基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種采煤工藝，尤其是涉及一種基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚 煤層采煤工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 放頂煤采煤法是在開(kāi)采厚煤層時(shí)，沿煤層的底板或煤層某一厚度范圍內(nèi)的底部布 置一個(gè)采高為2m~3m的采煤工作面，用綜合機(jī)械化方式進(jìn)行回采，利用礦山壓力的作用或 輔以松動(dòng)爆破等方法，使頂煤破碎成散體后，由支架后方或上方的"放煤窗口 "放出，并由刮 板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出工作面。結(jié)合圖1-1和圖1-2,目前對(duì)急傾斜特厚煤層（煤層傾角45°以上 且煤層厚度8m以上的煤層）進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，所采用的采煤工藝如下：首先，采煤工作面1-1停 止生產(chǎn)，并利用巖石電鉆在所采用工作面支架1的上方打眼；之后，人工利用炮棍裝填乳化 炸藥，并利用炮棍人工封孔；然后，起爆并進(jìn)行爆破；最后，待炮煙散去后工作面恢復(fù)采煤、 放煤，這樣便完成一個(gè)采煤工作循環(huán)，采煤工作面1-1向前推進(jìn)，此處采煤工作面1-1為采 用采煤機(jī)1-2開(kāi)采的機(jī)采工作面；然后，按照上述打眼、裝藥、封孔、爆破、采煤和放煤的工 序完成下一個(gè)采煤工作循環(huán)。但采用現(xiàn)有采煤工藝進(jìn)行放頂煤開(kāi)采時(shí)，通常是在采煤工作 面布設(shè)前后兩排炮眼，每排炮眼均包括多個(gè)由左至右布設(shè)的炮眼，兩排炮眼呈交錯(cuò)布設(shè)且 二者分別為前排炮眼2-1和位于所述前排炮眼后側(cè)的后排炮眼2-2,其中后排炮眼2-2位 于工作面支架1上方，前排炮眼2-1位于工作面支架1的前側(cè)上方；各炮眼內(nèi)均采用乳化炸 藥，裝藥結(jié)構(gòu)采用反向裝藥，六節(jié)大藥為一組，配一節(jié)引藥，每節(jié)引藥裝一發(fā)雷管，引藥雷管 線(xiàn)采用并聯(lián)方式連接；封孔采用與藥卷同規(guī)格黃土卷；實(shí)際進(jìn)行起爆時(shí)，由左向右每3個(gè)炮 眼串聯(lián)起爆，起爆方式為打孔裝藥后推進(jìn)一刀后放炮。實(shí)際施工過(guò)程中，上述采煤工藝存在 以下問(wèn)題：第一、工作面回采率較低，安全隱患多，煤炭資源損失大；第二、生產(chǎn)工序錯(cuò)雜， 無(wú)法保障生產(chǎn)的持續(xù)性和推進(jìn)速度；第三、生產(chǎn)工序沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，作業(yè)效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于頂煤 超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝，其工藝步驟簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且開(kāi)采效率高、工作 面回采率高、使用效果好，能解決現(xiàn)有采煤工藝存在的工藝復(fù)雜、工作面回采率較低、安全 隱患多、開(kāi)采效率低等問(wèn)題。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于頂煤超前預(yù)爆弱化的 急傾斜特厚煤層采煤工藝，所開(kāi)采的急傾斜特厚煤層為煤層傾角45°以上且煤層厚度8m 以上的煤層，其特征在于：沿煤層走向由后向前分多個(gè)開(kāi)采節(jié)段對(duì)所述急傾斜特厚煤層進(jìn) 行開(kāi)采，多個(gè)所述開(kāi)采節(jié)段的開(kāi)采方法均相同且其沿煤層走向上的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，其中L= 30m~50m;對(duì)所述急傾斜特厚煤層的一個(gè)開(kāi)采節(jié)段進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，過(guò)程如下：
[0005] 步驟一、巷道施工：在當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段的下部左右兩側(cè)分別施工一個(gè)通風(fēng)巷道，兩個(gè) 所述通風(fēng)巷道分別為進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷；
[0006] 步驟二、頂煤超前預(yù)爆弱化：對(duì)當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段進(jìn)行頂煤超前預(yù)爆弱化，過(guò)程如下：
