本发明具体为一种煤矿坚硬顶板分层爆破方法,解决了现有的坚硬顶板爆破技术不完善的问题。煤矿坚硬顶板分层爆破方法,包括以下步骤,在回采工作面顶板,利用液压或风动冲击钻机打出若干均布的钻孔,并沿钻孔钻出楔形槽预裂缝;把起爆药、炮土和木楔依次用木棍送入钻孔中,然后用锤打击木棍外端,使木楔在钻孔中卡紧;装炮土进行封孔,然后连接雷管到导爆索上,封泥,最后连接爆破网络,实施起爆。本发明利用竖直方向分层装药、开楔形槽预裂缝实现了坚硬顶板的分层爆破,工艺简单、具有可操作性、成本低、效益高、可消除顶板隐患,从而实现煤矿安全生产。
1.一种煤矿坚硬顶板分层爆破方法,其特征在于:包括以下步骤,(1)在回采工作面顶板(c),利用钻机打出若干均布的竖直钻孔(a),每个钻孔(a)的孔深为直接顶高度(e)与要求老顶裂断的高度(f)之和,且在老顶裂断的高度(f)范围内,钻孔(a)沿其纵深开有若干楔形槽预裂缝(b);(2)每个钻孔(a)进行装药,装药层数与楔形槽预裂缝(b)数量相同,每层装药长度与两个相邻楔形槽预裂缝(b)的间距相同,且保证楔形槽预裂缝(b)位于每层所装药的中间位置,装药步骤包括把起爆药、炮土和木楔(d)依次用木棍送入钻孔中,起爆药包括炸药和导爆索,利用木棍内端顶住木楔(d),然后用锤打击木棍外端,使木楔(d)在钻孔中卡紧,完成第一层装药;然后再按上述步骤完成第二层装药,同样用木楔(d)卡紧;重复上述步骤直到把钻孔(a)装满;(3)所有钻孔的装药都完成后,开始装炮土进行封孔,然后连接雷管到导爆索、封泥,最后连接爆破网络,实施起爆;步骤(1)中所述钻孔(a)是先利用普通钻头打一定深度,将普通钻头更换为两侧设有可伸缩式开槽刃的开槽钻头,钻出楔形槽预裂缝(b),然后再更换普通钻头再打一定深度,将普通钻头更换为开槽钻头,钻出楔形槽预裂缝(b);重复上述步骤,钻出设有若干楔形槽预裂缝(b)的钻孔(a);步骤(1)中所述钻孔侧壁的楔形槽预裂缝(b)是沿钻孔(a)纵深均布的;步骤(2)中所述木楔(d)具体由两块半圆柱状木楔尖端相对拼接而成;步骤(1)中所述钻孔(a)的孔径为Φ45mm、相邻两钻孔之间的距离为10~20m,钻孔(a)中相邻楔形槽预裂缝(b)之间的间距为2m。
2.根据权利要求1所述的煤矿坚硬顶板分层爆破方法,其特征在于:步骤(1)中的钻机采用液压或风动冲击钻机。技术领域
本发明涉及煤矿顶板的爆破方法,具体为一种煤矿坚硬顶板分层爆破方法。
背景技术
xa0某些矿区煤层赋存有着“两硬”显著特征,即煤层硬、顶板硬。坚硬顶板的控制技术一直是世界采矿界的难解之题。由于顶板坚硬、整体性强、顶板来压强度大、矿压显现强烈,从五、六十年代的大面积顶板来压到现在综合机械化开采的坚硬顶板悬顶,造成工作面顶板台阶下沉等压垮顶事故,严重的还会发生冲击地压现象,给安全生产带来严重的威胁。一般情况下控制顶板的方法,包括人工强制放顶、顶板注水软化、水压致裂、深浅孔倾斜爆破等,取得了一定的成效,但都存在一些问题:人工强制放顶主要解决直接顶的垮落,对于老顶或复合型顶板不宜实施(由于直接顶是软岩比较容易破碎,打孔难度大,装药基本无法实施),由于老顶塌落不好造成采煤工作面临空巷矿压显现特别强烈,易发生地鼓、炸帮等,严重影响安全生产;顶板注水软化实施后还需辅助人工强制放顶,且遇到地质构造无法实施;水压致裂在顶板特别坚硬(f>10)情况下不易压裂;现在的深浅孔倾斜爆破方法一般是,进行整体钻孔、一次性装药,并且装药的钻孔因为装药不好固定,不能钻成竖直钻孔,这种爆破方法并不适用于坚硬顶板的爆破,达不到很好地控制坚硬顶板的效果。
发明内容
