本发明公开了一种综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法，通过在现场根据切眼内安装的支架最大及最小采高确定钻机支设角度，并根据顶板岩性确定炮眼终孔深度、角度以及炮眼间距、炮眼个数；并在上顺槽和下顺槽上打设炮眼，分散平行式的炮眼对顶板进行预裂，本发明提供一种综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法，有利于顶板的完全垮落，在最大程度内降低了悬顶垮落冲击范围、提高了顶板垮落效率。
1.综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：根据切眼内安装的支架最大及最小采高确定钻机支设角度，并根据顶板岩性确定炮眼终孔深度、角度以及炮眼间距、炮眼个数，并通过钻机上的钻杆(1)进行炮眼打设；
步骤二：在采煤工作面切眼内打设炮眼，所述炮眼间距回采侧煤墙和工作面煤墙打设，且所述炮眼倾斜于工作面顶板、平行于工作面倾向打设，若干炮眼以相等间距沿工作面切眼倾向均匀打设；
步骤三：在上顺槽中打设第一组炮眼，所述第一组炮眼包含上顺槽炮眼S1和上顺槽炮眼S2，上顺槽炮眼S1间距上顺槽回采侧煤墙和工作面煤墙打设，且所述上顺槽炮眼S1倾斜于工作面顶板、平行于顺槽走向打设；所述上顺槽炮眼S2间距上顺槽炮眼S1一米的距离打设；然后在上顺槽长度方向依次间距打设辅助炮眼；
步骤四：在下顺槽中重复步骤三的施工操作步骤，下顺槽炮眼分布与上顺槽炮眼分布一致；
步骤五：在切眼内、上顺槽和下顺槽的炮眼内均安置爆破药包，封泥时先使用若干个水炮泥轻轻捣入爆破药包底部，再使用黏土炮泥封口，黏土炮泥封泥至孔口；
步骤六：按工作面切眼至下顺槽至上顺槽的顺序进行爆破，工作面切眼内布置的炮眼由机头向机尾依次进行分组爆破，上、下顺槽内布置的炮眼由里向外依次进行分组爆破；
步骤七：在工作面推进过程中观察采空区顶板垮落情况，若顶板垮落充分，超前预裂爆破工作结束，若顶板垮落不充分，工作面及上、下顺槽均按照以上方案继续打设炮眼直至顶板垮落；
所述钻杆(1)的一端安装有可拆卸式的钻头，所述钻头包括基体(8)和一体设置在所述基体(8)上的刀具(2)，所述基体(8)为锥形体结构，且所述基体(8)与钻杆同轴设置，所述基体(8)的小端朝外，且所述基体(8)的小端上设置有刀片组件(5)，所述刀片组件(5)包括若干圆形阵列排列设置的破碎刀片，三组所述刀具(2)等距间隔设置在基体(8)的外侧，且所述刀具(2)高出基体(8)的顶端；
所述刀具(2)为斜楔式块状结构，且所述刀具的斜楔面(7)朝向钻杆的轴线，且所述斜楔面(7)倾斜向远离基体(8)端部的一侧设置，所述斜楔面(7)上镶嵌设置有至少一个刀口镶件(6)，所述刀口镶件(6)与刀片组件(5)相对设置，所述刀具(2)的外侧镶嵌设置有至少一个强化镶件(3)，所述强化镶件(3)为条状硬质合金，且所述强化镶件(3)平行钻杆的轴线方向设置，所述强化镶件(3)的外侧边缘凸出刀具(2)的外侧面。
2.根据权利要求1所述的综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法，其特征在于：切眼内炮眼在工作面液压支架安装完毕至试生产前进行爆破，上、下顺槽距离工作面煤墙35m范围内的炮眼，在工作面安装完毕至试生产前进行爆破，距离工作面煤墙35m范围外的炮眼，随着工作面回采超前至工作面煤墙35m时进行爆破。
3.根据权利要求1所述的综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法，其特征在于：爆破采用分组装药分组爆破，每次爆破一组，每次爆破不超过3个炮眼；上顺槽每次爆破
2个、下顺槽每次爆破1个、切眼内每次爆破3个，装药采用正向装药，组内炸药采用串联方式连接。
4.根据权利要求1所述的综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法，其特征在于：所述基体(8)上贯通开设有出水孔(4)，若干所述出水孔(4)分别靠近刀具(2)设置，且所述出水孔(4)倾斜朝向相邻刀具(2)的斜楔面设置。
