[发明专利]一种深孔分段爆破切缝控制顶板整体垮落法

说明书

一种深孔分段爆破切缝控制顶板整体垮落法，属于爆破切缝技术领域，可解决煤层顶板悬而不落的问题，本发明所提供的技术方案解决了煤矿开采煤层顶板悬而不落，造成矿压显现强烈的问题，针对老顶岩层进行深孔爆破可以防止顶板在爆破后立即垮落，爆破后爆破段内老顶岩层会沿着钻孔布置线形成一个与岩层自然垮落角相同倾角的预裂缝弱面，切断老顶岩层板结构的完整性，使顶板岩层在重力作用下沿预裂缝弱面定向垮落，可有效降低顶板的大面积悬顶造成回采巷道及煤壁前方所受集中应力，从而改善巷道所处应力环境，同时工作面后方顶板的及时垮落，避免了采空区漏风、瓦斯聚集、遗煤自燃情况的发生。

技术领域

本发明属于爆破切缝技术领域，具体涉及一种煤矿巷旁顶板悬臂结构、工作面端头顶板、初采阶段采空区顶板、末采撤架通道顶板悬而不落造成工作面矿压显现强烈的深孔分段爆破切缝控制顶板整体垮落的治理方法。

背景技术

煤矿煤层开采过程中存在顶板不易随采垮落的现象，随着工作面的推进会造成工作面采空区后方顶板的大面积悬顶，使得回采巷道及煤壁前方所受集中应力增大、采空区漏风严重并产生瓦斯聚集及采空区遗煤自燃发火的安全隐患，当采空区悬顶长度达到极限跨度而垮落时，顶板岩层破断垮落时会造成强烈的矿压显现，产生巷道锚杆索断裂、围岩变形严重，甚至诱发冲击地压灾害等问题。为解决这一问题，多采用加强支护、留设较宽的护巷煤柱等被动方法来维持回采巷道稳定，上述方法并不能从源头解决该问题，工程量较大并造成了煤炭资源的浪费。基于此现提供一种煤层顶板布置深孔爆破钻孔分段爆破切缝控制顶板整体垮落的方法。

在公开文献中可以获得公开号为CN 108661643 A的“一种采煤工作面末采回撤通道切顶卸压护巷方法”专利，其针对煤层顶板切顶卸压的方法为沿开掘工作面支架及其他回采设备回撤通道顶板均匀布置深孔爆破钻孔，从回撤通道一端距离该端头10m位置开始，在回撤通道内顶板中间位置打设深孔预裂钻孔，所有钻孔偏向回撤通道开始打孔端45°，即钻孔与竖直方向间的夹角为 45°，通过深孔预裂煤层顶板切断工作面采动超前支撑压力的传播路径。这种方法至少存在两个缺点或不足之处，其一是沿掘工作面支架及其他回采设备回撤通道顶板均匀布置深孔爆破钻孔，打设深孔钻孔数量多、工程量大，后续进行装药爆破时炸药的使用量较大、危险程度增高；其二是孔与竖直方向间的夹角为 45°，钻孔仰角的确定不具有科学性，爆破切顶后顶板沿45°垮落，卸压效果欠佳。

在公开文献中可以获得公开号为CN 103278055 A的“一种坚硬顶板深孔预裂爆破切顶卸压方法”专利，其切顶卸压爆破钻孔的布置方法为在专用切顶巷道或回采巷道顶板上方同一平面内均匀间隔布置爆破孔与控制孔，相邻爆破孔与控制孔间距为5m，在爆破孔内装药并进行切顶爆破使坚硬顶板沿预裂爆破产生的裂隙断裂，达到切顶卸压的目的。这种方法至少存在两个缺点或不足之处，其一是均匀间隔布置爆破孔与控制孔时，打设钻孔时所产生的应力扰动容易使其相邻钻孔坍塌，可能造成爆破孔装药困难，减少了装药量而降低卸压效果；其二是同一平面内的爆破钻孔位于巷道正上方，爆破切顶时顶板岩层的突然垮落可能会导致巷道顶板承受覆岩压力的突然增高，存在安全隐患。

为了解决巷道坚硬顶板大面积悬而不落造成回采巷道及煤壁前方所受集中应力增大，矿压显现强烈的问题，在保证爆破作业巷道安全、稳定的前提下，实现顶板岩层定向垮落从而改善围岩所处应力环境的目的，迫切需要寻求一种用于回采巷道坚硬顶板深孔分段爆破切缝控制顶板整体垮落的方法。

发明内容

本发明的目的在于解决煤层顶板悬而不落的问题，确保煤层顶板能够随采及时垮落，从而降低悬顶面积过大造成工作面煤壁及巷道的应力集中现象，以此有效控制巷道围岩的变形量，达到保证巷道围岩稳定的效果，提供一种深孔分段爆破切缝控制顶板整体垮落的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种深孔分段爆破切缝控制顶板整体垮落法，包括如下步骤：

第一步，根据老顶岩层顶部距巷道顶板的距离确定爆破切顶的高度H；