專利名稱:受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種受動(dòng)壓影響下保證小煤柱沿空巷道安全掘進(jìn)和巷道圍巖控制效果的技術(shù)，具體地說(shuō)是一種極大降低小煤柱沿空掘巷時(shí)和巷道使用過(guò)程中巷道圍巖變形和支護(hù)難度的技術(shù)。
背景技術(shù)：
區(qū)段內(nèi)多個(gè)采煤工作面一般按順序依次回采。相鄰工作面之間需要留設(shè)煤柱隔離已采空間。傳統(tǒng)的沿空掘巷一般在相鄰工作面采完6個(gè)月以上開(kāi)始施工，煤柱較小，沿空掘巷在工作面推進(jìn)方向處于相鄰采空區(qū)的后支承壓力穩(wěn)定帶，側(cè)向處于煤體塑性區(qū)，巷道維護(hù)相對(duì)容易。但由于采掘接替緊張，往往未等相鄰工作面回采完畢或剛剛回采完畢便開(kāi)始掘進(jìn)沿空巷道，受相鄰工作面采動(dòng)動(dòng)壓影響，提前掘進(jìn)的巷道圍巖變形劇烈，錨桿等支護(hù)材料斷裂嚴(yán)重，支護(hù)十分困難。為了解決這一難題，動(dòng)壓影響下的沿空掘巷多采用加大隔離煤 柱寬度和掘巷后進(jìn)行多次巷道修復(fù)和加強(qiáng)支護(hù)的方法來(lái)保證巷道圍巖穩(wěn)定性。
加大隔離煤柱寬度至小煤柱寬度的2倍以上，極大的浪費(fèi)了有限的煤炭資源，縮短了礦井服務(wù)年限。多次巷道修復(fù)和加強(qiáng)支護(hù)的方法使巷道支護(hù)成本提高I倍以上，仍不能完全滿足巷道安全生產(chǎn)之目標(biāo)。因此，上述2種主要方法均不能滿足受動(dòng)壓影響的沿空掘巷要求的提高資源回采率和確保巷道圍巖穩(wěn)定性之雙重目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于解決現(xiàn)有受動(dòng)壓影響下的小煤柱沿空掘巷技術(shù)所存在的本質(zhì)缺陷，提供一種全新的受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓方法，該方法具有保證回采工作面正常生產(chǎn)及極大降低沿空巷道支護(hù)成本和難度的優(yōu)點(diǎn)。
其技術(shù)解決方案是
一種受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓方法，其包括以下步驟
a選擇巷旁切頂?shù)那许敺椒?、施工時(shí)間和地點(diǎn)
采取在工作面采動(dòng)過(guò)程中，對(duì)工作面順槽內(nèi)頂板進(jìn)行深孔爆破切頂卸壓的方法。由于回采工作面采動(dòng)后頂板及上覆巖層滯后運(yùn)動(dòng)的特征，沿空巷道的掘進(jìn)一般要等工作面采畢6個(gè)月以上，否則巷道將會(huì)受到極強(qiáng)的采動(dòng)影響導(dǎo)致作業(yè)環(huán)境不安全，巷道圍巖變形不可控和支護(hù)成本急劇增加。采取在工作面采動(dòng)過(guò)程中，對(duì)工作面全長(zhǎng)順槽內(nèi)頂板爆破切頂使其冒落卸壓的方法，可以及時(shí)消除動(dòng)壓對(duì)沿空掘巷的本質(zhì)不利影響，確保巷道提前掘進(jìn)。
b確定巷旁切頂卸壓炮眼位置及深度
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作面情況合理確定巷旁切頂卸壓炮眼位置，炮眼位置應(yīng)盡可能靠近小煤柱；根據(jù)工作面采高和頂板自由垮落情況確定炮眼深度，以達(dá)到最好的切頂卸壓效果，合理的炮眼深度為工作面采高的3 4倍。
c布置深孔爆破炮眼及裝藥封孔[0012]上述巷旁切頂卸壓炮眼位置及深度確定后，應(yīng)超前工作面提前布置深孔爆破炮目艮，炮眼沿工作面順槽方向呈“一”字型布置，炮眼間距為4 Sm ;然后進(jìn)行裝藥及導(dǎo)爆索布置工作，并完成炮眼封口 ；
d爆破切頂卸壓
爆破工作可超前工作面或者待炮眼進(jìn)入采空區(qū)滯后進(jìn)行，若巷道頂板完整性較好，則提前進(jìn)行放炮工作，若頂板爆破后容易垮落，則在炮眼進(jìn)入采空區(qū)后起爆；
e沿空巷道掘進(jìn)
