坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究及应用

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深孔预裂爆破在综采面坚硬顶板控制中的应用

马兰煤矿１８５０６工作面主采８号煤，设计采高
３．８ｍ，煤层倾角３～８。。工作面采用综采一次采全高开采，倾向长１８６ｎｌ，顶板为泥质灰岩、石灰岩，厚
度为８．７５ｍ左右，抗压强度为８．７～５８．８ＭＰａ，较为坚硬；底板为砂质泥岩、粉砂岩，厚度为３．５ｍ左右。一般抗压强度大于５ＭＰａ，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２１６期
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５— ２７９８．２０１７．０８．０１９
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０３０２０５）
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：
＝
破的方法。顶板爆破弱化参数多是依据现场经

综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究

综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究
孟令新
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】井工煤矿进行煤炭开采时,采煤工作面的矿压显现主要受工作面上方顶板的影响,特别是坚硬顶板,影响更大。

坚硬顶板造成的综采工作面采空区顶板悬顶面积过大对综采工作面的矿压显现及安全生产有很大影响。

回采过程中,坚硬顶板不能随着工作面向前推进及时垮落,会形成大面积悬顶,如果大面积顶板突然垮落,不仅会砸毁设备,破坏工作面,还会产生强烈的冲击波,造成人员伤亡,形成矿难。

为了防治井下采煤时坚硬顶板突然垮落造成的安全隐患,塬林煤矿根据W1-108工作面实际情况,决定采用深孔预裂爆破强制放顶技术。

【总页数】4页(P80-83)
【作者】孟令新
【作者单位】锡林郭勒盟能源管理综合行政执法支队
【正文语种】中文
【中图分类】TD235
【相关文献】
1.新集二矿211113综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术与实践
2.超前深孔预裂爆破技术在综采工作面坚硬顶板管理中的研究与应用
3.深孔预裂爆破技术在中细砂岩
巨厚坚硬顶板综采工作面的应用4.坚硬顶板综采面初采深孔预裂爆破技术研究5.综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究
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浅析预裂爆破在综采工作面坚硬顶板当中的具体应用

浅析预裂爆破在综采工作面坚硬顶板当中的具体应用摘要:本文以山西凌志达煤业有限公司15号煤层首采工作面坚硬顶板为主要研究对象,提出了坚硬顶板的预裂软化设计方案。

同时,对坚硬顶板预裂软化的数值做了模拟分析,为15号煤层安全开采提供理论和技术支撑。

关键词:预裂爆破综采工作面坚硬顶板具体应用坚硬顶板分为直接顶板和老顶。

在对坚硬难冒顶板的煤层进行开采的时候,采空区很容易出现大面积的悬顶,而且当悬顶的面积超过自身的极限之后,顶板就会冒落,进而导致剧烈的动力现象。

如果在相对集中的短时间里发生大面积的顶板冒落,那么就会对回采的工作面支护造成不可估量的破坏,并瞬间排除已采空间的空气,使之形成不同程度的风暴,给设备与工作人员带来损害,甚至还会牵连附近的巷道与矿井。

所以,必须对工作面的坚硬顶板采取一定的安全防治措施,避免工作人员与设备受到严重性损害,同时还要保证工作面可以安全的进行正常的回采。

下面本文就对坚硬顶板的预裂软化设计方案进行简要概述,其中包括顶板预裂的方案研究与顶板预裂钻孔的相关预裂爆破方案分析。

1、坚硬顶板的预裂软化设计方案由于坚硬顶板的强度很高,而且节理和裂隙不发育,所以具有自稳性强与整体性好等特点。

但是在开采的过程这些特点却容易造成大面积的悬顶。

所以,为了减少该类隐患,必须对顶板做一些处理以改变其物理力学的性质,减小顶板的悬露面积,保证施工安全。

通常所采用的办法就是爆破弱化,即人为地利用爆破方法将顶板切断,进而使具有一定厚度的顶板冒落转换为矸石垫层[1]。

这样就可以减小顶板垮落的面积,缓解顶板垮落时所产生的巨大冲击力;此外,矸石垫层还可以减少顶板冒落时所带来的冲击波与风暴。

现在爆破弱化的常用方法有步距深孔爆破、浅孔放顶、地面深孔放顶和超前深孔的预裂爆破等。

结合15#煤的具体情况,以及以往的工作经验,对15号煤层首采工作面的初采采用超前深孔的预裂爆破方式来处理其顶板。

比较具体的做法就是,在工作面的顺槽与切眼内向的顶板上打深孔,对顶板的完整性进行预先破坏。

深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及应用

深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及应用随着矿山开采深度的不断加深，冲击地压防治已经成为矿山安全生产中的一项重要工作。

