坚硬砂岩顶板深孔断顶爆破卸压技术研究.pdf
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1、坚硬砂岩顶板深孔断顶爆破卸压技术研究张浩龙,田夫乾,张 鹤(兖矿能源集团股份有限公司 南屯煤矿,山东 济宁 273515)摘 要:93上24 工作面上方赋存坚硬巨厚砂岩组,为防止冲击地压对矿井安全生产造成影响,保障作业人员的生命安全。本文结合 93上24 工作面地质条件,设计对工作面进行 5 次面内断顶爆破。通过断顶爆破后的微震监测表明,深孔爆破断顶对弱化上覆坚硬砂岩顶板强度具有较好的效果,对减小工作面回采期间震动事件的能量等级具有一定的积极作用。关键词:坚硬砂岩;断顶爆破;钻孔布置;冲击地压中图分类号:TD324文献标志码:A文章编号:1009-0797(2023)06-0048-04Stu
2、dy on pressure relief technology of deep hole broken roof-cutting blastingin hard sandstone roofZHANG Haolong,TIAN Fuqian,ZHANG He(273515,)Abstract:There is a hard and thick sandstone group above 93 on 24 working face,in order to prevent the impact of rock burst on mine safetyproduction and ensure t
3、he life safety of workers.In this paper,combined with the geological conditions of 93 on 24 working face,five timesin-plane roof-cutting blasting are designed for the working face.The microseismic monitoring after roof-cutting blasting shows that theroof-cutting blasting by deep-hole blasting has a
4、good effect on weakening the roof strength of overlying hard sandstone,and has a certainpositive effect on reducing the energy level of vibration events during mining in working face.Key words:hard sandstone;roof-cutting blasting;drilling arrangement;rock burst当冲击地压发生时,会突然释放大量的能量,造成人员伤亡,严重影响矿井的安全高效生
5、产 1-2。目前,断顶爆破技术在防治冲击地压中得到了较好地应用 3-6。南屯煤矿 93上24 工作面上方赋存坚硬巨厚砂岩组(红层),为弱化工作面上方近距离坚硬顶板强度,缩短工作面上方悬顶距离,降低工作面回采期间微震能量,结合工作面地质条件及推采情况,特对工作面回采期间的面内顶板进行爆破预裂。1工作面概况南屯煤矿 93上24 为九采区东翼 3上煤不规则“梯形”工作面,地面标高+47.2+50.1 m,平均为48.7 m,工作面标高-494.2-523.2 m,平均为-508.7 m。该工作面煤层厚度平均 5.3 m,煤层倾角平均 3。工作面初始面长 163.5 m,推进约 123.5 m后开始边
6、采边撤支架至设计停采线位置,总回采推进长度约 230 m,工作面平面图如图 1 所示。93上24 工作面上方依次为 1.4 m 细砂岩、7.25 m中砂岩、10.13 m 粗砂岩、9.07 m 中砂岩、0.5 m 中砂岩、14.5 m 粉砂岩,再往上为厚度约 450 m“红层”(坚硬巨厚砂岩组)。工作面上方近距离存在 3 层坚硬“关键层”,总厚 33.7 m,关键层 110.13 m 粗砂岩;关键层 29.07 m 中砂岩;关键层 314.5 m 粉砂岩。工作面采煤方法为综合机械化放顶煤采煤法,走向长壁式开采,全部垮落法管理顶板。图 193上24 工作面平面图2巷道掘进与支护2.1巷道掘进轨顺
7、(西段)位置的确定主要考虑 3上F271 断层的影响,为提高生产效率,考虑工作面回采过程中刮板输送机使用单电机、简易机尾,根据矿井经验结合工作面倾角等因素,确定工作面面长不超过 165 m为宜,设计平行于九采一分区南部运输巷布置,巷道东帮距 3上F271 断层最近处平距 12 m。轨顺(东段)沿 3上F271 走向布置,巷道东帮距断层最近处平距12 m。运顺利用九采一分区南部运输巷 459.6 m,与九采一分区 3 条开拓巷道平行布置,九采一分区南2023 年第 6 期煤矿现代化第 32 卷48部运输巷原设计与 93上02 采空区(北端)留设 5 m煤柱,后期掘进过程中与采空区实际煤柱逐渐减小
8、,调整方位后继续施工。93上24 工作面顺槽掘进采用 EBZ160 型掘进机截割落煤,采用 MQT-130/3.3 顶置式风动锚杆钻机配合 B19 中空六角形钎杆、28 mm 钻头进行顶部支护钻眼;采用 ZQS-50/300 手持式气动锚杆钻机配合 2.2 m 中空麻花钻杆、32 mm 钻头,或采用7665MZ气腿式风动凿岩机配合 B22 中空六角形钎杆、30 mm 柱齿钻头进行帮部支护钻眼。运输顺槽沿 3上煤层底板掘进,矩形锚网(索)支护,净宽 4.8 m,净高 3.5 m,作为本面进风、行人、材料运输之用。轨道顺槽沿 3上煤层底板掘进,矩形锚网(索)支护,净宽 4.8 m,净高 3.5 m
9、,作为本面进风、行人、材料运输之用。设计切眼前帮(南端)与 93上06运输顺槽南帮重合布置,采用矩形、锚网索支护,净宽8 m,净高 3.6 m,沿 3上煤层底板掘进,切眼分导硐及扩宽 2 次施工,其中导硐为 93上06 运顺顺槽。在施工 93上24 工作面顺槽时,遇断层破碎带时,安设顶板离层观测仪,定时观测记录,根据前期井巷地压显现情况,总体地压较稳定,残余构造应力表现不明显,巷道密集区域有一定压力显现。工作面顺槽掘进时,每 100 m 设置 1 组顶板离层仪,每周观测 1 次并做好记录。如出现矿压显现现象,应及时采取措施。2.2巷道永久支护轨道顺槽支护要求:正常情况下巷道顶锚杆每排均布 6
10、根,间距 900 mm。帮锚杆每排每帮均布 4根,间距 950 mm。锚杆排距均为 900 mm。巷道顶锚索每排沿巷中布置 3 根,并使用 29 号 U 型钢锚索梁支护,间距 1 500 mm,排距 1 800 mm。巷道西帮每排靠肩部布置 1 根22 mm6 000 mm 锚索,允许替代靠肩部 1 根帮锚杆,自顶板往下约 1 600 mm 位置布置 1 根22 mm4 000 mm 锚索,锚索布置于相邻 2 排锚杆之间。帮锚索排距均为 2 700 mm。巷道东帮每排布置 2 根22 mm4 000 mm 锚索,其中靠肩部 1 根锚索允许替代靠肩部 1 根帮锚杆,自顶板往下约 1 600 mm
11、 位置布置 1 根锚索,锚索布置于相邻 2 排锚杆之间。帮锚索排距均为 2 700 mm。运输顺槽支护要求:正常情况下巷道顶锚杆每排均布 6 根,间距 950 mm。帮锚杆每排每帮均布 4根,帮锚杆间距为 900 mm。锚杆排距均为 900 mm。巷道顶锚索每排沿巷中布置 2 根,间距 1 600 mm,排距 1 800 mm。巷道每帮靠肩部各布置 1 根22mm4 000 mm 锚索,排距 1 800 mm。允许替代靠肩部 1 根帮锚杆。2.3超前支护93上24 运顺采用顺槽支架配合单元式超前支架进行超前支护。采用 1 套 3 组 ZT45000/24/45 型中置式顺槽支架支护顶板,支架高
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