沿空掘巷巷旁切頂卸壓可以直接切斷懸頂，并充填密實(shí)采空區(qū)，基本消除回采工作面對(duì)沿空掘進(jìn)巷道的采動(dòng)動(dòng)壓影響，因此相鄰工作面回采完畢之后可立即進(jìn)行安全條件下的沿空巷道掘進(jìn)工作，并且支護(hù)相對(duì)容易。
進(jìn)一步的，步驟c中，優(yōu)選深孔爆破炮眼超前工作面30m布置。
更進(jìn)一步的，步驟c中，優(yōu)選采用雙雷管、雙導(dǎo)爆引爆，兩根導(dǎo)爆索延伸至炮眼底部，每一根導(dǎo)爆索均采用一發(fā)雷管，兩發(fā)雷管采用并聯(lián)方式連接，采用連續(xù)耦合方式裝藥。
進(jìn)一步的，步驟d中，對(duì)巷道頂板(即工作面直接頂)進(jìn)行分析，若巷道頂板為I II類頂板時(shí)，則在炮眼進(jìn)入采空區(qū)后起爆，若巷道頂板為III類或III類以上頂板時(shí)，則提前進(jìn)行放炮工作。
本發(fā)明提供了一種動(dòng)壓影響條件下基于有效減小沿空掘進(jìn)巷道圍巖變形和支護(hù)難度的頂板卸壓技術(shù)，即受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓技術(shù)。所謂“沿空掘巷巷旁切頂卸壓”是指在沿空掘巷相鄰回采工作面巷道內(nèi)布置頂板炮眼，在工作面前方或后方對(duì)巷道頂板進(jìn)行爆破切頂，極大減小頂板回轉(zhuǎn)下沉量和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，起到基本消除沿空掘進(jìn)的巷道受開(kāi)采動(dòng)壓作用之目的。因此，在相鄰工作面巷道切頂卸壓之后，在動(dòng)壓基本消除的采空區(qū)邊緣煤體中掘進(jìn)巷道，巷道變形將會(huì)大幅減小，支護(hù)成本將會(huì)大幅降低。本發(fā)明原理明了，技術(shù)完整，操作工藝簡(jiǎn)捷、勞動(dòng)強(qiáng)度低、保證回采工作面正常生產(chǎn)、極大降低沿空掘進(jìn)巷道支護(hù)難度，是一種受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷有效的巷道頂板卸壓技術(shù)，具有極大的推廣應(yīng)用前景。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果具體表現(xiàn)在
一、通過(guò)沿空掘巷巷旁切頂卸壓，極大減少了小煤柱側(cè)方采空區(qū)頂板的回轉(zhuǎn)下沉持續(xù)作用時(shí)間，基本消除了采動(dòng)動(dòng)壓對(duì)小煤柱的本質(zhì)不利影響。切頂垮落巖體由于爆破后碎脹作用，對(duì)上覆巖體也可以起到很好的充填支撐作用，基本消除覆巖對(duì)小煤柱應(yīng)力集中作用。采用切頂卸壓后，相鄰工作面采完后可立即進(jìn)行小煤柱沿空掘巷施工，比傳統(tǒng)的小煤柱沿空掘巷掘進(jìn)時(shí)間提前6個(gè)月以上，大大緩解礦井采掘接替緊張的局面。同時(shí)，護(hù)巷煤柱寬度甚至可以留設(shè)的更小，可以更有效地節(jié)約資源。
二、巷旁切頂卸壓之后，沿空巷道掘進(jìn)時(shí)巷道圍巖所受應(yīng)力大幅度減小，巷道圍巖變形和破壞程度也相應(yīng)減小，采用簡(jiǎn)單的錨桿(索)聯(lián)合I次支護(hù)方式便可以對(duì)巷道圍巖起到很好的控制作用，極大減小巷道返修工程量。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
圖I為受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓實(shí)施地點(diǎn)及炮眼布置圖。[0026]圖2為受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓炮眼深度確定圖。
圖3為炮眼裝藥結(jié)構(gòu)圖。
圖4為導(dǎo)爆索和雷管連接方式圖。
圖5為電雷管連接示意圖。
圖ImF1.相鄰工作面(側(cè)方正回采工作面XR1.側(cè)方工作面順槽，P.小煤柱(區(qū)段煤柱)，R2.沿空掘進(jìn)巷道，F(xiàn)2.下一個(gè)工作面(準(zhǔn)備工作面XB1In.切頂炮眼，d. “一”字型布置炮眼間距，h.炮眼斜長(zhǎng)，w.炮眼最大垂深