综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法
技术领域
[0001] 本发明属于煤矿开采领域，特别涉及综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法。
背景技术
[0002] 综放工作面在安装完毕后，进行初采初放，按照以往经验与方式，为确保工作面顺利初次放顶，需分别在上、下顺槽向工作面侧方向布置多组深孔炮眼，伴随工作面推进过程中以达到超前预裂顶板，使顶板顺利垮落的目的，但该方法打眼时间长，耗费人力、物力、工时较多，且综合预裂效果不佳，往往在工作面推进30-40m左右时，顶板才会出现垮落，悬顶面积大、垮落时伴随的冲击波对工作面作业人员以及机械设备危害较大，顶板大面积垮落时扬起的粉尘、有毒有害气体易造成事故的发生。
发明内容
[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法，有利于顶板的完全垮落，在最大程度内降低了悬顶垮落冲击范围、提高了顶板垮落效率。
[0004] 技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0005] 综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤一：根据切眼内安装的支架最大及最小采高确定钻机支设角度，并根据顶板岩性确定炮眼终孔深度、角度以及炮眼间距、炮眼个数；
[0007] 步骤二：在采煤工作面切眼内打设炮眼，所述炮眼间距回采侧煤墙和工作面煤墙打设，且所述炮眼倾斜于工作面顶板、平行于工作面倾向打设，若干炮眼以相等间距沿工作面切眼倾向均匀打设；
[0008] 步骤三：在上顺槽中打设第一组炮眼，所述第一组炮眼包含上顺槽炮眼S1和上顺槽炮眼S2，上顺槽炮眼S1间距上顺槽回采侧煤墙和工作面煤墙打设，且所述上顺槽炮眼S1倾斜于工作面顶板、平行于顺槽走向打设；所述上顺槽炮眼S2间距上顺槽炮眼S1一米的距离打设；然后在上顺槽长度方向依次间距打设辅助炮眼；
[0009] 步骤四：在下顺槽中重复步骤三的施工操作步骤，下顺槽炮眼分布与上顺槽炮眼分布一致；
[0010] 步骤五：在切眼内、上顺槽和下顺槽的炮眼内均安置爆破药包，封泥时先使用若干个水炮泥轻轻捣入爆破药包底部，再使用黏土炮泥封口，黏土炮泥封泥至孔口；
[0011] 步骤六：按工作面切眼至下顺槽至上顺槽的顺序进行爆破，工作面切眼内布置的炮眼由机头向机尾依次进行分组爆破，上、下顺槽内布置的炮眼由里向外依次进行分组爆破；
[0012] 步骤七：在工作面推进过程中观察采空区顶板垮落情况，若顶板垮落充分，超前预裂爆破工作结束，若顶板垮落不充分，工作面及上、下顺槽均按照以上方案继续打设炮眼直至顶板垮落。
[0013] 进一步的，切眼内炮眼在工作面液压支架安装完毕至试生产前进行爆破，上、下顺槽距离工作面煤墙35m范围内的炮眼，在工作面安装完毕至试生产前进行爆破，距离工作面煤墙35m范围外的炮眼，随着工作面回采超前至工作面煤墙35m时进行爆破。
[0014] 进一步的，爆破采用分组装药分组爆破，每次爆破一组，每次爆破不超过3个炮眼；上顺槽每次爆破2个、下顺槽每次爆破1个、切眼内每次爆破3个，装药采用正向装药，组内炸药采用串联方式连接。
[0015] 进一步的，包括钻杆，所述钻杆的一端安装有可拆卸式的钻头，所述钻头包括基体和一体设置在所述基体上的刀具，所述基体为锥形体结构，且所述基体与钻杆同轴设置，所述基体的小端朝外，且所述基体的小端上设置有刀片组件，所述刀片组件包括若干圆形阵列排列设置的破碎刀片，三组所述刀具等距间隔设置在基体的外侧，且所述刀具高出基体的顶端。
[0016] 进一步的，所述刀具为斜楔式块状结构，且所述刀具的斜楔面朝向钻杆的轴线，且所述斜楔面倾斜向远离基体端部的一侧设置，所述斜楔面上镶嵌设置有至少一个刀口镶件，所述刀口镶件与刀片组件相对设置，所述刀具的外侧镶嵌设置有至少一个强化镶件，所述强化镶件为条状硬质合金，且所述强化镶件平行钻杆的轴线方向设置，所述强化镶件的外侧边缘凸出刀具的外侧面。
