1)本發(fā)明從地表鉆垂直孔不擴孔強制放頂爆破技術(shù)，操作方便，不受空間限制，無需擴孔程序，大大縮短鉆孔工序時間，提高放頂效率，降低放頂成本；(2)采用新的采空區(qū)頂板預(yù)留安全厚度計算方法，能夠?qū)崿F(xiàn)一次性成功放頂，放頂效率高，放頂成本大大降低，同時也避免了因一次放頂不成功留下安全隱患的問題；(3)避免了作業(yè)人員在井下采空區(qū)作業(yè)，降低了作業(yè)人員的作業(yè)風(fēng)險。

具體實施方式：

地表鉆孔強制放頂方法，地表鉆垂直炮孔，在所述垂直炮孔內(nèi)裝藥后進行填塞，然后爆破；其中，所述垂直炮孔底部至巖層頂板之間的厚度，即采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度，其按如下公式計算Q＝f(n)*q_b*W³，式中，Q表示集中藥包藥量，根據(jù)工程實際情況，經(jīng)常規(guī)計算得到；f(n)表示爆破作用指數(shù)，為常數(shù)，根據(jù)工程實際情況取值；q_b表示標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破炸藥單耗，為常數(shù)，根據(jù)工程實際情況取值；W表示采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度。

伊金霍洛旗昊達煤炭有限責(zé)任公司煤礦于2003—2008年采用房柱式爆破開采3-2煤層，形成了約2.1km²的采空區(qū)，其中1.3km²已采用滅火工程剝離處理，剩余約0.8km²采空區(qū)未處理。

本爆破工程的鉆孔直徑選定為150mm，采用高密度乳化炸藥裝藥，密度在1.25g/cm³之間。

采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度W依下式計算：

①Q(mào)＝f(n)*q_b*W³

式中,Q表示集中藥包藥量，單位kg；取單炮孔1m裝藥藥量為集中藥包藥量，Q＝炸藥密度*1米深炮孔體積＝1.25*7.5*7.5*3.14*100＝22kg，本工程中集中藥包藥量為22kg；

f(n)表示爆破作用指數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)松動爆破為0.75，本工程取0.2；

q_b表示標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破炸藥單耗，本工程取0.5kg/m³；

W-抵抗線，亦為采空區(qū)頂板預(yù)裂安全厚度，計算得：6.04m；

孔深L：L＝56.5m；其中黃土段埋深15m，不需爆破。

孔距a：孔距據(jù)下式確定，a＝(35-45)d，d為鉆孔直徑，本工程孔距a取6m。

填塞長度l₀為：l₀＝45×0.15＝6.75m，為了不使炸藥爆炸能量損失，填塞長度增加至8.5m。

總孔數(shù)＝爆破線總長度/孔距＝60m/6m＝10個。

緩沖墊層厚度：為了減小炸藥爆炸對巷道頂板的直接沖擊，裝要前，先裝入1.5m厚緩沖墊層。

裝藥長度：l＝L-l₀-1.5-15＝56.5-8.5-1.5-15＝31.5m。

單孔裝藥量：q＝Q*l＝22*31.5＝693kg。

總裝藥量＝總孔數(shù)×單孔裝藥量＝10×693㎏＝6.93t。

本工程按上述設(shè)定的工藝參數(shù)實施爆破，一次性完成采空區(qū)放頂，放頂效率高，放頂成本大大降低，同時也避免了因一次放頂不成功留下安全隱患的問題。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。