[0007] 步驟201、需爆破煤層確定：根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段回采過(guò)程中所留護(hù)頂 煤層的厚度和工作面回采高度，對(duì)當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段的需爆破煤層的頂?shù)撞扛叨确謩e進(jìn)行確 定；
[0008] 當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段的回采工作面上方的頂煤由下至上分為護(hù)頂煤層、需爆破煤層和工 作面保護(hù)煤層三個(gè)煤層，所述需爆破煤層位于護(hù)頂煤層與工作面保護(hù)煤層之間；其中，當(dāng)前 開(kāi)采節(jié)段的回采工作面為當(dāng)前回采工作面；
[0009] 步驟202、炮孔鉆取：先沿工作面推進(jìn)方向在當(dāng)前回采工作面前方的需爆破煤層 上選取多個(gè)爆破面，多個(gè)所述爆破面由前至后布設(shè)且其均為與工作面推進(jìn)方向呈垂直布設(shè) 的平面，相鄰兩個(gè)所述爆破面之間的間距為3m~5m;多個(gè)所述爆破面包括多個(gè)第一爆破面 和多個(gè)第二爆破面，所述第一爆破面與所述第二爆破面呈交錯(cuò)布設(shè)；之后，采用鉆機(jī)從步驟 一中施工完成的進(jìn)風(fēng)巷，由后向前在每個(gè)所述第一爆破面上鉆取多個(gè)第一炮孔，并由后向 前在每個(gè)所述第二爆破面上鉆取多個(gè)第二炮孔，多個(gè)所述第一炮孔呈扇形布設(shè)且其沿逆時(shí) 針?lè)较蛴珊笙蚯斑M(jìn)行布設(shè)，多個(gè)所述第二炮孔呈扇形布設(shè)且其沿逆時(shí)針?lè)较蛴珊笙蚯斑M(jìn)行 布設(shè)；所述第一炮孔和第二炮孔均為從后向前逐漸向上傾斜的炮孔；因而，所述第一炮孔7 和第二炮孔8均為從進(jìn)風(fēng)巷3由后向前鉆入需爆破煤層9的炮孔；
[0010] 步驟203、裝藥及封孔：向步驟202中所有第一炮孔和所有第二炮孔的內(nèi)側(cè)上部均 裝填炸藥，所述第一炮孔和第二炮孔內(nèi)裝填炸藥的節(jié)段均為裝藥段；裝藥完成后，對(duì)各第一 炮孔和各第二炮孔分別進(jìn)行封孔；
[0011] 所述第一炮孔和第二炮孔的裝藥段均位于需爆破煤層內(nèi)；
[0012] 步驟204、第一次爆破：沿工作面推進(jìn)方向，由后向前起爆多個(gè)所述第一爆破面上 的第一炮孔，對(duì)當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段的需爆破煤層進(jìn)行第一次爆破；
[0013] 步驟205、第二次爆破：沿工作面推進(jìn)方向，由后向前起爆多個(gè)所述第二爆破面上 的第二炮孔，對(duì)當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段的需爆破煤層進(jìn)行第二次爆破；
[0014] 步驟三、煤層開(kāi)采：按照放頂煤開(kāi)采方法且沿煤層走向由前向后對(duì)當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段 進(jìn)行回采，直至完成當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段的開(kāi)采過(guò)程；
[0015] 步驟四、下一個(gè)開(kāi)采節(jié)段開(kāi)采：按照步驟一至步驟三中所述的方法，對(duì)下一個(gè)開(kāi)采 節(jié)段進(jìn)行開(kāi)采；
[0016] 步驟五、多次重復(fù)步驟四，直至完成所述急傾斜特厚煤層的全部開(kāi)采過(guò)程。
[0017] 上述基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝，其特征是：步驟202中 所述第一炮孔和第二炮孔的孔徑均為①100mm~①120mm。
[0018] 上述基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝，其特征是：步驟202 中進(jìn)行炮孔鉆取時(shí)，采用ZDY-800型鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔；步驟203中進(jìn)行裝藥及封孔時(shí)，采用 BCJ-5型裝藥機(jī)進(jìn)行正向裝藥，采用BQF-100封孔器進(jìn)行封孔。
[0019] 上述基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝，其特征是：步驟201中 進(jìn)行需爆破煤層位置確定之前，先對(duì)當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段的超前預(yù)爆區(qū)域進(jìn)行確定；
[0020] 對(duì)當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段的超前預(yù)爆區(qū)域進(jìn)行確定時(shí)，根據(jù)當(dāng)前回采工作面的采動(dòng)影響范 圍對(duì)所述超前預(yù)爆區(qū)域的前后端位置進(jìn)行確定；
