一种采煤工作面端头三角区爆破切顶卸压方法与流程

1.本发明属于煤矿工作面爆破切顶卸压技术领域，涉及一种工作面三角区顶板悬顶引起的煤柱应力集中及巷道矿压显现强烈的防治方法，特别涉及一种采煤工作面三角区爆破切顶卸压方法。


背景技术：

2.地下煤层开采，岩层控制是煤层安全高效开采的核心，尤其遇坚硬顶板赋存时，因坚硬顶板强度大，不易破断，坚硬顶板大面积悬顶造成工作面采场应力集中，巷道变形破坏严重等问题。
3.在煤矿开采中，采煤工作面在回采过程中，运输顺槽和回风顺槽三角区顶板由于工作面顺槽煤柱支撑以及锚网索支护强度过高，顶板自身岩性坚硬以及巷道主动支护对顶板的悬吊作用增加了顶板的强度，导致工作面三角区顶板局部大面积悬顶，难以垮落，有的采空区悬顶距离达20m，存在突然垮落、产生飓风、压出有毒有害气体的重大隐患。
4.而采用垛沙袋墙、退锚等措施，处理悬顶效果不明显。目前对坚硬顶板的控制多采用水力压裂、爆破等方法，水力压裂受岩层三向应力、岩体裂隙赋存等因素的影响较大，无法实现岩层垮落的精准控制；爆破的方法对岩体损伤程度大，亦无法实现高效控制。