[0017] 进一步的，所述基体上贯通开设有出水孔，若干所述出水孔分别靠近刀具设置，且所述出水孔倾斜朝向相邻刀具的斜楔面设置。
[0018] 有益效果：本发明改变以往顺槽集中式预裂的思维模式，采取在切眼及上、下顺槽布置多点分散平行式炮眼超前预裂工作面顶板的方法，有利于顶板的完全垮落，在最大程度内缩小了悬顶面积、降低了悬顶垮落冲击范围、提高了顶板垮落效率，确保了综采工作面安全，可高效、顺利地完成初采初放；还包括了一种用于炮眼打设的钻杆，有效地适应不同的地质条件的炮眼打设，减少卡钻现象。
附图说明
[0019] 附图1为本发明的步骤框图；
[0020] 附图2为本发明的炮眼布置俯视图；
[0021] 附图3为本发明的炮眼布置主视图；
[0022] 附图4为本发明的钻杆结构示意图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0024] 如附图1至附图3所示，综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法，包括以下步骤：
[0025] 步骤一：根据切眼内安装的支架最大及最小采高确定钻机支设角度，并根据顶板岩性确定炮眼终孔深度、角度以及炮眼间距、炮眼个数；
[0026] 步骤二：在采煤工作面切眼内打设炮眼，所述炮眼间距回采侧煤墙和工作面煤墙打设，且所述炮眼倾斜于工作面顶板、平行于工作面倾向打设，若干炮眼以相等间距沿工作面切眼倾向均匀打设；
[0027] 步骤三：在上顺槽中打设第一组炮眼，所述第一组炮眼包含上顺槽炮眼S1和上顺槽炮眼S2，上顺槽炮眼S1间距上顺槽回采侧煤墙和工作面煤墙打设，且所述上顺槽炮眼S1倾斜于工作面顶板、平行于顺槽走向打设；所述上顺槽炮眼S2间距上顺槽炮眼S1一米的距离打设；然后在上顺槽长度方向依次间距打设辅助炮眼；
[0028] 步骤四：在下顺槽中重复步骤三的施工操作步骤，下顺槽炮眼分布与上顺槽炮眼分布一致；
[0029] 步骤五：在切眼内、上顺槽和下顺槽的炮眼内均安置爆破药包，封泥时先使用若干个水炮泥轻轻捣入爆破药包底部，再使用黏土炮泥封口，黏土炮泥封泥至孔口；
[0030] 步骤六：按工作面切眼至下顺槽至上顺槽的顺序进行爆破，工作面切眼内布置的炮眼由机头向机尾依次进行分组爆破，上、下顺槽内布置的炮眼由里向外依次进行分组爆破；
[0031] 步骤七：在工作面推进过程中观察采空区顶板垮落情况，若顶板垮落充分，超前预裂爆破工作结束，若顶板垮落不充分，工作面及上、下顺槽均按照以上方案继续打设炮眼直至顶板垮落。
[0032] 切眼内炮眼在工作面液压支架安装完毕至试生产前进行爆破，上、下顺槽距离工作面煤墙35m范围内的炮眼，在工作面安装完毕至试生产前进行爆破，距离工作面煤墙35m范围外的炮眼，随着工作面回采超前至工作面煤墙35m时进行爆破。
[0033] 爆破采用分组装药分组爆破，每次爆破一组，每次爆破不超过3个炮眼；上顺槽每次爆破2个、下顺槽每次爆破1个、切眼内每次爆破3个，装药采用正向装药，组内炸药采用串联方式连接。
[0034] 本发明改变以往顺槽集中式预裂的思维模式，采取在切眼及上、下顺槽布置多点分散平行式炮眼超前预裂工作面顶板的方法，有利于顶板的完全垮落，在最大程度内缩小了悬顶面积、降低了悬顶垮落冲击范围、提高了顶板垮落效率，确保了综采工作面安全，可高效、顺利地完成初采初放。在实际生产应用中，支架完全推进切眼5-10m范围内，顶板完全垮落，比以往方法30-40m范围内方可垮落，缩短了25-30m的顶板垮落步距，在该25-30m范围内工作面可放顶煤回采，可增加采煤产量，提高经济效益。
[0035] 下面以在阿克苏地区一采煤作业生产中实际应用为例说明，在综放工作面呈规则的长方形布置，切眼长60m，上顺槽长706.2m，下顺槽长703.5m，工作面平均走向长度为704.9m，煤层厚度5.2～5.8m，平均5.5m，煤层倾角22°～30°，工作面坡度平均约27°，工作面切眼长度为58.6m，上、下顺槽和切眼掘进过程中均未揭露断裂构造，工作面地质条件简单。