深孔预裂爆破技术作为一种高效的矿山冲击地压防治措施，广泛应用于矿山工程中。

本文将介绍深孔预裂爆破技术在冲击地压防治中的实践及其应用。

一、深孔预裂爆破技术的原理和特点深孔预裂爆破技术是在深孔爆破技术的基础上发展而来的。

它采用长孔、大孔径的爆破装置，通过深孔装置在矿体内进行预裂，形成裂缝，从而达到加强矿体稳定的目的。

深孔预裂爆破技术有以下特点：1.爆炸效果明显：通过深孔爆破装置进行预裂，形成的裂缝能够明显增加矿体的裂隙系数，进而减少矿体强度，使其在开采过程中更易崩落。

2.能耗低：深孔预裂爆破技术由于采用的是长孔、大孔径的爆破装置，能耗相对低，同时爆炸效果却十分明显。

3.安全性高：深孔预裂爆破技术采用的是长孔、大孔径的爆破装置，安全性相对较高，同时对周边环境的影响也比较小。

二、实践应用深孔预裂爆破技术在矿山工程中的应用十分广泛。

通常，深孔预裂爆破技术主要用于岩体控制、地下采矿、空洞支撑以及控制冲击地压等方面。

1.岩体控制采用深孔预裂爆破技术，能够有效地改变岩体裂隙、降低岩体强度，从而实现对岩体的有效控制。

在开采硬岩时，采用深孔预裂爆破技术能够显著提高采矿效率，并且能够减轻岩石的破碎程度，从而降低采石过程中对环境的影响。

2.地下采矿在地下采矿的过程中，深孔预裂爆破技术也十分实用。

采用深孔预裂爆破技术能够降低开采强度，从而降低地压的影响，减小岩体的应力集中，保障矿工的安全。

3.空洞支撑在地下空洞支撑的过程中，深孔预裂爆破技术也可以发挥重要的作用。

采用深孔预裂爆破技术，能够使矿体形成合适的裂缝，进而减少空洞支撑时对矿体的影响，降低矿井的崩塌风险。

4.控制冲击地压采用深孔预裂爆破技术，能够显著地改变煤体的应力分布，使其失稳，进而达到控制冲击地压的目的。

同时，深孔预裂爆破技术还能够加速煤层瓦斯及煤粉的排出，有效避免煤矿灾害的发生。

坚硬顶板水力压裂切顶卸压技术研究及应用

坚硬顶板水力压裂切顶卸压技术研究及应用摘要：我国国土辽阔，有着丰富的能源储量，但能源分布呈现的整体趋势为多煤贫油少气，其中化石能源（煤炭资源）在我国能源主体中占据极其重要的地位。

我国煤炭资源虽然储量丰富，但整体赋存条件复杂，约有四成的煤层存在坚硬顶板问题。

坚硬顶板是指巷道顶板由坚硬岩性岩层组成，在矿井正常开采过程中，由于坚硬顶板的存在，使得巷道变形严重，同时对留煤柱开采的矿山，由于坚硬顶板的存在，造成留设煤柱宽度大幅度增加，严重浪费煤炭资源。

目前我国最常用的治理方法为切顶卸压，切顶的方法可分为爆破切顶、聚能切顶和水力压裂切顶三种。

此前众多的学者对爆破切顶及聚能切顶作过研究，对水力压裂切顶方案研究较少，因此本文对水力压裂进行研究。

关键词：坚硬顶板；水力压裂；卸压技术；应用；引言随着矿井的开采年限不断增加，覆存较为简单的煤层逐步减小，煤矿资源开采的重点逐步向着覆存条件较为复杂的煤层转化。

坚硬顶板是矿井开采目前面临的重要难题，我国约一半左右的煤层存在坚硬顶板问题，由于顶板岩性较为坚硬，使得采空区顶板极难垮落，并形成大面积的悬顶，大面积的悬顶一旦发生垮落极易造成层工作面冲击地压，同时为了保证巷道的稳定性，在留煤柱开采的巷道，大面积的悬顶使得煤柱留设宽度大幅增加，造成严重的资源浪费，在无煤柱开采的矿井，大面积的悬顶同样需要投入较大的资金来维护巷道的稳定性，所以对坚硬顶板的治理成为了一个热门的课题。

