深孔预裂对初采面老顶极限跨距的影响研究
工作面初采前顶板深孔预裂爆破技术
2019年7月2019年第7期0引言煤矿井下生产作业中，顶板事故一直是主要的安全事故类型之一，特别是对于坚硬顶板回采面而言，由于多采用自然垮落法管理顶板，回采中经常出现采空区悬顶面积过大的现象。
这种情况下，一旦顶板大面积一次性垮落，必然会形成冲击压，从而造成工作面人员伤亡与设备损坏。
因此，有必要提前采取适当的措施进行人工放顶，消除安全隐患。
现阶段，应用最为普遍的2种顶板预处理方法分别为注水弱化法和顶板预裂爆破法[1]。
本次研究便是针对工作面初采前顶板深孔预裂爆破技术开展的。
1工作面开采地质条件和技术条件分析盘区山2号层8201工作面采用沿空留巷无煤柱后退式走向长壁全部垮落采煤工艺、全部垮落法管理顶板。
工作面煤层厚度均值2.4m ，割煤高度2.4m ，滚筒截割深度630mm 。
8201工作面开切眼长度为180m ，回采推进长度为1397m 。
8201工作面巷道布设情况如图1所示。
8201工作面主采2#煤层，煤层整体结构简单，倾角2°～5°。
煤层上部直接顶为泥岩，厚度均值2.17m ；老顶为中粗砂岩，厚度均值16.7m 。
2预裂爆破机理和顶板预裂爆破方案分析2.1预裂爆破机理分析当炸药爆破时，产生的压力可达到4000~9000MPa ，这部分压力作用于顶板岩体，会使得药包周围岩体中生成塑性空腔。
同时，爆炸生成的冲击波会向岩体四周传播释放，并将熔融状岩体破碎为颗粒状后形成压碎圈。
此外，压碎圈外围的岩体在冲击波的影响下会出现径向位移，导致岩壳向外扩张，在其内部产生径向裂隙，并使得爆炸压力继续沿着裂隙向外传播，形成裂隙圈[2]。
图2即为爆破后炮孔各区分布示意图。
结合预裂爆破机理，并考虑山2号层首采面实际情况，经计算分析可知，8201工作面预裂爆破产生的破碎区半径为0.51m ，裂隙区半径为2.65m ，因此在进行爆破孔布设时应间隔4～6m 为宜。
2.2顶板预裂爆破方案分析在切缝分区内取试验段进行单孔及多孔联孔爆破，收稿日期：2019-05-20作者简介：赵麒，1988年生，男，山西大同人，2015年毕业于太原理工大学采矿工程专业，助理工程师。
深孔预裂爆破应用研究——基于凉水井煤矿42101工作面强制放顶
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井工二矿首采面深孔欲裂爆破强制放顶技术
深孔预裂爆破强制放顶技术在平朔矿区应运浅析高福全丁焕杰李欣荣（中煤平朔集团有限公司山西朔州 036006）摘要：深孔预裂爆破工程是减少老顶初次来压步距，降低老顶初次来压强度，减少因冲击地压造成矿井灾害的有效途径。
本文针对平朔集团首个11#煤工作面顶板特性，制定了切实可行的强制放顶方案，采用深孔预裂爆破，大幅地提高了坚硬顶板的冒落性，达到综采面安全回采的目的，为平朔矿区11煤开采顶板管理积累了经验。
关键词：首采工作面深孔预裂爆破炮眼布置强制放顶引言平朔集团井工二矿位于宁武煤田北端，安家岭露天矿与安太堡露天矿矿坑之间，井田东西长7367m，南北宽2804m，面积10.87k㎡，共有3层可采煤层，分别为4#煤、9#煤、11#煤。
目前，矿井4#煤已回采完毕，9#煤剩余2个综采工作面，煤层厚度均在9-14米之间，采用放顶煤工艺回采。
进入11#煤后由于其顶板较为坚硬，煤层相对较薄，采用一次采全高进行回采。
21103工作面为井工二矿11#煤首采工作面，也是平朔矿区首个11煤工作面。
为确保安全，减少老顶初次来压时的冒落面积，降低初次来压强度和初次来压形成飓风的可能性，减少对工作面人员、设备及设施的威胁与破坏，井工二矿在21103工作面开采初期借鉴兄弟矿井初次放顶经验，对首个大采高工作面组织实施深孔预裂爆破强制放顶，并总结出一套切实可行的方法，为平朔未来11煤大采高开采顶板管理积累了经验，培养了人才。
1 工作面概况21103工作面采用倾斜长壁布置，长度为300.5m，推进长度为1496m,所采煤层为石炭系上统太原组11#煤层，煤层产状平缓，裂隙较发育煤层倾角1.5°～3°，煤层平均煤厚4.5。
埋深189.8米，直接顶以砂质泥岩、砂岩为主，岩性较致密，老顶以粉细砂岩为主，岩性致密坚硬，切眼附近顶板由于未受到上层煤开采的破坏，为实体结构，顶板情况较为完整。
工作面与上覆已采29103工作面交错布置，开切眼煤壁线距离上覆9号煤采空区16.94米，详见图1。
硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究与应用
硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究与应用兖煤菏泽能化有限公司王玉昌摘要：综采放顶煤是厚煤层实现高产高效、安全、低耗、低成本的采煤工艺。
随着放顶煤采煤法的应用，顶煤硬度大不易冒落，可放性差，成为造成顶煤回收率降低的主要问题。
本文介绍了硬顶煤条件下，深孔预裂爆破技术在放顶煤开采中的研究及应用，对深孔预裂爆破的机理、试验研究进行了论述。
该课题作为原煤炭工业部“九五”攻关项目“综采机械化放顶煤开采成套技术与装备研究”的子专题，.成功地提出一套50～80米深孔控制预裂爆破的打钻、成孔、装药、封孔及起爆工艺与配套设备，经科技项目检索查新，达到国际先进水平，具有广阔的应用前景。
关键词：综采放顶煤开采硬顶煤深孔预裂爆破煤炭回收率1.概述兖矿集团鲍店煤矿是一座年设计能力300万吨的大型现代化矿井。
目前主要采用综采放顶煤开采技术。
顶煤硬度大、可放性差，顶煤滞后冒落、产生大块是造成顶煤回收率低的主要原因之一。
硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究目的和意义是：针对一些煤体强度大，节理裂隙不发育，顶煤中含夹矸，等条件下的放顶煤开采工作面，生产中存在的顶煤滞后冒落或产生大块堵住天窗，使顶煤不易放出等情况，采用“深孔预裂爆破技术”，在回采前进行顶煤预裂，并结合常压注水，提高顶煤可放行，从而提高顶煤回收率，减少采空区自燃发火，提高煤炭产量。
2.硬顶煤深孔预裂爆破机理在工作面顺槽内，沿工作面倾斜方向打爆破空与控制空；孔深50～100m，爆破孔直径为75mm，控制控直径为90mm，孔间距为8m左右。
通过爆破作用，炮孔周围产生直径为100～250mm的柱状粉碎圈带和一沿爆破孔与控制孔连心线方向长为8～10m的贯穿爆破裂缝带及次生的裂隙圈带。
爆破后，通过爆破孔向煤层注水，进一步扩大裂隙带几次生裂隙带的宽度；此外，在支架与矿压的反复作用下，使已经产生大量裂缝的顶煤进一步破碎。
这样，在放煤过程中，可以将硬顶煤顺利放出，达到提高工作面回采率与煤层注水的效果，减少采空区浮煤，防止自燃发火的目的。
深孔预裂爆破技术在坚硬顶板管理中的应用
深孔预裂爆破技术在坚硬顶板管理中的应用朱庄煤矿：许庭教程兴浩李俊民郭忠张坤1、引言煤层顶板的岩石强度与煤矿开采的关系密切，难冒顶板给煤矿的安全生产带来很大的安全隐患，如果采空区未冒顶板的面积过大，将会对工作面周围的人员和设备造成很大的威胁，一旦顶板大面积冒落，形成强烈的空气冲击波，造成人员伤亡和设备损毁，所以加强顶板管理对煤矿安全生产有着重要的意义。
对于难冒的煤层顶板，一般采取高压注水和深孔爆破的方法来弱化顶板，两者相比，深孔爆破弱化顶板的方法的效率较高2、深孔预裂爆破的作用机理爆破理论认为，埋入无限岩石中的炸药爆炸后，产生强冲击波和大量高温高压爆生气体。
由于爆炸压力远远超过介质的动抗压强度，使得炮孔周围一定范围内的介质被强烈压缩、粉碎，形成压缩粉碎区；在该区内有相当一部分爆破能量消耗在对介质的过度破碎上，然后冲击波透射到介质内部，以应力波形式向岩体内部传播。
在应力波作用下，介质质点产生径向位移，在靠近压缩区的介质中产生径向压缩和切向拉伸。
当切向拉伸应力超过介质的动抗拉强度时会产生径向裂隙，并随应力波的传播而扩展。
当应力波衰减到低于介质抗拉强度时,裂隙便停止扩展。
在应力波向前传播的同时，爆生气体紧随其后迅速膨胀，进入由应力波产生的径向裂隙中；由于气体的尖劈作用，裂隙继续扩展。
随着裂隙的不断扩展,爆生气体膨胀，气体压力迅速降低；当压力降到一定程度时，积蓄在介质中的弹性能就会释放出来，形成卸载波，并向炮孔中心方向传播，使介质内部产生环向裂隙。
径向裂隙和环向裂隙互相交叉而形成的区域称为裂隙区。
当应力波进一步向前传播时，已经衰减到不足以使介质产生破坏，而只能使介质质点产生振动，以地震波的形式传播，直至消失。
应力波过后，爆生气体产生准静态应力场，并楔入空腔壁上已张开的裂隙中，在裂隙尖端产生应力集中，使裂隙进一步扩展。
在裂隙扩展过程中,爆生气体首先进入张开宽度大、较平直、对气体楔入阻力小的大裂隙中，然后再进入与之连通的小裂隙中，直到其压力降到不足以使裂隙继续扩展为止。
深孔预裂爆破在坚硬顶板工作面中的应用
深孔预裂爆破在坚硬顶板工作面中的应用杜利伟【摘要】基于某矿8935试验综放工作面的坚硬顶板条件,对比分析实施顶板预裂爆破后顶板变化情况及来压特征的变化情况.经分析可知:8935工作面直接项的初次垮落步距平均22.0 m,基本顶的初次来压步距为46.5 m,基本顶初次来压期间的矿压显现非常明显;实施了深孔预裂爆破措施后,直接顶初次垮落步距减小至13.2m,基本顶初次来压步距降低为34.5 m,基本顶的矿压显现非常不明显,初次来压期间煤壁平整,顶煤碎裂掉落,也没有出现移架困难与支架不接顶等问题.【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2017(041)005【总页数】3页(P8-10)【关键词】预裂爆破;坚硬顶板;矿压显现;初次垮落步距;初次来压步距【作者】杜利伟【作者单位】西山煤电集团公司官地矿,山西太原030200【正文语种】中文【中图分类】TD327.2煤矿开采过程中，煤层坚硬顶板在回采初期极易因顶板不垮落、不断裂而出现大面积悬顶。
随着工作面的推进，大面积顶板突然垮落，一方面会冲击破坏支架，另一方面会挤出采空区的CO和CH4等有害气体，造成工作面的瓦斯超限，甚至引发煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等事故。
如果采用的是放顶煤开采，还会造成顶煤严重破碎，进而引起支架不接顶、移架较难以及工作面漏风等一系列问题。
因此，为了保证回采工作面的安全生产，必须对坚硬顶板进行弱化处理，确保其合理垮落。
试验工作面是某矿8935工作面，在煤田的向斜西部，大致呈单斜构造，北西高，南东低，局部呈一小向斜构造。
开采11#和12#煤层，煤层厚4.9～9.0 m，平均7.5 m；煤层结构简单，煤层倾角1°～8°，平均2.4°；煤层赋存稳定。
采用综放开采，采3.2 m，放4.3 m. 直接顶为灰白细砂岩，主要成分为石英和长石，含少量云母，厚0～3.26 m. 直接顶较坚硬，泥质胶结，呈水平层理，底部渐变为粉砂岩。
综采工作面深孔爆破强制放顶的应用
综采工作面深孔爆破强制放顶的应用[摘要]预裂爆破工程可减少老顶初次来压步距过大造成的灾害。
论文针对峻德煤矿3号层顶板特性，制定综采工作面上隅角强制放顶方案，采用深孔预裂爆破，提高了爆破效果，大幅地降低了初次来压的强度和初次来压形成冲击地压的可能性，达到综采面安全回采的目的。