本发明为了解决现有的坚硬顶板爆破技术不完善的问题,提供了一种煤矿坚硬顶板分层爆破方法。本发明是采用如下技术方案实现的:煤矿坚硬顶板分层爆破方法,包括以下步骤,(1)在回采工作面顶板,利用钻机打出若干均布的竖直钻孔,每个钻孔的孔深为直接顶高度与要求老顶裂断的高度之和,且在老顶裂断的高度范围内,钻孔沿其纵深开有若干楔形槽预裂缝;(2)每个钻孔进行装药,装药层数与楔形槽预裂缝数量相同,每层装药长度与两个相邻楔形槽预裂缝的间距相同,且保证楔形槽预裂缝位于每层所装药的中间位置,装药步骤包括把起爆药、炮土和木楔依次用木棍送入钻孔中,起爆药包括炸药和导爆索,利用木棍内端顶住木楔,然后用锤打击木棍外端,使木楔在钻孔中卡紧,完成第一层装药;然后再按上述步骤完成第二层装药,同样用木楔卡紧;重复上述步骤直到把钻孔装满;(3)所有钻孔的装药都完成后,开始装炮土进行封孔,然后连接雷管到导爆索、封泥,最后连接爆破网络,实施起爆。直接顶高度是已知的,要求老顶裂断的高度也是容易计算得到的,楔形槽预裂缝的加工方法以及利用木楔卡紧所装炸药的方法是本领域技术人员熟知的;开出的楔形槽预裂缝和分层装药,使得爆破过程中,坚硬顶板可以实现分层爆破,爆破的力度、粉碎的效果比传统爆破方法更为良好,尤其适用于坚硬顶板的爆破。本发明的有益效果如下:利用竖直方向分层装药、开楔形槽预裂缝实现了坚硬顶板的分层爆破。本发明工艺简单、具有可操作性、成本低、效益高、可消除顶板隐患,从而实现煤矿安全生产。
附图说明
图1为钻孔结构的示意图;图2为木楔的示意图;图中:a-钻孔,b-楔形槽预裂缝,c-回采工作面顶板,d-木楔、e-直接顶高度、f-要求老顶裂断的高度。
具体实施方式
煤矿坚硬顶板分层爆破方法,包括以下步骤,(1)在回采工作面顶板c,利用钻机打出若干均布的竖直钻孔a,每个钻孔a的孔深为直接顶高度e与要求老顶裂断的高度f之和,且在老顶裂断的高度f范围内,钻孔a沿其纵深开有若干楔形槽预裂缝b;(2)每个钻孔a进行装药,装药层数与楔形槽预裂缝b数量相同,每层装药长度与两个相邻楔形槽预裂缝b的间距相同,且保证楔形槽预裂缝b位于每层所装药的中间位置,装药步骤包括把起爆药、炮土和木楔d依次用木棍送入钻孔中,起爆药包括炸药和导爆索,利用木棍内端顶住木楔d,然后用锤打击木棍外端,使木楔d在钻孔中卡紧,完成第一层装药;然后再按上述步骤完成第二层装药,同样用木楔d卡紧;重复上述步骤直到把钻孔a装满;(3)所有钻孔的装药都完成后,开始装炮土进行封孔,然后连接雷管到导爆索、封泥,最后连接爆破网络,实施起爆。具体实施过程中,步骤(1)中所述钻孔a是先利用普通钻头打一定深度,将普通钻头更换为两侧设有可伸缩式开槽刃的开槽钻头,钻出楔形槽预裂缝b,然后再更换普通钻头再打一定深度,将普通钻头更换为开槽钻头,钻出楔形槽预裂缝b;重复上述步骤,钻出设有若干楔形槽预裂缝b的钻孔a。这种钻孔方法更简单有效方便。两侧设有可伸缩式开槽刃的开槽钻头可以收回开槽刃,待进入到钻孔a的指定位置后可通过调整打开开槽刃,开始钻孔,这样可迅速钻出楔形槽预裂缝b。步骤(1)中所述钻孔侧壁的楔形槽预裂缝b是沿钻孔a纵深均布的。楔形槽预裂缝b均布可以保证爆破时坚硬顶板受力均匀。步骤(2)中所述木楔d具体由两块半圆柱状木楔尖端相对拼接而成。步骤(1)中所述钻孔a的孔径为Φ45mm、相邻两钻孔之间的距离为10~20m,钻孔a中相邻楔形槽预裂缝b之间的间距为2m。由相邻楔形槽预裂缝b之间的间距和要求老顶裂断的高度f可以确定出开楔形槽预裂缝b的数量。这种尺寸和数量比较合理,更易于本发明所述方法的实现,效果更加显著。