[发明专利]一种采煤工作面超前顶板预裂爆破钻孔的倾角确定方法有效

专利信息
申请号: 202011228839.2 申请日: 2020-11-06
公开(公告)号: CN112483068B 公开(公告)日: 2022-03-18
发明(设计)人: 周坤友;窦林名;张金魁;巩思园;宋士康;白金正;董近兴;司雷 申请(专利权)人: 中国矿业大学;陕西正通煤业有限责任公司
主分类号: E21B47/00 分类号: E21B47/00;E21B47/022;E21B49/02;E21D9/10;E21D9/00;E21F17/18
代理公司: 北京淮海知识产权代理事务所(普通合伙) 32205 代理人: 张旭
地址: 221000*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 采煤 工作面 超前 顶板 爆破 钻孔 倾角 确定 方法
【权利要求书】:

1.一种采煤工作面超前顶板预裂爆破钻孔的倾角确定方法,其特征在于,具体步骤为:

(1)第一工作面回采前在巷道顶板施工钻孔取芯,探明顶板岩层岩性及层位,从而确定工作面超前预裂爆破的层位;

(2)第一工作面回采时,根据第一工作面液压支架工作阻力和微震监测数据采用已知方法统计和分析,确定第一工作面初次来压与切眼之间的距离以及周期来压步距L;

(3)在第一工作面回采距离超过倾斜长度后,在采空区相邻工作面的回采巷道内,向第一工作面采空区施工两个相同参数的窥视钻孔组,其中一个窥视钻孔组的施工位置沿第一工作面推进方向在初次来压位置的前方、且距离初次来压位置大于1个周期来压步距L;另一个窥视钻孔组的施工位置沿第一工作面推进方向在工作面的后方、且与第一工作面的距离在大于1个周期来压步距L和小于2个周期来压步距L的范围内;所述钻孔组由3个不同倾角的窥视钻孔组成;各窥视钻孔深度均超过步骤(1)确定的工作面超前预裂爆破的层位;

(4)在同一时间段内利用钻孔窥视设备对两个窥视钻孔组内的各窥视钻孔进行探测,并统计各窥视钻孔内部的裂隙分布情况;

(5)根据获得的各窥视钻孔内部的裂隙分布情况,沿各窥视钻孔的深度方向以无裂隙、微裂隙分布、宏观裂隙分布进行分段,然后分别绘制两个窥视钻孔组的第一工作面采空区顶板裂隙分布钻孔柱状图;

(6)对比不同组顶板裂隙分布钻孔柱状图,分析爆破层位内微裂隙和宏观裂隙发育情况,将距离第一工作面切眼较近窥视钻孔组确定为第一钻孔组,另一个钻孔组为第二钻孔组,以第一钻孔组的顶板裂隙分布柱状图为基准,将第二窥视钻孔组的顶板裂隙分布柱状图与其进行比较,确定第二窥视钻孔组的顶板裂隙分布柱状图中爆破层位内微裂隙和宏观裂隙相对不发育的分段;

(7)在第二窥视钻孔组的顶板裂隙分布柱状图中以第一工作面巷道工作面帮肩角为起点,该起点分别与步骤(6)确定的爆破层位内微裂隙和宏观裂隙相对不发育的分段两侧连线,然后得出两个连线分别与第一工作面底板之间的倾角;最终确定两个连线倾角之间为第一工作面巷道内施工顶板超前预裂钻孔的倾角范围。

2.根据权利要求1所述的一种采煤工作面超前顶板预裂爆破钻孔的倾角确定方法,其特征在于,所述步骤(3)中两个窥视钻孔组之间的距离大于8个周期来压步距L;所述窥视钻孔的直径为42~100mm。

3.根据权利要求1所述的一种采煤工作面超前顶板预裂爆破钻孔的倾角确定方法,其特征在于,所述步骤(3)的窥视钻孔组内3个窥视钻孔的倾角计算过程为:

设窥视钻孔的倾角为A,则满足:A1≤A≤A2,其中h1为顶煤厚度,m;h2为煤层顶板至老顶距离,m;h3为老顶厚度,m;w1为巷道宽度,m;w2为工作面间煤柱宽度,m;w3为老顶悬臂梁悬顶距理论值,m;A1为窥视钻孔最小倾角,°;A2为窥视钻孔最大倾角,°;

老顶悬臂梁悬顶距理论值w3的计算方法为其中σ为老顶抗拉强度,MPa;q为老顶承受上覆岩层载荷,MPa;

最终确定每个窥视钻孔组中3个窥视钻孔的倾角分别为A1、A2。

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