[发明专利]一种坚硬顶板定向承压爆破控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿生产中的顶板或顶煤以及煤层的松动预裂弱化问题，特别是涉及一种坚硬厚层顶板条件的定向爆破控制方法。

背景技术

煤矿坚硬顶板问题一直是困扰工作面安全高效生产的重要难题。由于顶板赋存完整，岩性坚硬，随着工作面的推进，坚硬顶板大面积悬而不垮，从而导致采空区空间逐渐增大，工作面支架阻力也不断增加，加之坚硬顶板下方直接顶冒落矸石不能充满整个采空区空间，当大范围悬露顶板突然垮断时，会造成工作面矿压显现加剧，工作面顶板来压强度大，甚至形成“飓风”，冲击工作面生产支护设备，影响工作面正常生产，严重威胁井下人员的生命安全。

目前，坚硬顶板控制措施主要有3种：超前深孔爆破是随着回采工作面的推进，工作面顶板受爆破冲击与采场采动应力影响，在工作面控顶区以及附近的顶板岩层中形成压缩区、拉伸区和剪切区，以实现对煤层顶板整体性的处理与控制，但对于坚硬顶板尤其是坚硬厚层顶板的爆破控制效果显著性较低，坚硬顶板条件下钻孔完整性较好，装药不耦合空间较大，钻孔内炸药能量利用率较低，粉尘及有害气体量大，顶板破坏范围相对集中，工作面顶板整体控制效果较差；煤岩体水压致裂弱化技术是利用钻孔水压力的作用改变孔边煤岩体的应力状态，导致孔边起裂和裂缝扩展，进而利用裂隙水压力控制水压裂缝的扩展，弱化煤岩体的整体力学特性，增加煤岩体的渗透性，使煤岩体充分吸水湿润，进一步软化煤岩体，通过压裂和软化作用改变煤岩体强度，但受现有技术及设备的限制，高压注水条件下设备要求条件较高且存在一定的安全隐患，故坚硬顶板条件下的水压致裂弱化技术控制效果并不显著；滞后工作面煤壁步距式爆破放顶与超前深孔爆破机理基本一致，同样存在装药不耦合空间大，钻孔内炸药能量利用率低，工作面顶板整体控制效果差的特点。

总之，对于坚硬顶板实施常规爆破控顶措施，始终存在炸药能量利用率低，粉尘及有害气体量大，顶板弱化破坏程度不均匀，局部破坏严重，整体控制效果差的特点，而实施水压致裂弱化技术又受到技术装备条件限制，现有高压水设备难以满足坚硬顶板弱化破裂要求。

因此，为了克服上述现有技术的不足，这里提出了一种坚硬顶板定向承压爆破控制方法，充分利用钻孔炸药爆炸能量及炸药周围介质的扩容做功能力，炸药用量少，降尘效果好，有害气体生成量少。

发明内容

本发明提供了一种坚硬顶板定向承压爆破控制方法，对于煤矿生产中一般顶板或顶煤、煤层的松动预裂弱化以及坚硬厚层顶板条件下的顶板控制具有显著效果。

本发明所采用的技术方案是：首先确定工作面坚硬顶板钻孔布置方式，并对坚硬厚层顶板钻孔预先进行割槽处理；其次在钻孔内装置炸药，并初步封孔，并在装药孔口安置爆破防护措施；通过专用输运装置往钻孔内注入液体、固体或固液混合传爆介质直至达到预定压力值，二次检查封孔情况；最后对钻孔内全部炸药进行连线起爆。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）对坚硬顶板钻孔实施割槽技术，可以满足坚硬顶板特别是坚硬厚层顶板的大范围深度定向爆破控制要求；

（2）通过预设钻孔内传爆介质的压力改变炸药爆炸性能，充分赶出孔裂隙内空气介质，提高炸药爆炸能量利用率；

（3）对于厚度较大，岩性较硬的的顶板岩层，钻孔内分段炸药，炸药爆炸冲击波多次作用于钻孔围岩，保证坚硬顶板的充分松动与弱化；

（4）钻孔内炸药爆炸后，传爆介质的扩容使得围岩进一步松动破坏，导致工作面顶板钻孔间孔裂隙广泛贯通，从而扩大顶板整体的松动弱化控制范围；

（5）炸药在钻孔装药周围液体、固体或固液混合传爆介质环境中爆炸，降尘效果好，有害气体生成量也相对较少。

附图说明

图1为顶板钻孔并列布置与交错装药结构平面；

图2为坚硬薄顶板完整钻孔与厚层顶板割槽钻孔剖面；

图3为坚硬厚层顶板割槽钻孔装药封孔剖面；

图4为坚硬厚层顶板割槽钻孔装药封孔注液联线剖面。

图中：1－顶板平面，2－装药钻孔平面，3－临界导向孔平面，4－坚硬厚层顶板剖面，5－钻孔割槽，6－炸药引线，7－专用封孔装置，8－排液管，9－注液管，10－炸药固定装置，11－炮泥，12－过滤网，13－铺网或隔爆水袋固定丝,14－铺网，15－蓄能器，16－排液管压力表，17－排液管阀门，18－排液端，19－注液单向阀，20－注液管阀门，21－注液端，22－传爆介质。

具体实施方式

下面结合附图中坚硬厚层顶板分段顺序起爆定向爆破控制，对本发明进行说明。