[发明专利]用于大倾角煤层顶板灾害的治理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种治理方法，尤其是涉及一种用于大倾角煤层顶板灾害的治理方法，属于采煤安全生产工艺技术领域。

背景技术

代表煤层坚硬光滑顶底板类型的某工作面概况为:工作面开采煤层定义为1#煤层，走向长度大约562m，平均倾向长度94m左右，煤层平均倾角为40°左右，煤层平均采高为3.0m左右；采空后的煤层顶底板特点为坚硬光滑，人员站立及行走都十分困难，尤其是煤层顶板坚硬而完整。此工作面顶底板情况：工作面无伪顶与直接顶，基本顶为灰色巨厚层状粗砂岩～含砾粗砂岩，厚度平均为13.7m左右；直接底为灰色中厚层状粉砂岩，局部含细粒砂岩，厚度平匀为5.0m左右。此顶板在工作面回采推进时不会直接随重力塌落，往往要延伸较远通常达到几十米甚至百多米的距离后才会整体塌落，这对工作面开采及人员、设备造成极大的安全风险，也是出现冒顶事故的最重要、最直接的原因。坚硬难垮落顶板工作面与常规工作面相比，有如下几点安全隐患：一是矿压显现距离，二是产生暴风，三是顶板切冒，四是瓦斯大量涌出乃至发生瓦斯爆炸。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效保证在倾斜煤层坚硬顶板条件下实施机械化开采的安全性，并大幅降低此类条件下采煤风险的用于大倾角煤层顶板灾害的治理方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于大倾角煤层顶板灾害的治理方法，包括以下步骤，

a对工作面开采煤层切眼处的顶板进行浅孔拉槽爆破，弱化切眼处的顶板；

b分别通过回风巷和运输巷顺槽，按一定步距对工作面煤层顶板进行超前深孔弱化爆破，以超前弱化工作面的顶板，并跟进进行开采；

c利用工作面的回风巷尾巷上隅角处对顶板进行爆破处理，冒落所述工作面采空区上隅角尾巷的顶板回填工作面采空区的上隅角三角区；

依此类推，按上述的步距根据采煤推进度，重复上述步骤b和步骤c的工作，直到弱化和冒落完成整个工作面开采煤层的顶板，这样便完成了一个大倾角煤层顶板灾害的治理工作。

本发明的有益效果是：在工作面开采前先对开采煤层切眼处的顶板进行浅孔拉槽爆破，从源头破坏顶板的完整性，然后再对工作面的顶板进行超前弱化爆破，工作面随后进行跟进开采，这样，当煤层被开采形成采空区后，由于顶板事先已被弱化，随着采煤推进进度顶板自然垮落，避免形成大面积采空区悬顶，从而降低工作面开采危险系数，保证了在倾斜煤层坚硬顶板条件下实施机械化开采的安全性，并大幅降低类似条件下开采的风险性。

进一步的是，步骤a中，在对工作面开采煤层切眼处的顶板进行拉槽爆破时，采用沿煤层倾斜方向延伸的单排拉槽炮孔进行弱化爆破；步骤b中，对工作面开采煤层顶板进行超前弱化爆破时，在运输巷内顺槽按上述步距采用倾斜向上，伸入所述工作面开采煤层顶板的双层双排弱化炮孔爆破，在回风巷内顺槽按上述步距采用倾斜向下，沿所述回风巷横截面伸入所述工作面开采煤层顶板的单排弱化炮孔爆破。

上述方案的优选方式是，在拉槽爆破中，相邻两个拉槽炮孔之间的孔距与单一个炮孔爆破后的压碎区半径与裂隙区直径之和相适应，

其中，所述的压碎区半径

式中：R_c——为粉碎区半径(m)；

ρ_s——岩石密度kg/m³；

c_p——岩石纵波速度(m/s)；

r_b——炮孔半径(m)；

D——炸药爆速(m/s)；

σ₀——多向应力条件下岩石强度(Pa)；

所述的裂隙区半径

式中：R_p——为破裂区半径(m)；

p_j——作用于炮孔壁的准静压力(Pa)；

σ_t——岩石的抗拉强度(Pa)；

r_b——为炮孔半径(m)；

r_c——为装药半径(m)；

D——炸药爆速(m/s)；

ρ_s——岩石密度(kg/m³)；

并且每一个炮孔的深度在2-3m之间。