[0021] 所述超前預(yù)爆區(qū)域位于當(dāng)前回采工作面前方且其沿工作面推進(jìn)方向上的長(zhǎng)度L0 =L-L，所述超前預(yù)爆區(qū)域的前后端與當(dāng)前回采工作面的距離分別為L(zhǎng)和U其中，1 ^為當(dāng) 前回采工作面的采動(dòng)影響范圍沿工作面推進(jìn)方向上的長(zhǎng)度；
[0022] 步驟202中多個(gè)所述爆破面均位于所述超前預(yù)爆區(qū)域內(nèi)。
[0023] 上述基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝，其特征是：步驟三中由 前向后對(duì)當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，所述進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷的內(nèi)側(cè)均留有一個(gè)護(hù)巷煤柱，所 述超前預(yù)爆區(qū)域位于兩個(gè)所述護(hù)巷煤柱之間；
[0024]對(duì)當(dāng)前開(kāi)采節(jié)段的超前預(yù)爆區(qū)域進(jìn)行確定時(shí)，還需根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng) 巷內(nèi)側(cè)所留護(hù)巷煤柱的寬度，對(duì)所述超前預(yù)爆區(qū)域的兩側(cè)邊界線(xiàn)進(jìn)行確定；所述超前預(yù)爆 區(qū)域的兩側(cè)邊界線(xiàn)分別為邊界線(xiàn)L1和邊界線(xiàn)L2,其中邊界線(xiàn)L1為靠近進(jìn)風(fēng)巷一側(cè)的邊界 線(xiàn)，邊界線(xiàn)L2為靠近回風(fēng)巷一側(cè)的邊界線(xiàn)。
[0025] 上述基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝，其特征是：對(duì)當(dāng)前回采 工作面的采動(dòng)影響范圍進(jìn)行確定時(shí)，先對(duì)當(dāng)前回采工作面前方煤體的支承壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)采動(dòng)影響范圍進(jìn)行確定；所述超前預(yù)爆區(qū)域?yàn)橹С袎毫ψ兓椒€(wěn)且支承 壓力變化幅度小于〇? 5MPa的應(yīng)力平衡區(qū)域，所述采動(dòng)影響范圍為支承壓力變化劇烈且支 承壓力變化幅度不小于〇? 5MPa的區(qū)域；
[0026]對(duì)當(dāng)前回采工作面前方煤體的支承壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，通過(guò)布設(shè)在當(dāng)前回采工作面 前方煤體內(nèi)的多個(gè)頂板壓力監(jiān)測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0027] 上述基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝，其特征是：所述的1。= 8m~12m〇
[0028] 上述基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝，其特征是：步驟202中 多個(gè)所述第一爆破面上鉆取的第一炮孔的數(shù)量和各第一炮孔的布設(shè)位置與結(jié)構(gòu)均相同，多 個(gè)所述第二爆破面上鉆取的第二炮孔的數(shù)量和各第二炮孔的布設(shè)位置與結(jié)構(gòu)均相同，所述 第一爆破面上鉆取的第一炮孔與所述第二爆破面上鉆取的第二炮孔呈交錯(cuò)布設(shè)；
[0029] 每個(gè)所述第一爆破面上鉆取第一炮孔的數(shù)量均為四個(gè)，四個(gè)所述第一炮孔沿逆時(shí) 針?lè)较蛴珊笙蚯胺謩e為1#炮孔、3#炮孔、5#炮孔和7#炮孔，所述1#炮孔、3#炮孔、5#炮孔 和7#炮孔與水平面之間的夾角分別為Al、A3、A5和A7 ;
[0030] 每個(gè)所述第二爆破面上鉆取第二炮孔的數(shù)量均為四個(gè)，四個(gè)所述第二炮孔沿逆時(shí) 針?lè)较蛴珊笙蚯胺謩e為2#炮孔、4#炮孔、6#炮孔和8#炮孔，所述2#炮孔、4#炮孔、6#炮孔 和8#炮孔與水平面之間的夾角分別為A2、A4、A6和A8 ;其中，Al>A2 >A3 >A4 >A5 > A6 >A7 >A8。
[0031] 上述基于頂煤超前預(yù)爆弱化的急傾斜特厚煤層采煤工藝，其特征是：所述的1#炮 孔、2#炮孔、3#炮孔、4#炮孔、5#炮孔和6#炮孔的頂端均與需爆破煤層的頂部相平齊，所述 1#炮孔、2#炮孔、3#炮孔、4#炮孔、5#炮孔、6#炮孔和7#炮孔的裝藥段均位于所述超前預(yù) 爆區(qū)域的兩側(cè)邊界線(xiàn)之間，1#炮孔的裝藥段頂端位于2#炮孔的裝藥段底端前側(cè)，2#炮孔的 裝藥段頂端位于3#炮孔的裝藥段底端前側(cè)，3#炮孔的裝藥段頂端位于4#炮孔的裝藥段底 端前側(cè)，4#炮孔的裝藥段頂端位于5#炮孔的裝藥段底端前側(cè)，5#炮孔的裝藥段頂端位于6# 炮孔的裝藥段底端前側(cè)，6#炮孔的裝藥段頂端位于7#炮孔的裝藥段底端前側(cè)；1#炮孔