圖2中I.沿空掘巷小煤柱，2.沿空掘進(jìn)巷道，3.切頂巷道(側(cè)方工作面順槽)，4.切頂炮眼，Cl1.炮眼距切頂巷道小煤柱幫的距離，5.采空區(qū)，6.相鄰工作面頂板自由垮落線，7.下一個(gè)待采工作面煤體。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖I至圖5，受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓方法，包括以下步驟
一、選擇巷旁切頂?shù)那许敺椒?、施工時(shí)間和地點(diǎn)
如圖I所示，采用全長(zhǎng)側(cè)方工作面順槽頂板深孔爆破方法強(qiáng)制切頂。施工地點(diǎn)選擇在相鄰側(cè)方工作面順槽R1內(nèi)，工作面回采過(guò)程中實(shí)施分段爆破切頂作業(yè)。
二、確定巷旁切頂卸壓炮眼位置及深度
巷旁切頂卸壓炮眼位置應(yīng)選擇在側(cè)方工作面順槽頂板靠近小煤柱側(cè)(與小煤柱采空區(qū)側(cè)煤壁距離在切頂巷道寬度的1/3之內(nèi))，炮眼至小煤柱邊緣的距離用Cl1表示，如圖2所示，根據(jù)巖體力學(xué)中關(guān)于懸臂梁的認(rèn)識(shí)，Cl1越小切頂效果越顯著，但具體實(shí)施切頂時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定，如受鉆機(jī)等的限制，Cl1不可能為零，因此在條件許可的情況下，炮眼位置應(yīng)盡可能靠近小煤柱。炮眼最大垂深w應(yīng)根據(jù)工作面采高和切頂巷道高度確定，炮眼垂深過(guò)大，增加切頂工作量和成本；炮眼垂深過(guò)小，切頂高度不夠，切頂垮落巖石碎脹后不能充填滿采出空間，不能完全或基本消除上覆巖層運(yùn)動(dòng)對(duì)小煤柱的采動(dòng)動(dòng)壓影響。合理的炮眼深度為工作面采高的3 4倍。
三、布置深孔爆破炮眼和裝藥封孔
炮眼布置時(shí)應(yīng)沿切頂巷道長(zhǎng)軸方向呈“一”字形布置，，炮眼間距為4 Sm，且炮眼應(yīng)超前工作面30m提前布置，即布置炮眼時(shí)，最靠近工作面的炮眼與其相距30m。為了保證最大裝藥深度，炮孔應(yīng)與切頂巷道頂板水平方向呈30°夾角，同時(shí)由于封口炮泥較長(zhǎng)，為增強(qiáng)切頂效果，需3個(gè)炮眼一組，每個(gè)炮眼孔深相差6m，一組炮眼中按照孔深最大的炮眼的最大垂深W1為工作面采高的3 4倍進(jìn)行布置；炮眼相關(guān)參數(shù)根據(jù)《爆破工程》一書(shū)中關(guān)于深孔爆破的介紹及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定，炮眼直徑一般應(yīng)> 78mm ;炮眼裝藥系數(shù)一般取0. 7，炮泥系數(shù)取0. 3，如圖3所示；炮眼采用簡(jiǎn)化的間隔方式裝藥，即采用連續(xù)耦合方式裝藥，并采用雙雷管，雙導(dǎo)爆引爆，兩根導(dǎo)爆索延伸至炮眼底部，每一根導(dǎo)爆索均采用一發(fā)雷管，兩發(fā)雷管采用并聯(lián)方式連接，用膠帶紙將雷管和導(dǎo)爆索綁扎牢固，注意雷管的聚能穴端應(yīng)和導(dǎo)爆索的傳爆方向相同，導(dǎo)爆索與雷管連接方式與每孔電雷管連接方式如圖4和圖5所示。
四、爆破切頂卸壓
應(yīng)準(zhǔn)確分析切頂巷道頂板力學(xué)性能，確定采用工作面超前爆破或者采空區(qū)內(nèi)滯后爆破的爆破切頂方法；若巷道頂板為I II類頂板時(shí)，則必須在炮眼進(jìn)入采空區(qū)后起爆，若巷道頂板為III類或III類以上頂板時(shí)，則可提前進(jìn)行放炮工作。為了不影響生產(chǎn)，盡可能在檢修班進(jìn)行爆破切頂作業(yè)。為了觀測(cè)切頂卸壓效果，應(yīng)在未切頂段和切頂段分別布置煤體側(cè)向支承壓力觀測(cè)站等礦壓觀測(cè)站，對(duì)切頂效果進(jìn)行對(duì)比分析，并進(jìn)一步優(yōu)化炮眼參數(shù)。
五、沿空巷道掘進(jìn)
