坚硬难垮落顶板处理方式浅析.pdf

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1、总第157期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2012．09．027坚硬难垮落顶板处理方式浅析郜富平(潞安集团余吾煤业公司，山西长治046013)摘要：我国的多数矿区都有坚硬难垮落顶板，在回采过程中容易形成较大面积悬顶，对安全管理极为不利。文章阐述了坚硬难垮落顶板岩层力学性质、坚硬难垮落顶板工作面的矿压显现特征、坚硬难垮落顶板的处理方法，对实现国内坚硬难垮落顶板的矿区安全高效开采具有重要意义。关键词：坚硬难垮落顶板；力学性质；注水弱化；爆破弱化；静力破碎剂中图分类号：TD322．1文献标识码：B文

2、章编号：1005—2798(2012)09—0062—02坚硬难垮落顶板是指顶板岩石强度和弹性模数些，但出于其整体性很强，很少有明显的节理、裂隙高、节理裂隙不发育、厚度大、整体性强、自承能力和层理等弱点，因而成为大同矿区最难垮落的顶板，强，煤层开采后大面积悬露而在采空区短期内不垮可悬露上万平方米的面积，工人形象地称其为“大落的顶板。对于此类顶板，过去常用煤柱支承法开礼堂”，大面积悬顶常形成强烈的采场来压。而有采，包括房柱法和刀柱法等。其优点是开采直接成一些强度较高的顶板岩石，如部分石灰岩，如果节理本较低，顶板控制工程量小

3、，但问题是煤炭损失大裂隙发育和分层厚度小，同样可随采随冒，不形成强(主要是面积损失)，且有大面积来压威胁。为解决烈的来压显现。所以，划分坚硬难垮落顶板类型一此问题，多年来，国内外都进行了采煤方法的改进和般应包括岩石的力学指标、岩体的结构特征和工程顶板弱化处理试验研究，将难垮落顶板改变为较易指标。垮落的顶板，从而实现了长壁机械化开采。2坚硬难垮落顶板工作面的矿压显现特征1坚硬难垮落顶板岩层力学性质2．I大面积垮落坚硬难垮落顶板的基本力学特性是由多种因素坚硬难垮落顶板在煤层采出后，当悬露面积较综合形成的。它包括：岩石的抗压强

4、度高、弹性模量大时，才突然垮落。2O世纪80年代以前，在国内一大；顶板岩层整体性强，节理、层理、裂隙及断裂构造些顶板坚硬的矿区，大都采用刀柱采煤法管理顶板。均不发育以及岩层的分层厚度大。该类型顶板多为即每回采一定的距离后，在采空区内留一定面积的砂岩、砂页岩和石灰岩，少数为砾岩。一般来说，坚煤柱支承顶板。这种方法可基本保证工作面回采期硬难垮落顶板岩石的单轴抗压强度大于60MPa，也间顶板不垮落。但是，随着开采面积的不断扩大，所有高达200MPa以上的，据了解北京门头沟矿的黑留的煤柱应力逐渐增大，直至被压酥破坏。当采空灰色砂

5、岩抗压强度达250MPa。面积达到一定的范围时，常常发生大面积垮落，造成坚硬岩石的破坏通常表现为脆性破坏。即在破剧烈的动力现象。坏前变形很小，有较高的弹性模量，但当应力达到强2．2坚硬难垮落顶板工作面初次来压特征度极限后，出现突发性破坏。坚硬岩石的弹性模量工作面从切眼开始推进回采，当悬露较大面积多在12．0GPa以上。岩层整体性强，同样是决定坚后，才突然破断垮落，工作面出现强烈的来压显现。硬顶板难垮落的主要原因。在工程实践中，有的顶坚硬难垮落顶板工作面初次来压的另一个特点是一板岩层的抗压强度并不是很高，但却由于其整体性次

6、断裂且垮落的岩层厚度大。冒断厚度可达10～很强，节理裂隙不发育而且分层厚度大，而表现出坚25m，甚至更大。垮落岩石的块度大，有的块度可硬难冒顶板的矿压特征。例如，大同矿区的2号煤达十几立方米，甚至几十立方米。坚硬难垮落顶板层顶板的厚层砾岩顶板，岩石的单轴抗压强度一般工作面初次来压的第三个特点是来压强度大，动载为30～50MPa，比其它层位的砂岩顶板强度还低一系数高。大面积的悬顶一次性断裂垮落时，产生瞬收稿日期：2012-06—19作者简介：郜富平(1968一)，男，山西长治人，工程师，国家注册安全工程师，从事煤矿生产与技

7、术管理工作。62部富平：坚硬难垮落顶板处理方式浅析第21卷第9期时冲击载荷，常损坏工作面的支护设备，甚至造成人开采的整个过程中持之以恒，尤其是回采区域的前员伤亡等重大恶性事故。段，要始终保持注水的饱和性。例如，山西某矿开采2号煤层，顶板为整体性很3．2顶板爆破强的砂砾岩，岩层的抗压强度为62．2MPa。工作面采用爆破手段来破坏顶板，就是通过向顶板打长150Ill，采高3．0～3．51TI，采用英国道梯四柱支撑钻孔，然后安装炸药，爆破后将顶板切断，使一定厚掩护式液压支架，额定支护阻力为5500kN。当工度的落矸形成一层垫层

8、，这样可以使顶板冒落时产作面推进到159．7m时，基本顶初次来压，两根支柱生的冲击波强度减弱，目前，较为常见的顶板爆破的缸体爆炸成碎片，最小碎片为30～50mm。方法有循环式浅孔放顶、步距式深孔爆破、超前深孔2．3坚硬难垮落顶板周期来压特征预裂爆破和地面深孔放顶等四种。在坚硬难垮落顶板工作面初次来压之后，随着在一些瓦