1水力压裂切顶机理水力压裂切顶卸压是指通过布置钻孔垂深为煤层到老顶岩层的距离、一定间距的钻孔切槽，在采空区侧上覆岩层预制切缝，钻孔注入高压水，采取“定点分层压裂”工艺，受高压水作用产生裂隙并控制裂纹在岩层中的扩展方向，在顶板形成一个“准破裂面”，同时破坏上覆岩层岩石的强度和完整性。

工作面回采时，采场发生周期来压，采空区顶板发生垮落，上覆岩层沿着预制的“准破裂面”断裂，即上覆岩层沿着切缝方向切断垮落岩层与回采巷道上方顶板的连接关系，减小回采巷道上覆岩层在采空区形成的悬顶距，从而减轻回采时超前支承压力对回采巷道的影响，降低回采巷道维护难度。

研究深部开采中沿空留巷坚硬顶板预裂爆破技术

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当代化工研究 Modem Chemical Research
技术应用与研究
2020 • 01
研究深部开采中沿空留巷坚硬顶板预裂爆破技术
*吴建刚 (山西焦煤集团西山煤电镇城底矿山西 030203)
摘耍：近几年，我国对煤炭资源的需求量不断增多，煤炭资源餉开采范围不断扩大，这在一定程度上也加大煤炭资源的开采难度.在煤
which, to a certain extent, has also increased the difficulty ofmining coal resources. In theprocess ofcoal mining, the research on the hard roofpre-splitting blasting technology ofgob-side entry retaining in deep mining should be strengthened, so as to ensure the smoothprogress ofcoal mining andprovide rich high-quality resourcesforpeople.
⑴技术方案预爆裂技术方案爆裂的内容主要体现在以下两个方面： ① 超前倾向深孔放顶爆破技术该项技术在应用时，就是在顶板岩层处开展相应的施
2020 • 01
技术应用与研究
当代化工研究 Modem Chemical Research
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I/
工作业。具体施工时，要先开展长钻孔作业，完成该项作业后，在开展相应爆破作业，通过该处理方式，可以在顶板岩层处形成弱化带，回采作业可以在工作上实现，如果在具体作业开展期间，工作面上受外界因素影响出现了裂隙，此时，发生人工爆裂现象，这将会出现强烈的相互影响，这一情况存在，会造成沿空巷道顶板结构出现波动，从而降低了工作面四周应力峰值，最终实现对顶板的控制。

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。

大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用

第29卷　第5期2009年9月西安科技大学学报JO URN AL OF X I ′AN U N I VERSI TY OF S C I ENCE A N D TECHN OLOG YVol .29　No 15Sept 12009 文章编号:1672-9315(2009)05-0510-05　大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用　3周登辉1,伍永平2,解盘石2(1.新疆焦煤集团有限责任公司,新疆乌鲁木齐830025;2.西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054)摘　要:新疆焦煤集团2130平硐煤层大倾角煤层顶板坚硬,易形成大面积悬露,严重影响矿井安全生产,本文运用物理相似材料模拟实验和三维数值模拟研究手段,分析研究了坚硬顶板预爆破弱化顶板变形破坏规律,并结合坚硬顶板深孔超前预爆破机理,提出了“非等长多炮孔、非均匀大药量、高层位低震动”坚硬顶板超前爆破弱化方法,实现对坚硬顶板进行控制性处理,降低顶板强度,消除顶板大面积悬露和冒落产生的冲击性矿压显现和由此导致的工作面围岩灾变隐患。

关键词:大倾角;坚硬顶板;超前预爆破技术;深孔中图分类号:T D 235 文献标志码:A坚硬顶板是指厚度较大,强度高(单向抗压强度>80MPa ),整体性(完整性)较好的煤层顶板岩层。

