天祝煤业顶煤预裂实施方案3（47）.doc

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1、3200S1俯采综放面顶煤预裂项目实施方案西安科技大学窑街煤电集团天祝煤业有限责任公司二0一六年三月目录1.项目背景12.试验目的、原理12.1研究目的12.2技术原理22.3试验条件23.超前预裂技术与工艺33.1超前预裂技术方案33.1.1试验区水压预裂工艺53.1.2试验区辅助爆破工艺63.1.3一阶段水压预裂工艺73.1.4一阶段辅助爆破工艺83.1.5一阶段三角区水压预裂工艺93.1.6一阶段三角区辅助爆破工艺113.1.7二阶段水压预裂工艺133.1.8二阶段辅助爆破工艺143.1.9总体超前预裂工艺163.1.10超前预裂钻孔布置参数1

2、93.2超前预裂技术参数203.2.1高压脉冲预裂技术参数203.2.2水力压裂技术参数203.2.3辅助爆破工艺参数204.实施过程214.1水源及实施流程214.2注液及加载系统224.3设备结构及辅助设备224.3.1设备结构224.3.2辅助设备235.劳动实施组织245.1劳动组织245.2实施组织256.效果控制、监测及反馈266.1效果控制266.2效果监测与反馈267.预期效果291.项目背景针对窑街煤电集团公司天祝煤业3200S1工作面在综放开采的条件：（1）瓦斯高、煤层硬度系数大于3；（2）煤层为复合结构，其中中煤与上煤之间夹有“

3、八寸石”（油二层）约1m，复合煤层平均厚度约13.5米；（3）煤层起伏，倾角变化12~26°；（4）工作面煤层埋藏浅（距离地表距离约90~150m），地应力低，顶煤自然冒放性较差；（5）采高2.8米、放顶煤高度10.7米；（6）顶煤硬度大，采动破坏块度大，影响顶煤及时跨落，制约工作面顶煤采出率的提高。为此，结合3200S1工作面开采所面临的顶煤破碎困难，采出率仅40%的难题，在第一阶段《前期方案》实施取得成效的基础上，总结研究天祝煤业复合硬厚煤层俯斜综放开采第二阶段方案。建议采用超前水力压裂方法为主体，改善长壁工作面硬厚煤层破碎性的系统工艺与设计；进

4、一步结合复合硬厚煤层俯斜综放开采过程中的煤岩运动特点，实施与工作面矿压破碎煤体规律相协调的煤层破碎弱化技术，开展综放开采与顶煤跨冒放出时空配套的综合弱化工程。研究解决复合硬厚煤层俯斜综放开采煤层破碎及可放性专用新技术与新工艺，实现硬厚煤层俯斜安全高效开采的创新技术模式，科学地解决天祝煤矿复杂难采煤层综放开采中顶煤破碎及可放性差问题，为建立窑街煤电集团顶煤清洁高效开采技术创新体系提供支撑。2.试验目的、原理2.1研究目的结合3200S1工作面开采所面临的难题，分析研究天祝煤业复合硬厚煤层俯斜综放开采，提高长壁工作面硬厚煤层破碎性及可放性的系统工艺与技术

5、问题；与工作面矿压破碎煤体相协调，开展综放开采与顶煤跨冒放出时空配套的综合弱化工程，解决天祝煤业综放开采中顶煤采出率的问题，为构建窑街煤电集团公司煤层清洁高效开采技术体系提供支撑。2.2技术原理采用工作面脉冲水力压裂破碎技术为主体，深孔爆破为辅的综合超前顶煤弱化技术，确定综放工作面注水煤岩软化关键层，以水力压裂为主，深孔爆破预裂为辅的综合顶煤弱化工艺方式，协调综放工作面的超前支承压力的破煤作用，从时空控制综放开采顶煤的块度和裂隙演化规律，实现工作面顶煤的及时垮落，随采随冒的目的。将爆破和水力压裂两种方式结合起来，超前于工作面在煤岩体中实施预裂，在预裂

6、软化煤岩体的基础上，再实施深孔爆破。该工艺实施的整个过程是注水致裂与软化效果和爆破致裂作用的叠加，是长期和短期效应的叠加，也是孔隙水压和爆破应力波及爆生气体压力的叠加，这样可进一步增加裂纹的数量及密度，加大了爆破的致裂效果。改善顶煤的破碎性，提高顶煤的采出率。2.3试验条件3200S1工作面是为了回收原三号井工业广场保护煤柱资源而布置的第一块工作面，沿煤层倾斜方向布置在2435水平和2240水平之间。埋深90-150m，工作面走向长度150m，倾斜长度712m，倾角12°～26°，开采面积m2。该工作面煤层硬度系数f＝1～3，煤层坚硬，裂隙不发育，加

7、之上、中层煤之间“八寸石”（油二层）的存在，以及工作面煤层埋藏浅，地应力低，顶煤自然冒放性较差，在工作面已经开采的32m范围内，顶煤自然垮落高度只有2～3米，平均回收率仅为23%。工作面井回风巷道均沿中层煤底板布置，采用锚网索支护。工作面将上层煤和中层煤合并开采，煤层平均厚度13.5m，可采煤量114万吨。工作面采用综采放顶煤工艺，采放比1：3.8（采高2.8m、放顶煤高度10.7m）。可见，天祝煤业3200S1工作面煤层为硬厚复合煤层，结构完整，硬度较大，因而易成大块度破断跨落，不易破碎，降低了顶煤的采收率，同时，开采区埋深较浅，矿压不明显，增加顶

8、煤冒放的难度。同时，煤层坚硬，厚度大，抗压、抗拉强度高，剪切强度大，显示顶煤不易破坏，断裂铰接面不易滑落的破