[关键词]综采面深孔爆破炮眼布置放顶中图分类号：e932.4 文献标识码：b 文章编号：1009-914x（2013）23-0035-01正文：峻德煤矿三水平北3层三四区一段煤层的赋存条件好，顶板属稳定型。
综采工作面设备大多为引进设备，工作面长一般在180m以上，初次来压步距较长，三水平北3层三四区一段煤层曾发生过冲击地压伤人事故。
为了缩短初次来压步距，减少老顶初次来压时的自然冒落面积，降低初次来压的强度和初次来压形成冲击地压的可能性，以及减小对工作面人员、设备、通风设施的威胁与破坏，而根据顶板结构组织实施了深孔预裂爆破，总结出一些切实可行的方法。
本文主要介绍峻德煤矿三水平北3层三四区一段综采面的放顶情况。
1 地质条件3号煤层地质构造基本形态为单一倾斜构造，煤平均厚度为3.38m。
顶板属稳定型，直接顶为3.0m～15.0m深灰色粉砂岩，老顶为50m的灰色含砾粗砂岩，底板为30m的灰色细砂岩（见图1）。
综采工作面为走向长壁布置，工作面长187m，推进长度690m。
2 基本原则及方案设计2.1 基本原则以破坏顶板的完整性为前提，对初次来压期间的顶板实施有效控制，使其尽早垮落，不至于工作面推进超过有害垮落位置；根据直接顶、老顶的厚度，设计放顶有效方案，尽可能使其符合顶板岩层断裂失稳运动的效果；充分利用矿压显现规律，科学控制顶板；顶板处理高度的确定，应满足冒落的岩石充满或基本充满采空区，对上覆岩层起支撑或垫层作用，使其具有良好的稳定性。
同时，破坏老顶的完整性，使上覆岩层较易垮落，从而减弱了顶板垮落的冲击强度。
2.2 方案设计以三水平北3层三四区一段综采工作面上隅角强制放顶采用深孔爆破为例，工作面推进7米停滞1个月后（回采另一个工作面），上出口及工作面上部7米（120-124组支架）顶板未冒落，采取措施：炮眼布置在切眼处上出口中部依次沿切眼排开，孔底间距5m，“一”字型分布，共布置3个炮眼，其中孔深13m的1个，孔深12.4m 的1个，孔深13.6m的14个，终孔位置距煤层顶板6米。
超前深孔预裂爆破强制放顶技术在潘二矿A组煤首采面的应用
超前深孔预裂爆破强制放顶技术在潘二矿A组煤首采面的应用【摘要】针对潘二煤矿3煤首采工作面初采期间坚硬厚层砂岩顶板的冒落问题，计算机模拟工作面顶板初次放顶步距为50-55m，加之首采面为大采高工作面且推进快，初次来压步距大，存在严重安全威胁，为确保安全回采，决定在初采阶段采用超前深孔预裂爆破技术对顶板进行强制放顶。
现场应用表明，采取深孔预裂爆破强制放顶，减小了初次来压对工作面的影响，保障了安全回采。
【关键词】首采面；深孔预裂爆破；强制放顶在煤矿生产过程中，采煤工作面顶板事故时有发生，尤其是工作面初采期间的厚层坚硬顶板完整、不易冒落，随着工作面的推进，造成采空区悬顶面积不断扩大，工作面设备所承受的压力也不断加大，当采空区大面积瞬间垮落时，极易形成冲击压和飓风，给设备和人员造成巨大威胁；而且容易造成瓦斯瞬间涌出，导致瓦斯事故发生。
潘二矿A组煤首采面11223工作面初采期间就存在采高大，直接顶为厚层坚硬顶板，同时还有瓦斯威胁等特点；因此，采取深孔预裂爆破强制放顶技术来缩短工作面初次来压步距，减少采空区悬顶面积，尽快充填采空区，解决工作面初次来压的威胁，是保障工作面顺利推进的前提。
1 概况1.1 首采面地质与开采条件首采面11223工作面位于潘二矿东一采区，是淮矿集团潘谢新区首个A组煤大采高工作面，于2013年8月投产。
该工作面可采走向长1470m，倾斜长180m，煤层厚度1.6m～13.4m，平均6米，煤层结构复杂，可采储量约203万吨。
上顺槽标高为-460.1～-498.6m，下顺槽标高为-500.1～-554.8m。
工作面倾角为6～28°，平均18°，切眼平均倾角14°。
11223工作面位处突出危险区内，瓦斯涌出主要来源于3、1煤层，预计回采期间瓦斯绝对涌出量36.41m3/min。
工作面开采底板灰岩最大涌水量为59.13m3/h，顶板砂岩最大涌水量为17.8m3/h，合计76.93m3/h。
综放工作面初采前顶板深孔预裂爆破技术
收稿日期：２０１８?０６?１２作者简介：原文波（１９７２－），男，山西潞城人，助理工程师，从事生产技术工作。
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１８．１１．０２５综放工作面初采前顶板深孔预裂爆破技术原文波（潞安环能股份公司漳村煤矿，山西长治 ０４６０３２）摘 要：为解决综放工作面初次回采时大面积悬顶的问题，针对漳村煤矿３号煤层２５０５工作面实际情况，运用深孔预裂爆破技术，提前破坏顶板的完整性，使顶板悬露面积显著减小，顶板初次垮落步距进一步缩小，实现了对坚硬顶板的有效控制，进而防止或减弱这种大面积顶板来压隐患，保障了煤矿的安全高效生产。
关键词：综放工作面；深孔预裂爆破；来压步距中图分类号：ＴＤ７１２．６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０１８）１１?００５９?０２ 在煤矿生产过程中，顶板事故占有较大比率，尤其是顶板坚硬、完整、不易冒落的煤层，综采工作面初采期间，由于一般采取自然垮落法，随着工作面的推进，造成采空区悬顶面积不断扩大，当采空区大面积瞬间垮落时极易形成飓风和冲击压，造成人员伤亡和设备损坏［１］。
因此有必要采取措施促进老顶及早垮落。
目前坚硬顶板处理方法主要有注水弱化法和爆破弱化法两种［２］。
注水弱化坚硬顶板法一般用于顶板岩石吸水性较强，并使顶板强度显著降低的情形。
顶板爆破预裂具有适用范围广，操作简便等优点。
针对漳村煤矿２５０５工作面顶板的物理力学性质以及工作面现场情况，确定使用爆破预裂的的方法弱化顶板。
同时采用爆破预裂技术也可以提前回收顶煤，对防治工作面上、下隅角瓦斯超限以及防止初采期间顶板和顶煤大面积垮落时导致的工作面瓦斯超限都有一定的现实意义。
１ 工作面开采地质及技术条件漳村煤矿２５０５工作面采用综采低位放顶煤机械化采煤方法，顶板管理为全部垮落法。
工作面煤层平均厚度５．９１ｍ，其中采煤机滚筒割煤（３．０±０．１）ｍ，放煤厚度２．９１ｍ，滚筒截深０．８ｍ。
深孔预裂爆破坚硬顶板提高初采采出率的研究
深孔预裂爆破坚硬顶板提高初采采出率的研究发布时间：2021-06-09T07:37:20.307Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年4期作者：赵迎旗[导读] 在煤矿生产中，发生顶板灾害会对井下安全造成极大的影响，延误巷道掘进进程。
宏大爆破工程集团有限责任公司广东省广州市 511300摘要：通过对综放工作面基本情况的分析，针对综放工作面厚煤层坚硬顶板在开采过程中容易发生垮落的现象，制定了深孔预裂爆破方案，通过对炮爆破技术参数、爆破孔位置以及爆破时间和方式的详细计算，确定了针对坚硬顶板深孔预裂爆破的详细技术方案，进行了实际应用。
现场应用分析发现，所设计的方案符合工程应用需要。
关键词：综放工作面；坚硬顶板；深孔预裂爆破引言在煤矿生产中，发生顶板灾害会对井下安全造成极大的影响，延误巷道掘进进程。
特别是在具有坚硬顶板的综放工作面，在煤炭回采之后形成的悬漏顶板造成的垮落事故对井下安全构成极大的威胁。
对于坚硬顶板，排除隐患可以采取对顶板进行切割的方式，这样强制放顶的方式可以彻底消除冒落的风险。
同时，采用切割顶板可以减少巷道围岩所承受的外界应力作用，使巷道更加稳定，对巷道日常维护以及提高井下作业效率都有帮助。
基于以上分析，现13020综放工作面为了防止顶板垮落事故发生，采用深孔预裂爆破方式对顶板进行处理，解决了工作面面临的采空区顶板垮落风险，对于井下生产具有积极作用。
而在工作面正常回采期间，对顶板可以不使用爆破预裂技术。
1工程概况煤矿13020综放工作面位于13采区下山西翼，为首采面，该工作面东部为13采区下山，北部是任岗断层，西部是井田边界，南部是未开采区域。
该工作面开采山西组二1煤层，煤层平均厚度7.2m，倾角18°~22°，走向长430m，倾斜长150m。
煤层无直接顶，基本顶为中粒砂岩组成的坚硬底板，岩性致密坚硬、难冒落，坚硬顶板平均厚度36.1m，岩石单向抗压强度为89MPa。
煤层为松散煤层，硬度系数f=0.3~0.5。
对深孔预裂爆破提高综放面初采率问题的研究
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图 １ 基 本 顶 细 粒 砂 岩 Ｘ射 线衍 射 图谱
２深 孔预 裂爆破 参数 的确 定 炮孔 间距 。弱化 坚硬顶 板 主要是 利用 爆破 形成
切顶最合适 ， 装药不耦合系数 Ｋ ＝ ｄ ｂ ／ ｄ ｃ ＝ ７ ５ ／ ６ ０ ＝ １ ． ２ ５ 。 装药 方式 。装 药时先 用炮 棍把 起爆 药卷 送 到孔
第２ ７ 卷
第１ 期
・
煤 电技术研 究 ・
对深孔预裂爆破提高综放面初采率问题的研究
沈 玉旭
（ 山西煤炭管理干部学 院 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ６ ）
【 摘
要 】本文通过对唐安煤矿 ３ ４ ０ ７ 工作面地质条件分析 ， 确定深孔预裂爆破的参数 ， 采用 Ｕ Ｄ Ｅ Ｃ软件数值模拟
孔 间距定 为 ３ ． ５ ｍ。
射 图谱 。 可知 ， 矿物成分含量依次为石英 ７ ８ ％， 石英 ， 而石 英节 理 不 发育 ， 难溶 于水 。因此 ， 唐安矿 不 易采用 注水 弱化 的
炮孑 Ｌ 长度。爆破后顶板跨落的矸石应该充满采
综 放开 采 ， 全 部垮 落法 管理顶 板 。 工 作面长 １ ７ ４ ． ５ ｍ， 布置 Ｚ Ｆ ７ ２ ０ ０ ／ １ ７ ／ ３ ３支架 ， 采煤机截深 ０ ． ８ ｍ， 一 采 一 放， 机 采高度 ３ ． ０ ｍ ４ － ０ ． １ ｍ， 放顶 煤厚 度 ２ ． ８ ｍ。 直 接顶 为 泥 岩 ， 性软 ， 泥 质 细粒 结 构 ； 基 本顶 为 细砂岩， 中粒 结构 ， 坚硬 ， 致 密 。直接 底为 粉砂 岩 ， 节 理 缝 隙发育 ， 完 整性较 好 。基本 底 为砂 质泥岩 ， 性 软
深孔预裂爆破在综采面坚硬顶板控制中的应用
马兰煤 矿 １ ８ ５ ０ ６工 作 面 主采 ８号 煤 ， 设 计 采 高
３ ． ８ ｍ， 煤 层倾 角 ３～ ８ 。 。工作 面采 用 综采 一 次 采全 高 开采 ， 倾 向长 １ ８ ６ ｎ ｌ ， 顶板 为 泥质 灰 岩 、 石 灰岩 ， 厚
度为 ８ ． ７ ５ ｍ左 右 ， 抗压强度 为 ８ ． ７～５ ８ ． ８ ＭＰ ａ ， 较 为坚硬 ； 底板 为砂 质 泥 岩 、 粉砂岩 ， 厚度为 ３ ． ５ ｍ 左 右 。一般抗 压 强度大 于 ５ ＭＰ ａ ， 属 软弱 岩层 。 ２ ． ２ 现场参 数 的确定
因此 ， 为 了保 证 回采 工作 面 的生产 安全 ， 必须 对 坚 硬顶 板 进 行 弱 化 处 理 ， 确 保 其 合 理 垮 落 Ｊ 。目
前， 工程 中的顶 板弱 化 方 法 主 要 有 注水 弱 化 和 爆 破
弱化 ， 而对 于致 密坚 硬 、 吸水性 差 的顶板 只 能采 用爆
总 第２ １ ６期
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５— ２ ７ ９ ８ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ８ ． ０ １ ９
深孔 预 裂 爆 破 在 综 采 面 坚硬 顶板 控 制 中 的应 用
刘春 波
（ 西 山煤 电集 团公 司 马 兰煤 矿， 山西 太原 摘 ０ ３ ０ ２ ０ ５ ）
本次研 究 在确 定 顶 板 处 理 高度 时 ， 应 该 兼 顾 基
ห้องสมุดไป่ตู้
本 顶 岩层 的弯 曲下 沉 量 ， 因此 弱化 顶 板 的合 理 高 度
可通 过下式 计算 得 出 ：
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破 的方 法 。 顶 板 爆 破 弱 化 参 数 多 是 依 据 现 场 经
过大落差断层深孔预裂爆破合理孔距研究
第17卷第6期2017年2月1671—1815(2017)06-0163-04科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 17 No. 6 Feb. 2017©2017 Sci. Tech. Engrg.过大落差断层深孔预裂爆破合理孔距研究吴帅1李廷春“贾绪路2张治高3(山东科技大学、山东省土木工程防灾减灾重点实验室1 ,青岛266590 ;山东管理学院2,济南250100;山东新巨龙能源有限责任公司3,菏泽274918)摘要针对新巨龙煤矿2302N工作面过大落差断层问题，对深孔预裂爆破合理孔距进行研究。
基于相关研究，阐述了深孔 预裂爆破裂隙区的作用机理和发育规律，分析了深孔预裂爆破裂隙区的计算方法，提出了根据深孔预裂爆破裂隙区贯通并部 分重叠确定孔距的方法;通过数值模拟，分析了爆破后裂隙区的扩展和重叠情况，结合理论计算最终将试验区炮孔间距确定 为1.5 m。
经现场试验。
取得了较好的爆破效果，验证了选取孔距方法的合理性，极大提高了工作面过断层的效率。
关键词深孔预裂爆破 合理孔距 数值模拟 现场试验中图法分类号TD235.33; 文献标志码A大落差断层作为煤矿开采过程中较常见的地质 构造，对采煤工作面正常推采造成诸多困难，严重制 约了煤矿高产高效[1]。
预掘爆破巷超前深孔预裂 爆破过大落差断层技术，是通过预掘探巷探明断层 产状，采用预裂爆破法在断层内部形成松动区，最终 达到快速、高效过断层的新技术。
在深孔预裂爆破 技术中，炮孔间距的合理性直接决定了爆破效果的 好坏，许多专家也进行了相关的研究。
吴兆华[2]基 于预裂爆破裂隙扩展机理和裂隙圈范围的计算，提 出深孔预裂爆破合理的炮孔间距。
田鹏[3]从理论 上对深孔预裂爆破炮孔内部裂隙扩展范围进行研 究。
吴晓峰[4]通过爆炸应力波理论，探讨了预裂爆 破裂缝扩展的机理及炮孔间距的设计方法。
张袁 娟[5]利用非显性软件LS-DYNA对爆破过程中不同 炮孔间距进行数值模拟，对孔距模拟提供了参考。
19-深孔预裂爆破技术在综采面初次放顶中的应用-2016年第6期
深孔预裂爆破技术在综采面初次放顶中的应用胡滨1，梁小兴2，王有发2，蔚文忠2，杨清泉2（1.煤炭科学研究总院开采研究分院，北京100013； 2.陕西省何家塔煤矿，陕西神木719315）［摘要］为解决坚硬顶板在回采工作面初采时的技术难题，采用深孔预裂爆破技术进行工作面初次放顶的工业性试验。
试验结果表明：深孔预裂爆破技术强制爆落的煤岩块基本可以充满支架后方的采空区，改变了顶板力学结构，有效减弱顶板初次来压时的动载冲击作用，避免飓风的形成，为类似条件下的煤层顶板控制提供了参考。
［关键词］深孔预裂爆破；初次放顶；坚硬难垮顶板［中图分类号］TD327.23［文献标识码］A［文章编号］1006-6225（2016）06-0054-03First Ｒoof Caving in Fully Mechanized Coal Face with Deep Hole Presplitting BlastingHU Bin 1，LIANG Xiao-xing 2，WANG You-fa 2，WEI Wen-zhong 2，YANG Qing-quan 2（1.Mining Institute ，China Coal Ｒesearch Institute ，Beijing 100013，China ； 2.Shaanxi Province Hejiata Coal Mine ，Shenmu 719315，China ）Abstract ：In order to solve the difficulty problem of harden roof during the first mining of working face ，the industrial experiment of first roof caving of working face with deep hole presplitting blasting was processed ，the experimental results showed that the goaf behind supports could be filled fully with coal and rock blocks that appeared after deep hole presplitting blasting ，then the mechanical structur-al of roof was changed ，dynamic loading impacting was decreased effectively of first pressure of roof ，hurricane in mine was stopped ，it references for roof control in similar situation.Key words ：deep hole presplitting blasting ；first roof caving ；harden and difficult caving roof［收稿日期］2016－05－28［DOI ］10.13532/11－3677/td.2016.06.015［基金项目］国家自然科学基金煤炭联合基金重点项目：基于煤矿井下综合应力场的煤岩动力灾害预测与控制基础研究（U1261211）［作者简介］胡滨（1985－），男，山东宁阳人，硕士，工程师，主要从事岩石力学与巷道支护技术等方面的研究工作。