其特点是开采后工作面顶板大面积悬露,不易自然垮落,而一旦出现垮落,则波及范围巨大,形成局部“飓风”或“矿震”,导致突发性灾害事故,我国先后试验了深孔、中深孔滞后爆破强制放顶、高压注水等技术,对坚硬顶板进行弱化处理,同时采用煤柱支撑、区域充填、区域切顶、提高工作面支护系统支护强度和刚度等方法和技术,在缓倾斜煤层开采中取得了一定的效果。

新疆艾维尔沟矿区是典型大倾角硬顶软底软弱煤层[1～8],其顶板坚硬,也曾出现过大面积悬露的坚硬顶板突然垮落而导致的工作面安全生产事故,如何实现大倾角煤层坚硬顶板下的安全开采问题,为矿方亟待解决的问题。

深孔预裂坚硬顶板技术在冲击地压防治中的应用

２３工作面结束时防灭火处理．
氮管与气体观测孔。每隔７ｄ用ＫＳ一２０管色谱Ｓ１０束检测系统对密闭内气体成分抽取样分析，预报采空区自然发火情况。
３１０Ｎ综采工作面防灭火处理效果３１
在工作面距停采线３ｍ时埋设 பைடு நூலகம்寸注氮管路，０在停采工作面上、下隅角设置矸石袋墙，当推采至停采线时对采空区注氮１ｈ工作面撤除完毕后，置永久密２；设闭墙，下平巷密闭墙体预留注浆管、注氮管、水Ｕ型放
ｌ４９
童瞧晨科技
２１年期０１第５
２ｍ的步距布置扇形深孑，０Ｌ每排布置９个深孔，用普采
况来判断深孔爆破断裂效果，观测孔布置２个，分别在１、｝８、＃的中间，＃２｝＃９孔和观测孑与１、＃Ｌ１＃２孔间距相等，观测孔２与８、＃＃９孔间距相等，爆破效果非常明显。
・收稿日期：０１— １４２１０ —２
作者简介：许让标（９８）男，０８１７一，２０年毕业于山东科技大学采
矿工程专业，现任兖矿集团济三煤矿防注工区区长，助理工程师。
图１炮眼布置图
端头浮煤，提高煤炭资源回收率；加快推进度；用注采氮方式、煤体高压长壁注水防灭火；常使用矿井安全正监测系统，严格执行自然发火预测预报制度，当发现有ＣＯ气体出现时采取黄泥灌浆进行防灭火。、
根据自然发火预测预报表统计，３１１０Ｎ综采工作

深孔爆破在煤矿砂岩顶板中的应用研究

深孔爆破在煤矿砂岩顶板中的应用研究目前，关于坚硬顶板的具体处理方法主要包含：深孔爆破弱化坚硬顶板技术、强制放顶技术、定向水力致裂技术以及注水弱化技术。

和煤矿实际情况相结合，使用深孔爆破弱化坚硬顶板技术，可以提前的对方煤层顶板实施相应的爆破，从而在顶板当中实现预先制造弱结构面，对顶板的具体物理力学性质进行降低，这样就可以阻止垮落现象的出现。

关键字：深孔爆破;煤矿;砂岩顶板;应用研究引言关于深部煤层的具体开采，厚硬顶板把支架压死以及压坏的情况是经常出现的，并且厚硬顶板具备：强度高，整体性好以及冒落困难等特点，如果不能对其进行及时的处理，非常容易出现大面积的悬顶情况，会发生垮落危险，因此，保障深孔预裂爆破技术的有效性是非常必要的。

1深孔爆破在煤矿砂岩顶板中的应用分析1.1顶板深孔爆破预裂原理1025工作面顶板深孔爆破预裂的理论依据为：利用深孔中预装的炸药爆炸时在其孔周围产生的冲击波、压缩应力波和爆生气体，它们共同作用在顶板岩体内而形成空腔、裂隙圈、压缩圈以及震动区。

裂隙圈在高压爆生气体的膨胀挤压和回复，压缩应力波压缩及高温等基础上，非常容易出现较高的集中应力，如果应力集中和顶板岩石的具体应变强度相比较要大时，那么岩石的质点会出现位移，进而会出现纵横交错的裂隙。

纵横交错的裂隙可以使得岩体的整体性得到减弱，岩体内的层理以及裂隙得到增加，进而会对岩体的整体性结构造成破坏，最终板顺利垮落。

1.2爆破预裂孔参数的具体设计关于1025工作面的爆破预裂孔在设计的过程中计划共设计为45个孔，3个炮眼合为一组，大致为15组。

预裂孔的设置在切眼内靠切眼后帮大致1.0～1.2m 的范围内（避开顶板锚杆以及锚索位置）。

沿工作面开切眼方向的同一剖面之内，炮眼向机头方向的大致倾角为34°，深度大致为25m，组内3个炮眼之间的间距大致为5m，相邻炮眼的间距大致为10m。

保障炮眼底部到达相应的砂岩上层，装入药卷个数需要按照炮眼在砂岩当中的具体长度而定。

预裂爆破放顶技术在坚硬顶板综采面的应用

ＺｈｏｕＹｕｌｏｎｇ
（ＹｕｅｃｈａｎｇＰｒｏｊｅｃｔＤｅｐｔ．，ＨｕｏｚｈｏｕＣｏａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＧｒｏｕｐ，Ｌｉｎｆｅｎｇ，Ｓｈａｎｘｉ０３１６００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｏｏｆｏｆ１０５ｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃｏａｌｆａｃｅ，ＹｕｅｃｈａｎｇＣｏｌｌｉｅｒｙｉｓｈａｒｄｒｏｏｆｗｉｔｈＫ２ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ，ｐｒｏｔｏｄｙ－ａｋｏｎｏｖｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆ＞１２，ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ１２～１５ｍ．Ｉｎｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｃｅｓｓ，ｕｎｅａｓｉｌｙｃｒｏｓｓｅｄｒｏｏｆｌｅａｄｓｔＯｌａｒｇｅｃｏｎ— ｔｒｏｌｌｉｎｇｒｏｏｆａｒｅａ，ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｓｔｏｐｅ，ｄａｍａｇｅｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｓａｆｅｔｙａｃｃｉｄｅｎｔｓ．Ｓｏ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｃｔｕａ１ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆ１０５ｆａｃｅ，ｄｅｅｐｈｏｌｅｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｄｏｐｔｅｄｔＯｐｒｅｓｐｌｉｔｔｈｅｒｏｏｆｏｆｗｏｒｋｆａｃｅ．Ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｂｌａｓｔ — —ｈｏｌｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｅｐｈｏｌｅｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇｓｃｈｅｄｕｌｅａｎｄｅｘｐｏｕｎｄｓｐｏｉｎｔｓｆｏｒａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｄｅｅｐｈｏｌｅｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｂｉａｓ — ｉｎｒｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏａｌｗａｌｌｉｎ１０５ｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃｏａｌｆａｃｅｄｏｅｓｎｏｔｏｃｃｕｒｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇ，ｓｔｏｐｅｄｏｅｓｎｏｔｏｃｃｕｒｐｒｅｓｓｕｒｉｚｉｎｇｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔ，ｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｒｏｏｆｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｗｅａｋｅｎｉｎｇａｎｄｅｎｓｕｒｅｓｓａｆｅｔｙ

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。

采煤工作面初采坚硬顶板预裂软化技术应用

坚硬顶板预裂软化技术应用采煤工作面坚硬顶板难于垮落一直是国内外顶板控制中的一个难题。

有的初次垮落跨度达50m以上，冒落面积在3000m2以上，大面积的顶板在极短的时间内冒落，不仅对回采工作面支护产生严重的破坏，而且把已采空间的空气瞬间排出，形成巨大的风暴，对人员和设备造成严重损害，甚至对附近巷道乃至矿井破坏极大。

因此，对工作面的坚硬顶板采取相应的安全防治措施，对保证人员和设备免受严重的损害、工作面能够安全正常回采和企业的发展等都具有十分重要的意义。

目前，山西**煤业有限公司上组煤（3#煤）资源已接近枯竭，下阶段已开拓准备开采下组15号煤层。

文章以15号煤层首采工作面坚硬顶板为主要研究对象，研究坚硬顶板灾害发生的原因和规律，探索矿井坚硬顶板灾害防治技术，实现矿井顶板预裂软化、矿井顶板事故的防治与采掘生产安全的有机结合。

1、15号煤层围岩地质力学分析据井田内钻孔资料，区内15号煤层上部常因相变出现厚度0～2.36m，平均0.93m，从较大范围看呈透镜体状以泥岩为主的夹层，从而分叉产出所谓的14号煤层。

14（或15）号煤层直接顶板（也为老顶）为K2灰岩，厚度5.75～8.39m，平均6.78m，岩石多呈厚层状，紧硬，工程地质性能优良。

15号煤层底板以泥岩或黄铁矿泥岩为主，时夹细砂岩薄层及灰岩透镜体等。

15号（或14号）煤老顶及直接顶板K2灰岩的密度为2.59～2.71g/cm3，含水率为0.1～0.2%，饱和极限抗压强度为147.5～152.5MPa，为坚硬岩石，其抗拉强度为 4.2～4.8MPa，泊松比为0.20～0.22。

15号煤井巷围岩中的底板泥岩稳固性较差，顶板K2灰岩的稳定性较好，为坚硬顶板。

2、15号煤层坚硬顶板预裂软化技术理论分析2.1预裂爆破的目的针对15号煤层上覆坚硬顶板进行爆破预处理，顶板爆破可以提前预裂煤层上方厚层坚硬顶板，破坏顶板的整体性，人为控制局部老顶跨落步距，减小老顶悬臂梁跃度和悬顶面积，破坏顶板储能条件，防止或减少冲击地压的发生；顶板爆破可以利用炸药爆炸时的爆轰波破裂顶板，提前释放老顶岩层蓄积的部分弹性能，降低应力集中程度；顶板爆破可以提前对采空区顶板进行松动预裂，释放沿空侧顶板压力，能有效地降低侧向压力对实体煤侧的应力集中程度。

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随着现代化社会的不断发展，各行各业都在不断使用新的技术来提高效率和质量。

在建筑工程中，炸药爆破技术也是一项不可或缺的技术。

然而，传统的炸药爆破技术在一些场合下，难以胜任严苛的工程要求。

针对这一问题，技术经验深孔预裂爆破强制放顶技术应运而生，已经被广泛应用于建筑工程中。

技术经验深孔预裂爆破强制放顶技术是近年来特别针对硬、脆、坚等特殊地质情况下采用的爆破方案。

该技术利用炸药能够产生巨大能量的特性，采取预裂爆破的方式将岩石进行预分裂，从而达到炸药爆破效果的放顶。

由于该方法能够减少震动和声波产生，同时能够减少振动和噪音对周围环境的影响，因此广受建筑领域的推崇。

具体来说，该技术首先要进行地学资料的分析。

在确定爆破方案之后，需要对岩石进行机械参数测试，并针对不同的岩石类型以及硬度特性探测其最佳爆破方式。

随后，专业爆破人员根据具体情况进行精准的测量和钻孔，在预选取的孔内装入合适的爆炸物。

然后，通过采用精确定向的爆破技术对岩体进行预分裂，从而在炸药爆破的过程中，实现了最佳的爆炸效果。

相比于传统的炸药爆破技术，技术经验深孔预裂爆破强制放顶技术具有下列几点优势：1. 减少对周围环境和建筑物的影响。

由于该技术能够减少对周围环境的噪音、震动和振动等影响，因此对于需要建设在高密度人口区、已有建筑物周围的建筑工程尤其有用。

2. 提高岩石爆破的效率。

该技术通过预分裂的方式，提高了爆破效率，并且缩短了在岩石中开洞的时间，从而使得整个爆破过程变得更加高效。

3. 保障建筑工程建设质量。

该技术采用先进的测量和预测分析方法，能够针对具体的工作环境和工程要求，通过精准的爆破方式提高建筑工程的建设质量和安全性。

总的来说，技术经验深孔预裂爆破强制放顶技术的出现，极大地改善了传统炸药爆破技术的局限性和不足，成为了当今建筑工程中最为理想的爆破方式之一。

在未来的建筑工程中，该技术将会更加广泛地应用和深入挖掘。

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。

煤矿综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术

煤矿综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术随着科学技术的进步，安全问题越来越得到施工单位的重视，人们的安全觀念也在不断的提高，尤其是在煤矿行业这个艰苦行业，安全问题更应该放在第一位。

