综采工作面初次放顶安全技术措施

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1、综采工作面初次放顶安全技术措施.....煤矿综采一队2011-8-314第一节25221综采工作面条件一、煤层赋存状况25221工作面位于2130平硐二采区中部回风石门以西，该巷道位于5#煤层中，5#煤层在该区域内赋存较稳定，平均厚度为4.80m，煤层走向近东西，向南倾斜，平均角度42°。局部地段倾角有变化，局部厚度有变化。根据+2120m运输石门揭露的5#煤层段素描图描述，5#煤层上部含夹矸1-3层，夹矸厚度0.08～3.2m内形成煤与矸互层有两层煤，两层矸石，夹矸厚度两层均厚0.74m下部煤层厚度为5m，底

2、部含0.6-0.8米左右的劣质煤。（煤岩柱状图附后）。二、构造工作面范围内为单斜构造，产状稳定，顶板平整，走向近东西，向南倾斜，煤层倾角为42°，对开采将造成很大影响。三、煤层顶底板表三顶板名称岩性名称厚度(m)岩性特征老顶中砂岩16.59灰白色,以石英为主,抗风化能力强层面发育直接顶粗砂岩2.32灰白色含粒粗砂岩伪顶无伪顶直接底粗砂岩17.06灰白色,以石英为主，矿质胶结。老底粉砂岩9节理发育，风化易碎。煤岩柱状图表四14第二节炸药爆破效果分析一、深孔内部爆破的作用机理深孔内部爆破由于无自由面，且采用不偶合装

3、药结构，其爆炸冲击波和应力波作用下的岩石破坏为一个复杂的动力学过程。炸药在岩石中爆炸所产生冲击波和应力波强烈地作用于岩体，使炮孔周围岩石沿径向发生着不同特征的破坏。根据岩石破坏特征的不同，通常分为压碎区、裂隙区和震动区。1、爆炸冲击波的冲击压缩效应在炸药爆炸的瞬问，高温高压作用在炸药与孔壁之间隙中的空气上形成空气冲击波，并瞬即作用在岩石上，产生在岩石内以超音速传播的冲击波，对岩石施加极强的冲击压缩效应，其峰值压力远远高于岩石的动抗压强度，造成药卷周围岩石被极度压碎形成粉碎区。142、爆炸应力波的压缩、拉伸效应虽

4、然粉碎区范围很小，但消耗了冲击波的大部分能量，使得在粉碎区界面上冲击波衰减为应力波，并继续在岩石中径向传播。应力波通过后，岩石在径向上受压应力作用，切向上受拉应力作用。由于岩石本身抗拉强度较低，在拉应力的作用下会产生一定范围的径向裂隙。深孔内部爆破后，岩石中的径向裂隙区及其扩展范围，是超前预爆破处理坚硬顶板方式成败与否的关键。3、爆炸震动波的震动效应爆炸应力波造成岩石径向产生裂隙后，进一步衰减为弹性震动波，并沿径向向深部传递，仅使岩石产生弹性震动，由强而弱直至消失。4、爆炸气体的气楔效应在爆炸后，由于充分有效的

5、堵孔方式，高压爆生气体将在孔内形成新的准静态应力场，并因高压而挤入初始径向裂隙，产生“气楔效应”。由于高压爆生气体的作用时间较应力波动态作用时间长得多，并在一定时间内其压力值相对稳定，从而使初始裂隙得到充分的扩展。二、内部爆破所产生的裂隙区半径确定对于深孔不偶合装药结构的内部爆破，其产生的初始裂隙区半径用下式计算：（mm）式中：Pc—冲击波作用在孔壁岩石上的初始冲击压力，MPa；rb—炮孔半径，mmSt—岩石抗拉强度，MPaλ—岩石特性系数，λ=ν/（1－ν），ν为岩石泊松比a—应力波衰减指数，a=2－λ其中：

6、（MPa）式中：ρ0—炸药密度，kg/m3V—炸药爆速，m/sn—爆炸产物冲击孔壁时的压力增大系数，一般n=8～1514k—装药径向不偶合系数，k=炮孔半径/药卷半径由上式计算得乳化炸药的爆炸裂隙区的范围如下：炸药密度ρ0Kg/m3炸药爆速Vm/s压力增大系数n装药不偶合系数k初始冲击压力PcMPa炮孔半径rbmm岩石抗拉强度StMPa岩石特性系数λ岩石泊松比ν应力波衰减指数a裂隙区半径Rtmm910320099/6cm=1.51572545300.320.241.68949由于岩体自身存在着不同程度的原生弱面

7、（节理、裂隙等），影响了爆炸应力波的传播及产生爆炸裂隙的范围，实际爆炸裂隙区的半径会比计算数值略小。这需要根据顶板情况适当增加孔数量及减少炸药末端至煤层面的距离。第三节初次放顶参数设计依据25221工作面顶板岩性特征及处理老顶主要承压层的目的，结合三级煤矿许用乳化炸药的特性，初次放顶设计采用双侧布孔方式，即在工作面运输和回风巷内同时布置钻孔。一、采用乳化炸药初次放顶的炮孔布置位置25221工作面开切眼处煤层倾角为42º。根据以往对5号煤层开采情况，回采工作面初次来压步距一般为20-28m，对25221工作面而言

8、，考虑采用乳化炸药及对5号煤层开采经验，本次初次放顶步距取26m。二、初次放顶的炮孔布置方式为充分保证初次放顶对老顶承压层的切断作用，结合以往初次放顶经验，同时考虑乳化炸药性能及钻孔钻进速度，本设计采用布置两组初次放顶孔进行初次放顶，其中初放孔距离开切眼（东侧煤壁）26。主要初次放顶孔：上、下巷内各布置四个初次放顶孔，分别为：一个老顶切断孔、一个辅助老顶孔、一个三角区控制孔及一个端头切