技术经验深孔预裂爆破强制放顶技术的应用
技术经验深孔预裂爆破强制放顶技术的应用前言在现代工程建设中，爆破技术已经成为了很重要的一部分。
然而，不同的爆破技术有不同的适用条件，既有优劣之分，也有限制性之别。
而本文将介绍的技术，深孔预裂爆破强制放顶技术，在某些情况下则是整个爆破过程的关键，因为它能够帮助工程师们完成功能组件的爆破。
深孔预裂爆破的定义深孔预裂爆破是指在正式爆破过程之前，首先先在准备爆破的岩体内部钻入一定的预裂孔，并在这些预裂孔内注入一定的装药量。
预裂孔有着越来越长的趋势，一般情况下，其深度可达到十几到几十米。
在装药后，再进行喷水冷却或空气冷却工作，并做好其他可能对强制放顶产生的不良影响的预防工作。
在这一工序完毕之后，正式进入爆破爆炸的操作步骤。
深孔预裂爆破强制放顶技术的定义在深孔预裂爆破过程中，装药的方式有两种，第一种是正式爆破时所采用的装药方式，第二种则是深孔预裂爆破时所先行的装药方式。
如果在正式爆破操作之前，就发现了一些问题，如岩体内部存在一些偏硬的组分，或者一些硬质层，那么就可以采取深孔预裂爆破强制放顶技术。
具体操作方法是，先将爆炸装药分配到相应的深孔预裂孔内，同时控制装药量以及深孔预裂孔之间的距离。
在爆破作业时，深孔预裂孔中所放置的爆炸均匀分布，并且保持一定的药量，以确保在爆破过程中爆炸出的石片快速向上升空，进而形成一段比较大的挤压区域。
同时，在预裂孔注药过程中，还需要注入一种特殊的碎屑松动剂，以满足岩石膨胀特性。
在具体的强制放顶工作过程中，则需要严格控制爆炸的时间和效果，以达到强制放顶的目的。
深孔预裂爆破强制放顶技术的优点1.深孔预裂爆破强制放顶技术中，所有的预裂孔、爆炸和放顶工作都可以由人工全面控制，因此，无需借助现代化的设备，工程师可以轻松地实现控制工作。
2.不需要过多的爆破安装设备和市场上的其他高容量设备，因此成本较低。
3.在一些特定的条件下，深孔预裂爆破强制放顶是必要的，它能够快速地将硬质层/偏硬的组分破坏，为正式爆炸作业做好铺垫。
深孔预裂爆破在综采强制放顶中的应用及效果
深孔预裂爆破在综采强制放顶中的应用及效果摘要：工作面初采过程中，采用深孔预裂爆破工艺，能更好地破坏顶板的稳定及完整性，减少初次来压步距，避免老顶初次来压对综采工作面支架造成严重损坏，形成飓风，保证初次来压期间工作面的安全生产。
关键词：深孔预裂爆破；强制放顶；初采一、工作面概况12206工作面为陕西省神木市天瑞煤矿2-2上煤层综采工作面之一，煤层埋深33-172m，巷道掘进时均沿煤层的顶底板掘进；煤层老顶主要为厚层状细粒砂岩，次为中粒砂岩，属块状结构；顶板以直接顶为主，岩性主要为泥岩、泥质粉砂岩及薄层状细粒砂岩、粉砂岩等以粉砂质泥岩为主，属层状结构，一般厚度大于6m，最大厚度8m，裂隙不发育，抗压强度为14.26～19.89Mpa；伪顶主要为炭质泥岩。
属于中等稳定顶板。
煤层底板以粉砂岩为主，次为细粒砂岩、泥岩、砂质泥岩，一般不产生底鼓及变形现象，属中硬类底板。
12206工作面长度200m，回采长度1007m；自南向北推进，平均煤厚2.2m，煤层倾角0～5°。
工作面切眼采用矩形断面锚网和锚索联合支护，切眼净宽7500mm，净高2600mm，净断面积18.2m2。
二、初采强制放顶工艺的选用根据本矿井开采经验及矿井矿压资料，工作面初次来压步距一般为55-70m，工作面初次来压顶板垮落时，对工作面支架瞬间冲击力强，容易形成飓风，为缓解老顶初次来压的巨大载荷及人员、设备安全，故需考虑对顶板进行弱化处理，减小初次来压步距，使顶板尽早垮落，来保证工作面初采时的安全生产。
顶板弱化处理应主要以破坏顶板稳定性、完整性为前提，结合本矿地质资料，根据直接顶及老顶的厚度对放顶方案进行深孔爆破设计，确保放顶效果，深孔爆破技术有液态二氧化碳致裂技术、炸药预裂爆破、水力扩孔、水力压裂等，由于本矿井属于低瓦斯矿井，无瓦斯涌出、突出，顶板稳定，结合各种爆破技术的优缺点及经济性，故选用炸药深孔预裂爆破技术对顶板进行弱化处理。
深孔预裂爆破技术在强制放顶中的应用
深孔预裂爆破技术在强制放顶中的应用摘要：采煤工作面顶板经常遇到坚硬的顶板，不易垮落，如果不及时处理，容易造成各类安全事故，给安全采煤工作造成不利的影响，文章针对坚硬、完整、不易垮落煤层顶板综放工作面,如何利用深孔预裂爆破强制放顶技术进行强制放顶进行了有益探索,也为同类条件工作面处理顶板提供可借鉴作用。
关键词：深孔预裂；爆破技术；强制放顶在煤矿生产过程中，顶板事故占有较大比例，尤其是煤层顶板坚硬、不易垮落、大倾角煤层的回采工作面初采。
由于一般都采用自然垮落法，随着工作面的推进，采空区悬顶面积不断扩大，当采空区顶板大面积瞬间垮落时极易形成飓风和冲击压，造成人员伤亡、财产丢失和设备损坏，更严重的问题是容易造成瓦斯瞬间涌出，诱发瓦斯重特大事故。