實(shí)施巷旁爆破切頂卸壓后，小煤柱沿空巷道掘進(jìn)可在相鄰工作面回采完畢之后立 即進(jìn)行，此時(shí)，沿空掘巷施工時(shí)巷道已基本或完全不受相鄰工作面動(dòng)壓影響，但巷道仍應(yīng)采取相對(duì)簡(jiǎn)單但合理的支護(hù)方式和參數(shù)進(jìn)行支護(hù)。
上述方式中未述及的部分采取或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓方法，其特征在于包括以下步驟 a選擇巷旁切頂?shù)那许敺椒ā⑹┕r(shí)間和地點(diǎn) 采取在工作面采動(dòng)過(guò)程中，對(duì)工作面順槽內(nèi)頂板進(jìn)行深孔爆破切頂卸壓的方法； b確定巷旁切頂卸壓炮眼位置及深度 炮眼位置應(yīng)盡可能靠近小煤柱；炮眼深度為工作面采高的3 4倍； c布置深孔爆破炮眼及裝藥封孔 上述巷旁切頂卸壓炮眼位置及深度確定后，應(yīng)超前工作面提前布置深孔爆破炮眼，炮眼沿工作面順槽方向呈“一”字型布置，炮眼間距為4 Sm ;然后進(jìn)行裝藥及導(dǎo)爆索布置工作，并完成炮眼封口 ；d爆破切頂卸壓 爆破工作可超前工作面或者待炮眼進(jìn)入采空區(qū)滯后進(jìn)行，若巷道頂板完整性較好，則提前進(jìn)行放炮工作，若頂板爆破后容易垮落，則在炮眼進(jìn)入采空區(qū)后起爆；e沿空巷道掘進(jìn) 相鄰工作面回采完畢之后可立即進(jìn)行安全條件下的沿空巷道掘進(jìn)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的一種受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓方法，其特征在于步驟c中，深孔爆破炮眼超前工作面30m布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的一種受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓方法，其特征在于步驟c中，采用雙雷管、雙導(dǎo)爆引爆，兩根導(dǎo)爆索延伸至炮眼底部，每一根導(dǎo)爆索均采用一發(fā)雷管，兩發(fā)雷管采用并聯(lián)方式連接，采用連續(xù)耦合方式裝藥。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的一種受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓方法，其特征在于步驟d中，對(duì)巷道頂板進(jìn)行分析，若巷道頂板為I II類頂板時(shí)，則在炮眼進(jìn)入采空區(qū)后起爆，若巷道頂板為III類或III類以上頂板時(shí)，則提前進(jìn)行放炮工作。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種受動(dòng)壓影響的小煤柱沿空掘巷巷旁切頂卸壓方法，包括如下步驟采用巷道頂板深孔爆破作為切頂方法，在沿空掘進(jìn)巷道的相鄰工作面順槽全長(zhǎng)范圍內(nèi)布置切頂炮眼，并在工作面回采過(guò)程中實(shí)施分段爆破切頂作業(yè)；切頂炮眼位置應(yīng)盡可能靠近小煤柱，切頂炮眼深度根據(jù)回采工作面采高和工作面頂板自由垮落高度確定；炮眼應(yīng)超前工作面一定距離提前布置，并合理確定炮眼間距，然后進(jìn)行裝藥及封孔工作；采取在工作面前方超前爆破或炮眼進(jìn)入采空區(qū)后滯后爆破作業(yè)；相鄰工作面回采完畢之后，基本消除相鄰工作面動(dòng)壓對(duì)小煤柱沿空掘巷的本質(zhì)不利影響，可立即進(jìn)行沿空巷道掘進(jìn)。本發(fā)明可保證回采工作面正常生產(chǎn)，并極大降低沿空巷道支護(hù)成本和難度。
文檔編號(hào)F42D3/04GKCN102778182SQ201210261392
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月26日
發(fā)明者劉富道, 吳士良, 崔非非, 徐信增, 韓偉 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan