[发明专利]一种用于保护层开采坚硬顶板切顶方法

说明书

一种用于保护层开采坚硬顶板切顶方法，属于采矿工程矿压控制与切顶卸压技术领域，本发明采用理论计算爆破切顶位置，确定钻孔参数，开始钻孔施工、装药、封孔；按照理论结果进行阶段性爆破切顶；最后检验切顶效果。本发明以经典板结构理论、弹性基础梁理论为依据，结合实际顶板条件，采用爆破切顶的方法，缩短悬顶长度，有效控制了顶板垮落步距,操作性强、成本低、切顶速度快且效果好。尤其对于保护层开采，爆破切顶技术能有使煤岩体产生新的裂隙，扩大裂隙甚至贯通裂隙，增大煤岩体的破碎程度，极大地促进了瓦斯释放、流通，提高被保护层的透气性，进而提高抽采钻孔的预抽率，使瓦斯应力得以提前释放，有效地防治煤与瓦斯突出和冲击地压。

技术领域

本发明属于采矿工程矿压控制与切顶卸压技术领域，具体涉及一种在工作面两侧巷道向坚硬顶板内布置双向钻孔，在钻孔内放置专用爆破药管对采空区大面积悬露的坚硬顶板进行爆破的强制切顶方法。

背景技术

工作面回采后由于矿山压力的作用，顶板产生周期性的垮落，形成工作面采空区。但对于煤层之上赋存有强度高、厚度大、整体性强、节理裂隙不发育、短期内不易自然垮落的坚硬顶板，导致采空区顶板不能紧跟工作面顶板冒落，形成长距离悬顶状态。

长距离悬顶容易造成初次来压和周期来压步距大，来压时产生动压冲击，损坏支架，典型的顶板冲击可造成高吨位液压支架立柱缸体炸裂；若悬露顶板冒落，产生的强烈风暴会摧毁、吹倒工作面设备，造成人员伤亡。尤其是对于保护层开采，大面积的坚硬顶板悬露而不垮落容易造成煤层透气性系数降低，使煤体瓦斯积聚、瓦斯压力增加、超标，给保护层抽采带来极大困难。

为了解决上述问题，通常采用拆卸锚索网、高压注水软化顶板等技术措施。但存在以下缺陷：①退锚索网增加工序，增加成本；②退锚后顶板仍可能存在长距离悬顶的问题；③高压注水对岩性有要求，对于砂岩、砾岩等不容易被水软化的顶板岩石，效果不明显；④高压注水不容易控制顶板垮落尺寸；⑤高压水容易泥化裂隙、节理，阻碍瓦斯释放。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种简易可行、容易控制、切顶效果好的通过合理布置钻孔爆破坚硬顶板的切顶方法，以解决在实施拆卸锚索网、高压注水等技术措施过程中发生的工序复杂、生产成本高、效果不明显、不易控制及仍会形成长距离悬顶等问题。

本发明提供的一种用于保护层开采坚硬顶板切顶方法，包括如下操作步骤：

步骤1、计算初次来压步距、周期来压步距；

L₁—初次来压步距，m；

h—老顶岩层厚度，m；

R_t—老顶极限抗拉强度，MPa；

q—加于老顶上的载荷，KN/m²；

L₂＝(0.25～0.5)L₁

L₂—周期来压步距，m；

步骤2、设置切顶作业位置；

为保证爆破切顶效果明显，故在回采工作面两条顺槽，距开切眼2倍初次来压步距分别布置一个钻场进行切顶作业，将布置好的这组钻场设定为第一组，之后的每组钻场与前一组钻场之间的间距均为2～3倍周期来压步距；

步骤3、设定钻孔参数；

每个钻场布置3个钻孔，分别为端头切断孔、老顶切断孔、块度控制孔，所述3个钻孔的孔间距均为1m，呈等边三角形排布，孔直径均为60mm～75mm；

其中，端头切断孔水平转角为75°，仰角为55°，孔深为20m；老顶切断孔水平转角为45°，仰角为20°～27°，孔深为45m～60m；块度控制孔水平转角为0°，仰角为10°～15°，孔深为60m～85m；