技术实现要素：

5.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种采煤工作面端头三角区爆破切顶卸压方法，有利于顶板的完全垮落，缩小悬顶面积、降低悬顶垮落冲击范围、提高顶板垮落效率。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.本发明提供一种采煤工作面端头三角区爆破切顶卸压方法，包括如下步骤：
8.(a)在工作面端部支架后方采空区内未垮落的顶板端头三角区内靠近煤柱的位置，利用矿用岩石切割机垂直向上施工一排方形的爆破槽、沿巷道走向与爆破槽等间距“一”字间隔布置的方形的控制槽；再在爆破槽上部对应施工一排方形的控制槽，施工深度以穿透目标岩层为准；
9.(b)根据爆破要求制作设计数量的组合炸药卷，用导爆索将组合炸药卷依次连接，然后将连接好的组合炸药卷依次装入方形套管，最后装入的组合炸药卷引出的导爆索与起爆雷管相连；
10.(c)将装好药的方形套管放入爆破槽的底部，并确保各炸药卷的聚能槽均指向采空区，然后装入起爆雷管，并将起爆雷管的导线引出爆破槽外，最后依次采用炮泥与速凝水泥药卷对爆破槽进行封孔；
11.(d)重复步骤(b)和步骤(c)，对剩余的爆破槽装药和封孔；
12.(e)当所有爆破槽装药完毕后，将所有引出的导线连接至起爆器，进行起爆作业，实现采煤工作面端头三角区切顶卸压。
13.优选地，所述爆破槽和控制槽长度、宽度、深度相同，所述爆破槽内装药，控制槽内不装药。
14.有利于采用同一模具制槽，能够提高工作效率，而且有利于使二者能够实现很好的互换性，可以将控制槽作为爆破槽使用，将爆破槽作为控制槽使用，间隔放置就行，不容易装错炸药。
15.优选地，所述爆破槽和控制槽的长度均为156mm，宽度均为36mm，深度均为目标岩层顶部至巷道顶板的距离。
16.有利于更好的在巷道走向上形成贯通的定向裂缝，在成本较低、安全可靠的条件下达到了顶板定向切顶卸压的目的。
17.优选地，所述爆破槽的尺寸与方形套管、炸药卷的尺寸匹配，以便装药的方形套管装入爆破槽中，所述方形套管外轮廓尺寸比爆破槽小3-4mm，组合炸药卷的外轮廓尺寸比方形套管内腔尺寸小3-4mm。
18.有利于更好的使组合炸药卷装入到方形套管内，有利于更好的使方形套管放入到爆破槽内。
19.优选地，所述组合炸药卷采用8-10根柱状炸药卷排列成整齐的一层后用胶带缠绕制作，所有炸药卷的聚能槽均指向同一侧，形成爆轰波向采空区方向定向传播，提高炸药能量集中传递的切割顶板岩层效果。
20.多根柱状炸药卷排列成整齐的一层可以增大装药密度，同时由于该炸药为扁平状组合结构，可以做到炸药的非对称装药，避免了现有切顶炸药炮孔中圆形柱状装药的弊端，从而使得爆破冲击能在整个立体空间的分布各向异性，能够更好的保证炸药卷的爆炸效果。
21.优选地，所述爆破槽和控制槽间隔3m等间距布置。
22.有利于更好的在巷道走向上形成贯通的定向裂缝，在成本较低、安全可靠的条件下达到了顶板定向切顶卸压的目的。
23.优选地，所述方形套管采用pvc材质制作。
24.防水效果好，且不会影响炸药卷的爆炸效果。
25.本发明的有益效果在于：。
26.1、本发明采用方形爆破槽，避免了采用圆形钻孔作为装药孔而导致的装药密度小，爆破冲击能向岩石内圆形柱形均匀传递的缺点，本发明能够在特定方向即巷道走向上形成贯通的定向裂缝，在成本较低、安全可靠的条件下达到了顶板定向切顶卸压的目的。
27.2、本发明有利于减小爆破冲击波向巷道内方向传递，从而起到保护巷道上覆顶板岩层，可以避免顶板冒顶、大面积来压等动压显现造成的顺槽巷道大变形、避免工作面顶板难维护等灾害问题，降低了事故的发生。
28.3、本发明可以应用于工作面正常推采期间采空区的悬顶控制，方法简单，施工方便，安全可靠，效果好，具有广泛的实用性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明采煤工作面端头三角区爆破切顶卸压方法的施工位置及槽布置示意图。
31.图2是本发明采煤工作面端头三角区爆破切顶卸压方法的组合炸药卷结构示意图。
32.图3本发明采煤工作面端头三角区爆破切顶卸压方法的装药结构及封孔结构示意图。
33.图中：1、采空区，2、煤柱，3、端头三角区，4、爆破槽，5、控制槽，6、炸药卷，7、聚能槽，8、胶带，9、组合炸药卷，10、导爆索，11、方形套管，12、起爆雷管，13、导线，14、炮泥，15、速凝水泥药卷。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.实施例1：
36.如图1至图3所示，本实施例提供一种采煤工作面端头三角区爆破切顶卸压方法，具体包括以下步骤：
37.(a)在工作面端部支架后方采空区1内未垮落的顶板端头三角区3内靠近煤柱2的位置，利用矿用岩石切割机垂直向上施工一排方形的爆破槽4、沿巷道走向与爆破槽4等间距“一”字间隔布置的方形的控制槽5；再在爆破槽4上部对应施工一排方形的控制槽5，施工深度以穿透目标岩层为准；
38.(b)根据爆破要求制作设计数量的组合炸药卷9，用导爆索10将组合炸药卷9依次连接，然后将连接好的组合炸药卷9依次装入方形套管11，最后装入的组合炸药卷9引出的导爆索10与起爆雷管12相连；
39.(c)将装好药的方形套管11放入爆破槽4的底部，并确保各炸药卷6的聚能槽7均指向采空区1，然后装入起爆雷管12，并将起爆雷管12的导线13引出爆破槽4外，最后依次采用炮泥14与速凝水泥药卷15对爆破槽4进行封孔；
40.(d)重复步骤(b)和步骤(c)，对剩余的爆破槽4装药和封孔；
41.(e)当所有爆破槽4装药完毕后，将所有引出的导线13连接至起爆器，进行起爆作业，实现采煤工作面端头三角区3切顶卸压。
42.本实施例能够在特定方向即巷道走向上形成贯通的定向裂缝，在成本较低、安全可靠的条件下达到了顶板定向切顶卸压的目的。本实施例有利于顶板的完全垮落，可以避免顶板冒顶、大面积来压等动压显现造成的顺槽巷道大变形、避免工作面顶板难维护等灾害问题，降低了事故的发生。本实施例可以应用于工作面正常推采期间采空区的悬顶控制，方法简单，施工方便，安全可靠，效果好，具有广泛的实用性。
43.实施例2：
44.本实施例是在实施例1的基础上进行进一步改进，所述爆破槽4和控制槽5长度、宽度、深度相同，所述爆破槽4内装药，控制槽5内不装药。
45.有利于采用同一模具制槽，能够提高工作效率，而且有利于使二者能够实现很好的互换性，可以将控制槽5作为爆破槽使用，将爆破槽4作为控制槽5使用，间隔放置就行，不容易装错炸药。
46.实施例3：
47.本实例是在实施例2的基础上，进行进一步改进，所述爆破槽4和控制槽5的长度均为156mm，宽度均为36mm，深度均为目标岩层顶部至巷道顶板的距离。有利于更好的在巷道走向上形成贯通的定向裂缝，在成本较低、安全可靠的条件下达到了顶板定向切顶卸压的目的。
48.实施例4：
49.本实例是在实施例1的基础上，进行进一步改进，所述爆破槽4的尺寸与方形套管11、炸药卷6的尺寸匹配，以便装药的方形套管装入爆破槽中，所述方形套管11外轮廓尺寸比爆破槽4小3-4mm，组合炸药卷9的外轮廓尺寸比方形套管11内腔尺寸小3-4mm，此处的外轮廓尺寸指的是长度和宽度。有利于更好的使组合炸药卷9装入到方形套管11内，有利于更好的使方形套管11放入到爆破槽4内。
50.实施例5：
51.本实例是在实施例1的基础上，进行进一步改进，所述组合炸药卷9采用8-10根柱状炸药卷6排列成整齐的一层后用胶带缠绕制作，所有炸药卷6的聚能槽7均指向同一侧。能够更好的保证炸药卷的爆炸效果。
52.实施例6：
53.本实例是在实施例1的基础上，进行进一步改进，优选地，所述爆破槽4和控制槽5间隔3m等间距布置。有利于更好的在巷道走向上形成贯通的定向裂缝，在成本较低、安全可靠的条件下达到了顶板定向切顶卸压的目的。
54.实施例7：
55.本实例是在实施例1的基础上，进行进一步改进，所述方形套管11采用pvc材质制作。防水效果好，且不会影响炸药卷的爆炸效果。
56.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。