第 卷第 期
年 月
西 安 科 技 大 学 学 报
JOURNAL OF XIAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
VolNo &
Sept L
文章编号
大 倾 角 坚 硬 顶 板 深 孔 超 前 预 爆 破 研 究 与 应 用
周登辉
伍永平
解盘石
新疆焦煤集团有限责任公司新疆 乌鲁木齐 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西 西安
摘要 新疆焦煤集团 平硐煤层大倾角煤层顶板坚硬易形成大面积悬露严重影响矿井安
全生产本文运用物理相似材料模拟实验和三维数值模拟研究手段分析研究了坚硬顶板预爆破
弱化顶板变形破坏规律并结合坚硬顶板深孔超前预爆破机理提出了非等长多炮孔非均匀大
药量高层位低震动坚硬顶板超前爆破弱化方法实现对坚硬顶板进行控制性处理降低顶板强
度消除顶板大面积悬露和冒落产生的冲击性矿压显现和由此导致的工作面围岩灾变隐患
关键词 大倾角 坚硬顶板 超前预爆破技术 深孔
中图分类号 TD 文献标志码 A
坚硬顶板是指厚度较大强度高单向抗压强度 MPa整体性完整性 较好的煤层顶板岩层
其特点是开采后工作面顶板大面积悬露不易自然垮落而一旦出现垮落则波及范围巨大形成局部飓
风或矿震导致突发性灾害事故我国先后试验了深孔中深孔滞后爆破强制放顶高压注水等技术
对坚硬顶板进行弱化处理同时采用煤柱支撑区域充填区域切顶提高工作面支护系统支护强度和刚
度等方法和技术在缓倾斜煤层开采中取得了一定的效果 新疆艾维尔沟矿区是典型大倾角硬顶软底软
弱煤层
其顶板坚硬也曾出现过大面积悬露的坚硬顶板突然垮落而导致的工作面安全生产事故如
何实现大倾角煤层坚硬顶板下的安全开采问题为矿方亟待解决的问题
1工程概况
新疆焦煤集团 平硐 工作面主采
煤层工作面煤层厚度 m平均 m倾角
平均 工作面走向长度 m倾斜平均长度为 m 工作面煤层顶板由含砾中砂岩
含砾中粗中砂岩含砾粗砂岩砂砾岩中砂岩细砂岩和粉砂岩等岩石组成岩石抗压强度
MPa属坚硬顶板
图 实验与数值计算模型
FigPhysical and numerical simulation model
a 相似材料模型 b 数值计算模型
2坚硬顶板深孔超前预爆破模拟实验
研究
根据主焦煤公司矿井工程地质资料建立
平面相似材料模型和三维 FLACD 数值计算模
型 具体参数见图
相似模拟实验表明由于煤层顶属于坚硬
顶板在开采之前模拟爆破对上覆层进行了松
动松动范围在煤层顶板以上 m 左右 实验
测得直接顶初次垮落步距为 cm周期性垮落
步距在 cm和坚硬顶板条件下相比周期
收稿日期
作者简介周登辉 男安徽阜阳人工程师主要从事煤矿采掘技术与管理工作