工作面采用ZF4800/17/30液压支架和ZFG4800/19/32型过渡液压支架支护顶板，在现场根据切眼内安装的支架最大及最小采高确定钻机支设角度，并根据顶板岩性确定炮眼终孔深度、角度以及炮眼间距、炮眼个数，最终确定炮眼打设方案。
[0036] 工作面切眼扩刷完毕后，切眼内分别在距离上顺槽回采侧煤墙3m位置和90m位置，各布置一台KHYD155型岩石钻机。使用KHYD155岩石钻机，按照设计要求在切眼内施工预裂顶板眼，切眼内钻眼施工完毕后，钻机分别运输至上下顺槽施工顺槽内的预裂顶板眼。根据顶板岩性、之前类似工作面预裂顶板经验、所选岩石钻机适应条件、顺槽内装备的设备影响等因素综合考虑，预裂顶板眼设计如下：
[0037] 切眼内预裂顶板眼设计：第一组炮眼：距离上顺槽回采侧煤墙3m、距离工作面煤墙0.5m、与工作面顶板夹角为75°、平行于工作面倾向(朝向上端头方向)、终孔深度8m。其余炮眼：每个炮眼与上一个炮眼间距3m、距离工作面煤墙0.5m、与工作面顶板夹角75°、平行于工作面倾向(朝向上端头方向)、终孔深度8m。工作面切眼倾向长度186.5m，合计布置炮眼60个。
[0038] 上顺槽预裂顶板眼设计：S1#炮眼：距离切眼老塘侧煤墙5m、距离上顺槽回采侧煤墙1.5m、与顺槽顶板夹角为75°、平行于顺槽走向(朝向采空区方向)、终孔深度8m。
[0039] S2#炮眼：距离切眼老塘侧煤墙5m、距离上顺槽回采侧煤墙2.5m、与顺槽顶板夹角为75°、平行于顺槽走向(朝向采空区方向)、终孔深度8m。
[0040] 其余炮眼：每组炮眼距离上一组炮眼间距3m，每组炮眼其余参数参照S1#、S2#炮眼施工。
[0041] 下顺槽预裂顶板眼设计：X1#炮眼：距离切眼老塘侧煤墙5m、距离下顺槽回采侧煤墙1.5m、与顺槽顶板夹角75°、平行于顺槽走向(朝向采空区方向)、终孔深度8m。其余炮眼：每个炮眼距离上一个炮眼间距3m，每组炮眼其余参数参照X1#炮眼施工。
[0042] 炮眼施工完毕后进行分组依次爆破，保证工作面的推进和煤层回采。
[0043] 如附图4所示，一种用于综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的钻杆1，所述钻杆1的一端安装有可拆卸式的钻头，方便维修与更换，所述钻头包括基体8和一体设置在所述基体8上的刀具2，所述基体8为锥形体结构，且所述基体8与钻杆同轴设置，所述基体8的小端朝外，且所述基体8的小端上设置有刀片组件5，所述刀片组件5包括若干圆形阵列排列设置的破碎刀片，三组所述刀具2等距间隔设置在基体8的外侧，且所述刀具2高出基体8的顶端。由于在实际的开采工作中，不同地域、不同区域、不同深度的地质，其土壤性质不同，有坚硬、粘性大或土质疏松等多种环境，一般的钻杆在遇到土质较松的土壤和粘性较大的土质时，极易发生粘钻或者卡钻的情况，导致钻杆磨损，十分影响进度，通过本发明中的钻杆，可有效地解决土壤粘钻和卡钻的问题，通过突出的刀具进行先行破碎并对碎土进行导流，使碎土有较多的空间向钻孔外部移动，避免了土壤堆积集聚在刀具与待钻土壤之间，减少了黏土粘钻及卡钻的情况，并同时通过刀片组件5进行进一步的碎土，防止大块的土块的形成。
[0044] 所述刀具2为斜楔式块状结构，且所述刀具的斜楔面7朝向钻杆的轴线，且所述斜楔面7倾斜向远离基体8端部的一侧设置，所述斜楔面7上镶嵌设置有至少一个刀口镶件6，所述刀口镶件6与刀片组件5相对设置，钻取的土壤通过斜楔面向刀具围合的中间区域移动，并在钻杆转动时通过破碎刀片破碎，同时刀口镶件6起到增加刀具强度的作用，减少刀具的磨损，所述刀具2的外侧镶嵌设置有至少一个强化镶件3，所述强化镶件3为条状硬质合金，且所述强化镶件3平行钻杆的轴线方向设置，所述强化镶件3的外侧边缘凸出刀具2的外侧面。在钻孔时，通过强化镶件3及刀口镶件6对土壤中的碎石或坚硬物进行破碎，提高刀具的寿命。
[0045] 所述基体8上贯通开设有出水孔4，若干所述出水孔4分别靠近刀具2设置，且所述出水孔4倾斜朝向相邻刀具2的斜楔面设置。减少钻孔时的钻头发热量，增加刀具的耐用性，同时也可对斜楔面上的刀口镶件6进行降热及冲洗，防止卡钻。
[0046] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