因此，如何缩短回采工作面顶板初次来压的步距，减小采空区悬顶面积，尽快充填采空区，是解决回采工作面初次垮落的重要课题。
1 概况某工作面由于煤层顶板坚硬，底部为细粒结构，上部矿物颗粒增大，含有中砂颗粒，局部层理发育，层理之间赋存薄层状泥岩夹层。
抗压强度70.7～80.7/79.45MPa，抗拉强度 3.56～4.2/3.87 MPa。
由于煤层砂岩顶板较厚，且强度较高，根据顶板岩石力学测试结果，单轴抗压强度最大达到100MPa，预计初次来压步距为45m左右。
为了保证工作面安全生产，应对工作面砂岩顶板进行深孔爆破强制放顶。
2放顶基本原则以破坏顶板的完整性为前提，根据直接顶、老顶的厚度及岩性特点设计放顶方案。
在工作面的上回风巷施工钻孔，采用深孔爆破技术，对初次来压期间的顶板设施有效控制，尽可能使冒落的矸石充填或基本充满采空区，对上覆岩层起支撑或垫层作用，达到使其随采随落的目的；同时破坏顶板的完整性，使上覆岩层较容易垮落，从而减弱了顶板垮落的冲击强度，大大减少采空区有害气体积存空间，从而降低因顶板垮落而造成瓦斯的瞬间涌出及顶板较大面积垮落而形成冲击力的可能性。
3强制放顶技术方案3.1强制放顶方案设计3.1.1切眼爆破钻孔设计从上下端头煤壁向外5m、6.5m、8m布置三个炮眼，炮眼距离底板不小于2m。
神州煤业初采前深孔预裂爆破顶板弱化技术研究
神州煤业初采前深孔预裂爆破顶板弱化技术研究
张峥嵘
【期刊名称】《山西煤炭》
【年(卷),期】2022(42)2
【摘要】以神州煤业下组煤8102工作面为背景,采用理论分析与现场实验相结合的方法,对初采前工作面顶板深孔预裂爆破弱化技术进行了研究。
结果表明,工作面92%的液压支架载荷显著升高,8102工作面推进约8 m时,工作面中部顶板开始垮落;在推进至18 m时,机头、机尾处的顶板基本全部垮落,老顶初次来压步距均保持在8~15 m,顶板弱化效果良好。
该研究对类似条件下的工作面初采前顶板弱化具有借鉴意义。
【总页数】7页(P47-53)
【作者】张峥嵘
【作者单位】吕梁职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD823
【相关文献】
1.超前深孔预裂爆破弱化采煤工作面顶板及瓦斯治理技术研究
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3.坚硬顶板综采面初采深孔预裂爆破技术研究
4.基于深孔预裂爆破的工作面坚硬顶板弱化技术研究
5.大采高工作面回采初期深孔预裂爆破弱化顶板技术
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深孔预裂爆破在工作面过大落差断层中应用
深孔预裂爆破在工作面过大落差断层中应用回采工作面过断层难易程度与开采煤层厚度、顶底板岩性、断层产状以及开采条件等相关，现阶段针对大落差断层（落差20～50m），采面一般采取跳采方式，但是这种方式需要掘进新的切眼、回采设备需要搬家，耗时费力。
采用深孔预裂爆破技术，为采面平推硬过大落差提供了一种可选方案，但是深孔爆破技術应用过程中也存在爆破孔施工精度低、爆破振动影响围岩以及封堵要求高等问题，采取合理的技术措施，可以有效降低上述问题对采面影响。
文中就对深孔预裂爆破过断层技术在回采工作面过断层应用实践进行分析，以期能为其他矿井类似情况提供一定借鉴。
1工程概况山西某矿2303回采工作面走向2360m，斜长268.4m，根据回采巷道、切眼掘机揭露地质资料显示，采面开采的3号煤层厚度在4.2～10.8m，平均7.6m，煤层倾角介于4°～11°，顶底板岩性见图1。
采面推进至2×32导线点北侧40m位置时会揭露FD6断层（H=10.3m∠70°），具体采面揭露断层见图2，根据前期地质勘探资料，断层在2303采面内延伸长度约为430m，对采面生产造成较大影响。
由于3号煤层为矿井主采煤层，且煤层厚度平均在7.6m，若直接舍弃断层影响附近煤层，势必会造成宝贵的煤炭资源浪费，且影响矿井正常生产。
通过综合分析，矿井决定采用深孔爆破技术过FD6断层。
2深孔爆破技术方案2.1爆破区域划分根据2303揭露的FD6断层参数，并依据断层对回采工作面开采影响程度差异，将采面过断层划分为A、B、C三个区域。
其中A区域位于2×32探孔北38m～12m，长度约为26m，可以具体细化成A1～A3三个区域;B区域北侧为A区域边界，南侧为探巷2号终止处，长度约53m，可以具体细化成B1～B5五个区域，A、B区域内的爆破孔均布置在2303下平巷。
C区域北侧为B区域边界，南侧为探巷1号与FD6断层交汇处，长度约73m，可以具体细化成C1～C6五个区域，其中由于C3～C6范围内断层对采面影响较小，因此不需要爆破。
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平衡 状态 。新 平衡 形 成 以后 ， 这 种状 态 的老顶 可 看成一 端 固支一 端 简支 ， 其 所 受 的剪 力 和弯 矩 如 图 ４所 示 ，
该力 学模 型 如 图 ５所 示［ ８ ］ 。
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限跨 距 ， ｍ。
为 防止 初采工 作 面老顶 出现大 面积 悬顶 的现 象 ， 回采之 前预 先在 切 眼顶板 内布 置深入 老 顶 的钻 孔 ， 实施 深孔 爆破 预 裂 。老顶 岩梁 支撑 预裂 后 ， 内部产 生 大小不 等 的多条 裂 纹 ， 老顶 一 端 的力 矩 约束 解 除 ， 重新 形 成
言
（ ａ ） 剪 力
（ ｂ ） 弯 矩