水、火、瓦斯、煤尘、顶板是煤矿常说的五大自然灾害。

顶板灾害是指煤矿巷道或采区顶上的岩层发生的各种垮塌或冒落事故。

坚硬顶板指的是直接顶很薄或基本上没有，煤层上直接覆盖的是坚硬的砂岩、砾岩，而且厚度很大。

在这类坚硬顶板下采煤后，可以形成几千平方米，甚至几万、几十万平方米的悬顶而不冒落。

但是一旦垮塌，会引起强烈的暴风冲击，引起地层强烈震动。

可将巷道和工作面摧毁，造成伤亡事故。

目前我国这方面的处理技术有高压注水技术、煤柱支撑技术、局部填充技术、局域切割技术、深空、中深空、滞后爆破放顶技术。

在这些技术中，预裂爆破技术能较快解决煤层开采后坚硬顶板悬露不垮的问题，也是目前处理坚硬顶板悬露不垮的主要技术手段。

在深孔预裂爆破的相关技术手段中，技术参考系数的选取，是爆破工作顺利进行的关键。

1顶板预裂爆破首先要根据施工场所的实际情况，确定好煤层孔，根据以往的操作经验和实际的理论计算，来进行综采面的爆破技术。

综采面坚硬顶板处理使用的是超前深孔预裂爆破技术，应该在工作面的顺槽或是特殊的巷道前方位置一定距离上向顶板打深孔，在爆破前事先破坏顶板的完整性。

直接顶冒落的情况，在工作面推进一定的距离后，工作面后方会有顶板初次垮落，此后会垮落得更为充分，所有的液压支架后部都会有冒落的石块填充。

经过预裂爆破的弱化，液压顶板后部冒落情况理想，冒落的石块可以把采空区基本上填充完整。

工作面使用预裂爆破技术爆破后，逐渐地减小了坚硬顶板对综采工作面的来压步距，实现了工作面的安全高效生产效果；通过对工作面的平均阻力数据统计表明，工作面的阻力达到一定程度时，有利于工作面的有效快速推进。

2深孔爆破预裂技术的机理为了避免发生压架事故，采用直接对煤层上方厚岩石层实施深孔爆破的技术，强制性地把厚岩石层爆破。

深孔预裂爆破技术在坚硬特厚煤层综放工作面的应用

深孔预裂爆破技术在坚硬特厚煤层综放工作面的应用介绍风水沟煤矿综放队施工6-3B东一片底分层综放工作面对顶煤进行深孔预裂爆破施工过程，克服了深孔装药困难，合理地布置深孔预裂爆破炮眼，不断优化装药结构和装药量，改进爆破工艺，保证了综放正常回采，大大地提高了综放工作面的回采率。

标签：深孔预裂爆破;坚硬特厚煤层;冒放性差1 综放工作面及煤体预爆区概况本工作面平均走向长310m，倾斜宽174m，斜面积53940m2。

本工作面地质储量51.4万吨;设计采出量18.5万吨;设计顶煤回收量31.2万吨，设计工作面回采率96.7%。

本工作面开采煤层为6-3B煤层，煤层最大厚度28.06m，最小厚度为27.81m，平均厚度27.93m，一、二、三、四、五分层平均动用20.5m，本分层剩余煤厚平均为7.5m。

