[发明专利]一种复合爆破切割坚硬顶板的方法

说明书

本发明属于采煤技术领域，具体为一种复合爆破切割坚硬顶板的方法，解决了背景技术中的技术问题，其包括在临空巷道的采空区侧钻取钻孔；依次在钻孔中放入第一助推剂、高能侵彻环和第二助推剂；将高能侵彻环的导爆索引出后封孔，然后引爆导爆索；朝向临空巷道另一端水平移动距离S后，进行下一轮顶板切割。本发明操作简易，成本较低，通过控制第一助推剂、第二助推剂和高能侵彻环，来生产高压气体促使裂缝形成，进行定向扩展，能实现较好的切割效果，而且能很好的控制切割裂缝方向，形成贯穿的裂缝面；切割坚硬顶板的方向可控，围岩扰动小。

技术领域

本发明属于采煤技术领域，具体为一种复合爆破切割坚硬顶板的方法。

背景技术

中国近1/3矿区为坚硬顶板矿区。坚硬顶板下，采空区侧形成三角悬臂或者悬臂梁结构。这种结构会挤压巷道，造成临空巷道变形破坏严重，影响煤矿正常生产。为了控制临空巷道变形破坏，通常采用加强支护或者水力压裂方式控制巷道变形。采用加强支护成本较高，其巷道围岩变形也难以控制，而水压致裂的压裂方向难以控制，因此，目前急需一种主动切割坚硬顶板，同时切割裂缝方向可控的切顶方法。

发明内容

本发明旨在解决背景技术中的技术问题，提供了一种复合爆破切割坚硬顶板的方法，用于煤矿坚硬顶板切顶造缝。

本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种复合爆破切割坚硬顶板的方法，包括以下步骤：

步骤一：在临空巷道的采空区侧钻取直径为D、深度为L和倾角为γ的钻孔；钻孔直径D与坚硬顶板岩石的普氏系数f相关：当0f3时，钻孔直径D为40～45mm；当3≤f5时，钻孔直径D为50～65mm；当5≤f15时，钻孔直径D为70～80mm；当f≥15时，钻孔直径D为80～100mm；根据坚硬顶板岩石的普氏系数f来确定钻孔直径D，能够有效的控制高能侵彻环切缝尺寸和助推剂裂缝扩展的效果；

步骤二：将高度为H₁、直径为D₁的圆柱形的第一助推剂推入钻孔底部，且第一助推剂的轴线与钻孔的轴线平行；

步骤三：再将高度为H₂、最大直径为D₂的高能侵彻环推入钻孔内，且高能侵彻环的轴线与钻孔的轴线平行，使高能侵彻环与第一助推剂相接触；高能侵彻环的高度H₂与坚硬顶板岩石的单轴抗压强度σ相关：H₂＝σL₀/σ₀，式中σ₀＝5MPa，L₀＝10mm，σ的单位为MPa；根据坚硬顶板岩石的单轴抗压强度σ来确定高能侵彻环的高度H₂，能够有效的控制高能侵彻环切缝尺寸；高能侵彻环是现有结构，使本领域技术人员所熟知的；高能侵彻环不同的高度对应不同的规格，不同规格的高能侵彻环中的炸药量不同，同一规格的高能侵彻环中的炸药量相同；

步骤四：最后将高度为H₁、直径为D₁的圆柱形的第二助推剂继续推入钻孔内，且第二助推剂的轴线与钻孔的轴线平行，使第二助推剂与高能侵彻环接触；

步骤五：将高能侵彻环的导爆索引出后封孔，然后引爆导爆索；

步骤六：朝向临空巷道另一端水平移动距离S后，重复步骤一至步骤五，进行下一轮顶板切割。

本发明所述方法在钻孔内布置高能侵彻环和第一助推剂、第二助推剂，激发高能侵彻环射流形成裂缝，同时高能侵彻环爆炸激发助推剂燃烧，生产高压气体对裂缝进行定向扩展，形成贯穿的裂缝面，通过控制第一助推剂、第二助推剂的量以及高能侵彻环的尺寸，能很好的控制切割裂缝方向，而且切割效果好。

优选的，钻孔的倾角γ的大小为55°～75°。该角度能够避免岩层垮落过程中对临空巷道的冲击载荷。