图 ４ 一 端 固支 一 端 简 支 岩 梁 剪 力和 弯 矩 图
Ｆｉ ｇ． ４ Ｓｈ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｄ ｂｅ ｎｄｉ ｎｇ ｍ ｏｍ ｅ ｎ ｔ ｄｉ ａ ｇｒ ａ ｍ ｏｆ ｔ ｈｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ｂｅ ａ ｍ ｏｎｅ ｅ ｎｄ ｃ ｌ ａ ｍｐ ｅ ｄ ｏ ｎｅ ｅ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍ ｐｌ ｙ ｓ ｕ ｐｐ ｏｒ ｔ ｅ ｄ
Ｉ － Ｉ剖 面图
图 ２ 两端 固支 岩 梁 受 力 分 析 图 图１ 老 顶岩 梁 力 学模 型 图
Ｆｉ ｇ．１ Ｒｏ ｃ ｋ ｂ ｅ ａ ｍ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｃ ａ ｌ ｍ ｏｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｒ ｏ ｏ ｆ Ｆｉ ｇ ．２ Ｓｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｉ ｇｕｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｒ ｏｃ ｋ ｂｅ ａ ｍ ｃ ｌ ａ ｍｐ ｅ ｄ ａ ｔ ｂｏｔ ｈ ｅ ｎｄ ｓ
山东科描 大学
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２ 第 ０ １ ３ ３ ２ 年 卷第 １ ２ 月 ６ 期
Ｖ Ｄ ｏ ｅ １ ｃ ． ３ ２ Ｏ Ｎ １ ３ ｏ ６
求高 ， 破坏 顶板 的Байду номын сангаас期 长 ， 影 响工作 面推进 速度 ， 因此 该 法在 国内至 今 未得 到 广泛 应用 ； 与高 压 注水 弱 化 顶板 技术 相 比 ， 爆 破 弱化具 有周期 短 、 效 果 明显 的特 点 ， 是 目前控 制 顶板 垮 落步 距 的主 要措 施 。本 研究 采 用 深孔 预裂 技术 ， 初 采前 对老 顶进行 预裂 ， 破坏 其 内部 的完 整性 ， 以达到 缩短 老顶极 限跨距 的 目的 ， 从 而消 除或 减弱 老顶 大面积 垮落 带来 的安全 隐患＿ ５ ］ 。 初采 工作 面未 实施 深孔 预裂 的老顶 处于 两端 固支 的状 态 ； 深孔预裂 后 老顶一 端 的约 束力矩 被解 除 ， 该 岩
黄 辉 等 深 孔 预 裂 对 初 采 面 老 顶 极 限 跨 距 的 影 响研 究
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ
梁力 学模 型变成一 端 固支一 端简支 。本研 究在 老顶岩 梁 力学 模 型 的基 础 上 ， 计 算 并 比较 两种 状 态 下老 顶 的
极 限跨 距 ， 理论上 分析深 孔 预裂 的实 施效果 ； 利 用某矿 Ｓ ６ — ２工作 面老顶 极 限跨 距 的现场 实测数 据 ， 得 出深 孔 预裂 的具体 现场实 施效果 ， 从 而验证 深孔 预裂技 术对 缩短 老顶极 限跨距 的作 用 。
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（ ａ ） 剪 力
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图３ 两 端 固 支 岩 梁 剪 力 和弯 矩 图
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从 图 ５中简 支 梁 的 受力 状 态 分 析 图 ， 可 得 平 衡
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时， 岩层 将在 该处 拉裂 。因此 老顶两 端 固支状 态 下断裂 时 的极 限跨距 为
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（ １ ）
其中： ｈ一 老顶 的厚 度 ， ｍ； Ｒ 一 老顶 的抗拉 强 度极 限 ， ＭＰ ａ ； ｑ 一 加 与 老顶 上 的 载荷 ， ｋ Ｐ ａ ； Ｌ 一 老 顶 的极
１ 极 限 跨 距 的计 算
初采 工作 面在 完成开 切 眼后 ， 工 作面切 眼周 围煤 岩体 均未 受 到扰动 ， 老顶 内部 结 构完 整 ， 可 以近 似 地将 其看成 一连 续介质 。回采期 间悬顶 距离 大 的老顶 一 般具 有强 度 高 、 厚度大、 完整 性 好 等特 点 ， 这样 的老顶 岩梁在 断裂 前变形 量很小 ， 可 以忽 略不计 ； 加之 老顶对 上覆 岩层 的支撑 压力分 布广 泛 ， 产 生应力 集 中程度低 ， 故 采用 均布 载荷就 可 以满 足工 程实 践 中计算 的需 要 。老顶 的岩梁 力学模 型 如 图 １ 所示。
未实 施深孔 预裂 时 ， 切 眼上 方顶板 被周 围实体 煤支 撑 ， 两端 受 到周 围煤 体 的力 矩 约束 ， 此 状 态下 的 老顶
岩梁 模型 可看成 两端 固支 梁 。对该 力 学模型 受力分 析 如 图 ２ 所示 ， 其所 受 的剪 力 和 弯矩 如 图 ３所示 。一 般
情况 下 ， 采用老 顶极 限抗拉 强度作 为计 算和 校核老 顶极 限跨距 的判据 ， 当岩梁 的正应力 达 到该处 的抗拉 极 限