綜放工作面開切眼深孔預裂的理論和實踐研究.pdf

1、堅硬頂板強度高，節(jié)理、裂隙不發(fā)育，具有整體性好和自穩(wěn)能力強等特點，在開采過程中容易形成大面積懸頂，特別是回采初期懸頂面積更大。在該頂板條件下采用綜放開采，初采期間由于采空區(qū)頂板不能及時垮落，極易導致頂煤破碎、支架不接頂、移架困難及工作面漏風。突然大面積垮落時，又會對支架造成大的沖擊性破壞;同時將采空區(qū)內(nèi)的有害氣體瞬間擠出，極易導致工作面瓦斯超限。因此，現(xiàn)場為防止這種大面積來壓隱患，初采期間往往不回收頂煤，資源浪費嚴重。因此，在堅硬頂板煤

2、層開采過程中，有必要將頂板進行弱化，使其能夠及時垮落，從而保證工作面的安全生產(chǎn)，并提高資源回收率。
　　研究表明我國煤層賦存條件復雜，在我國有一半以上的礦區(qū)存在堅硬頂板的威脅，可見屬于堅硬頂板的煤層相當普遍。就目前綜采工作面中也有38％的屬于堅硬頂板。目前，堅硬頂板爆破弱化技術(shù)大多依靠經(jīng)驗，而從理論上對頂板弱化技術(shù)進行系統(tǒng)研究的還不多。
　　本文以余吾煤業(yè)N2105工作面為主要研究對象，采用實驗室物理力學試驗、理論分析、數(shù)值

3、模擬計算和現(xiàn)場實踐等方法，對堅硬頂板開切眼深孔預裂爆破理論和實踐進行了系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)通過礦井的實地調(diào)研和資料搜集，掌握在余吾煤業(yè)生產(chǎn)條件下采空區(qū)處理方法、頂板控制管理技術(shù)，為項目研究提供基礎(chǔ)資料。在此基礎(chǔ)上，對N2105工作面煤層及頂、底板進行物理力學性質(zhì)試驗研究，掌握N2105工作面煤層及頂、底板巖石的物理力學參數(shù)。N2105工作面老頂?shù)膯屋S抗壓強度107.96MPa，抗拉強度5.77 MPa，屬堅

4、硬頂板，工作面初采期間，易形成大面積懸頂。因此有必要提前弱化頂板，保證工作面生產(chǎn)安全。。
　　(2)在實驗室所得巖石力學參數(shù)的基礎(chǔ)上，理論分析N2105堅硬頂板工作面開采的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律以及安全隱患，并選取開切眼深孔預裂的方法來弱化N2105工作面頂板。
　　(3)在實驗室所得巖石力學參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過理論計算N2105工作面深孔預裂的主要參數(shù)。本次爆破選用煤礦許用三級乳化炸藥，藥卷直徑60mm，炮孔直徑75mm，炮孔間距7m

5、，垂直深度15.2m，炮孔仰角45°，炮眼深度21.5m，連續(xù)不耦合裝藥，不耦合系數(shù)1.25，每個炮孔裝藥量為45kg，一次裝藥，每次起爆三個炮孔。
　　(4)使用UDEC軟件分別數(shù)值模擬余吾煤業(yè)N2105工作面未切頂與爆破切頂兩種情況下頂板初次垮落情況。工作面未切頂時，直接頂初次垮落步距為21m，基本頂初次來壓步距45m;工作面切頂后，直接頂初次垮落步距變?yōu)?2m，基本頂初次來壓步距變?yōu)?3m，且初次來壓強度明顯降低。