煤层层理发育，倾角为16°-19°，平均18°容重为1.27t/m3。

6-3B煤层顶板主要为中砂岩，煤层底板为细砂岩，砂岩胶结性差，松散含水，易冒落，煤层地质构造简单。

风巷断面为2.6m×2.7m 11号工字钢支护，运输巷为4.0m×2.7m 11号工字钢支护。

由于我矿煤的硬度较大，况且因为开采区涉及一块煤柱，煤层厚度很大，为了避免顶煤难以放出及放顶煤的块度过大影响运输，本工作面决定采取煤层深孔预裂爆破技术。

煤体预爆区域为：6-3B东一片五分层回风道至本分层回风道之间的一块煤柱，宽度为40m，本试验段巷道长度为111.5m。

煤层厚度最大为27m，最小厚度为15m，平均厚度21m。

本煤柱深孔爆破试验段地质储量共计为21.3万吨。

为了回收此煤柱，在该试验段区域采用煤体深孔预裂爆破将其回收。

首先进行了六煤东工作面放顶煤体预裂爆破设计，在工作面煤层厚度较大的地段开掘中间巷，在中间巷和回风道施工煤体预爆破孔，进行预裂爆破。

2 施工工艺技术要求超前深孔松动爆破主要作用是：人为控制坚硬顶板冒落跨度和高度，减小顶板冒落面积。

浅埋煤层坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究

ｃｏｌｌａｐｓｅｃｒｅａｔｉｎｇｈｕｒｒｉｃａｎｅｗｉｔｈｈｕｇｅｉｍｐａｃｔｌｏａｄ．Ａｄｅｅｐｈｏｌｅｐｒｅｓｐｌｉｔｂｌａｓｔｉｎｇｓｃｈｅｍｅｂｅｆｏｒｅｉｆｒｓｔｒｏｏｆｃｏｌｌａｐｓｅｗａｓ
摘
要：针对神东煤田煤层埋藏浅、松散表土、顶板坚硬，工作面首采过程中顶板初次大面积
垮落易形成飓风的特点，提出了利用深孔预裂爆破技术破坏项板的完整性，减缓初次来压的破坏作
用。结合镜界煤矿３１１０９工作面浅埋坚硬顶板条件，利用岩层控制理论、爆破理论等，对初采工作面深孔预裂爆破参数及工艺进行研究。实践表明，放顶效果良好，取得了较好的技术经济效果。
ＤＯＵＦｅｎｇ — ｊｉ “
（ＪｉｎｊｉｅＣｏａｌＭｉｎｅ，ＳｈｅｎｈｕａＳｈｅｎｄｏｎｇＣｏａｌＧｒｏｕｐＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｙｕｌｉｎ７１９３１９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｉｎｇｒｍｉｎｉｎｇｏｆｓｈａｌｌｏｗ —ｂｕｒｉｅｄｓｅａｍｗｉｔｈｌｏｏｓｅｔｏｐｓｏｉｌ— ｈａｒｄ— ｔｈｉｎｂｅｄｒｏｃｋ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆ

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坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究及应用
综采工作面坚硬顶板突然大面积垮落带来的极大冲击力对支架和人员造成很大危害，严重威胁着煤矿的生产安全依托阳泉煤业有限公司国阳煤矿K8205
综放工作面，基于现有的爆炸断裂和损伤理论，重点开展了坚硬顶板深孔预裂爆破成缝机理和坚硬顶板断裂理论研究，探寻在爆炸应力波和爆生气体下作用下裂隙的扩展长度以及坚硬顶板的初次垮落步距和周期垮落步距，并通过数值模拟，比较炸药在V型刻槽爆破断裂模型切缝药包爆破断裂模型和不耦合装药爆破模型爆炸时炮孔壁压力变化，对切缝药包不耦合系数和切缝宽度经行了模拟，验证爆破设计中炮孔间距的准确性最终把现场收集到的监测数据经行分析，说明了爆破方案设计的有效性，本文的主要研究内容及结论如下：（1）明确地阐明了顶板深孔预裂爆破成缝的机理用爆炸应力波和爆生气体共同作用解释了爆破裂隙形成机理，揭露了问题的本质（2）通过对坚硬顶板的岩板与岩梁力学模型分析,得到了坚硬顶板岩板模型和岩梁模型的初次垮落步距和周期垮落步距的计算公式（3）根据现场实际情况选取建模参数，分别建立了V型刻槽爆破断裂模型切缝药包爆破断裂模型和不耦合装药爆破模型三种不同模型对比三种不同模型下炮孔壁压力发现，切缝药包定向断裂爆破与V型刻槽爆破相比爆破效果要好；对切缝药包不耦合系数和切缝宽度经行了模拟分析可得，当PVC管的厚度以及其它参数确定时，取径向不耦合系数为2.81，切缝宽度取6mm时，运用切缝药包爆破效果最好（4）当炮孔直径为75mm不耦合系数为1.25炮孔间距为5.5m时，对双炮孔爆破模型进行模拟分析根据不同时刻的应力云图和各个测点应力随时间的变化曲线可知，在两炮孔中间2.75m处，最大拉应力大于顶板岩石的抗拉强度，这说明两爆破孔间完全沟通,裂隙发育充分，从而证明了本次爆破设计炮孔间距选取5.5m是合理正确的（5）结合现场实际情况确定合理的爆破参数以及相关的安全技术措施，同时根据工作面液压支架阻力变化情况分析爆破放顶效果。