綜放工作面開切眼深孔預(yù)裂的理論和實(shí)踐研究.pdf

1、堅(jiān)硬頂板強(qiáng)度高，節(jié)理、裂隙不發(fā)育，具有整體性好和自穩(wěn)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在開采過(guò)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(shí)垮落，極易導(dǎo)致頂煤破碎、支架不接頂、移架困難及工作面漏風(fēng)。突然大面積垮落時(shí)，又會(huì)對(duì)支架造成大的沖擊性破壞;同時(shí)將采空區(qū)內(nèi)的有害氣體瞬間擠出，極易導(dǎo)致工作面瓦斯超限。因此，現(xiàn)場(chǎng)為防止這種大面積來(lái)壓隱患，初采期間往往不回收頂煤，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，在堅(jiān)硬頂板煤

2、層開采過(guò)程中，有必要將頂板進(jìn)行弱化，使其能夠及時(shí)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(guó)煤層賦存條件復(fù)雜，在我國(guó)有一半以上的礦區(qū)存在堅(jiān)硬頂板的威脅，可見(jiàn)屬于堅(jiān)硬頂板的煤層相當(dāng)普遍。就目前綜采工作面中也有38％的屬于堅(jiān)硬頂板。目前，堅(jiān)硬頂板爆破弱化技術(shù)大多依靠經(jīng)驗(yàn)，而從理論上對(duì)頂板弱化技術(shù)進(jìn)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(duì)象，采用實(shí)驗(yàn)室物理力學(xué)試驗(yàn)、理論分析、數(shù)值

3、模擬計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐等方法，對(duì)堅(jiān)硬頂板開切眼深孔預(yù)裂爆破理論和實(shí)踐進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)通過(guò)礦井的實(shí)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(xiàng)目研究提供基礎(chǔ)資料。在此基礎(chǔ)上，對(duì)N2105工作面煤層及頂、底板進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究，掌握N2105工作面煤層及頂、底板巖石的物理力學(xué)參數(shù)。N2105工作面老頂?shù)膯屋S抗壓強(qiáng)度107.96MPa，抗拉強(qiáng)度5.77 MPa，屬堅(jiān)

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(shí)驗(yàn)室所得巖石力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，理論分析N2105堅(jiān)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(yù)裂的方法來(lái)弱化N2105工作面頂板。
　　(3)在實(shí)驗(yàn)室所得巖石力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論計(jì)算N2105工作面深孔預(yù)裂的主要參數(shù)。本次爆破選用煤礦許用三級(jí)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(gè)炮孔裝藥量為45kg，一次裝藥，每次起爆三個(gè)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(shí)，直接頂初次垮落步距為21m，基本頂初次來(lái)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(lái)壓步距變?yōu)?3m，且初次來(lái)壓強(qiáng)度明顯降低。