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利用深孔控制预裂爆破技术提高∏型钢梁放顶煤工作面回收率
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论文导读：深孔控制预裂爆破是在工作面顶板辅助巷道或工作面上下顺槽向顶煤打钻孔，钻孔布置可根据顶煤厚度设计成单排或双排。
关键词：预裂爆破，提高可放性，提高回收率
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∏型钢梁放顶煤采煤方法是近十几年来在全国逐步应用的一种采煤新工艺，它具有高产高效等优点，受到越来越多的煤矿企业的重视。但在生产过程中，仍有许多矿井没能达到预期效果。遇到的最突出的问题有瓦斯、煤尘、自然发火及顶煤回收率低等问题。其中，顶煤回收率低是大多数矿井普遍存在的问题。在煤体强度大、节理裂隙不发育、含有较厚夹矸层、韧性较大的褐煤、已经卸压的下分层等情况下，顶煤冒放性不好，容易造成顶煤滞后冒落和产生大块。使工作面单产大大降低，造成投入多、产出少的不合理的局面。
1.深孔控制预裂爆破技术
深孔控制预裂爆破是在工作面顶板辅助巷道或工作面上下顺槽向顶煤打钻孔，钻孔布置可根据顶煤厚度设计成单排或双排；孔间距根据煤层硬度适当调整，一般在5～10米之间；排距一般在2～5米之间。每一排中的钻孔为平行布置，爆破孔和控制孔间隔布置；爆破孔直径选择50～75mm，控制孔直径选择90～150mm比较合理。装药采用装药器进行连续装药，采用合理的装药结构，以保证安全起爆并取得良好的预裂效果。
2.深孔控制预裂爆破效果考察
深孔控制预裂爆破提高∏型钢梁放顶煤工作面顶煤回收率试验是在我矿二水平四石门22层工作面回风巷一侧进行的。考察的指标有“顶煤运移量”、“顶煤破碎块度”、“工作面回采率”。
2.1顶煤运移量考察分析
考察顶煤运移量是采用“深基点”法进行的。在“未爆破区段”和“爆破区段”分别安设3个基点，基点位置分别距底板5米、7米、11米。其中5米和7米两个基点在顶煤中，11米基点位于顶板中。观测的运移情况见表1。
表1顶煤综合运移量观测数据表
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基点距工作面距离／m
爆破区段
未爆破区段
1#
2#
3#
1#
2#
3#
40
0
0
0
0
0
0
35
10
10
10
0
0
0
30
20
20
20
0
0
0
25
30
40
40
10
10
10
20
80
100
120
20
40
60
15
120
140
180
30
60
70
10
150
220
270
50
60
70
5
220
340
370
60
100
100
通过所测数据结合一般规律分析认为，顶煤移动可划分为4个阶段：
①顶煤小变形移动阶段。此阶段内原有裂隙闭合，移动形成多以向采煤方向弹性膨胀为主。顶煤小变形移动阶段未爆破区段大约位于工作面煤壁前方5～15米，而爆破区段大约位于工作面煤壁前方20～30米。
②顶煤移动加剧阶段。此阶段内顶煤内的裂隙分叉并汇合，移动形式以不可逆的塑性变形为主，顶煤移动加剧阶段未爆破区段大约位于工作面煤壁前3米至后3米范围内，而爆破区段大约位于工作面煤壁前方1～5米，此时顶煤及顶板综合移动是由下面上逐渐增大。
③顶煤破碎阶段。此阶段为支架作用松动阶段，煤体被裂隙切割，形成“假塑性结构”，顶煤破碎阶段未爆破区段大约位于工作面煤壁后方2～6米处，而爆破区段大约位于工作面煤壁后方0～4米，最大综合移动量达到750mm，失去弹性悬挂。
④顶煤破碎放落阶段。论文检测。此阶段顶煤在解体之后失去支架支撑，靠自重。顶煤破碎放落阶段未爆破区段大约位于工作面煤壁后方6～14米，面爆破区段大约位于工作面煤壁后方4～8米，恰好位于支架放煤区。
通过以上4个阶段的对比分析可以看出，预裂爆破以后顶煤整体强度降低，4个阶段的起点及影响范围均向工作面煤壁前方移动扩展，从而使上位顶煤能及时放落，达到提高顶煤回收率的目的。论文检测。
2.2顶煤破碎块度观测
顶煤破碎块度直接影响顶煤回收率，同时也是衡量预裂爆破效果好坏和爆破参数是不否合理的重要指标。为此，在工作面进入爆破前后连续对顶煤块度进行观测，观测结果详见表2和表3。
表2非爆破区域顶煤块度分布
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块度级别／mm
序号
0～50
50～100
100～200
200～300
300～400
400～500
500以上
1
15
15
15
10
5
12
28
2
165
15
20
10
5
10
25
3
10
10
15
20
15
10
20
4
12
10
15
8
10
10
35
5
10
10
10
20
10
5
35
6
5
10
10
10
10
15
40
7
12
13
5
5
5
30
30
8
15
5
7
8
5
20
40
9
5
5
10
10
10
20
40
10
7
3
5
10
16
20
40
平均
10.6
9.6
11.2
11.1
9.0
15.2
33.3
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表3爆破区域顶煤块度分布
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块度级别／mm
序
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