液态CO_2相变致裂煤层增透技术布孔方式研究

液态CO2相变致裂技术是一种新颖的低透煤层增透技术。为了更好地将液态CO2相变致裂技术运用到低透气煤层增透领域中,在平煤十三矿进行了液态CO2相变致裂的穿层强化预抽煤层瓦斯现场试验,通过煤层致裂后的瓦斯抽采效果反映出的不同布孔方式下的致裂差异,确定液态CO2的爆破孔的合理布孔方式。现场试验表明液态CO2相变致裂在交错的梅花孔布置方式下由于能量分布均匀,致裂效果优于矩形孔布置方式,研究结果为该技术在煤层增透强化预抽领域的推广应用奠定了基础。

布孔方式对孔洞材料宏观力学性能影响的研究

运用材料破坏过程分析MFPA2D系统,从细观力学和损伤力学角度,研究了布孔方式对孔洞材料宏观力学性能以及破坏机理的影响。在研究中,分别建立了三种含双孔、四孔以及多孔的正方形数值模型。双孔以沿试件垂直中心线重叠布置,沿试件水平中心线并列布置和沿试件对角线倾斜布置三种方式进行布孔,四孔以正方形和菱形两种布孔方式置于试件中央区域,多孔成排布置并使其相邻四孔成正方形和菱形镶嵌于试件中。然后对这三种试件分别进行了标准的单轴压缩数值试验。通过对试验结果的讨论,阐明了布孔方式对孔洞材料宏观力学行为和细观损伤机理的影响。结果表明:孔洞的相互作用既可以增强应力集中程度,也可以减弱应力集中程度;正方形布孔方式比菱形布孔方式使孔洞材料具有更高的承载能力;多孔材料的延性断裂行为是孔洞应力屏蔽作用和材料损伤局部化行为共同作用的结果。

布孔方式对支撑梁爆破拆除的影响机制

支撑梁爆炸毁伤破坏效应的数值模拟及理论研究是创新改进爆破拆除方法的前提。结合钢筋混凝土支撑梁爆破拆除工程实际,针对垂直布孔与多向协同布孔分别建立其共节点分离式模型,比较分析梁内Von Mises等效应力分布规律、爆炸荷载空间分布特点及其破碎形态。结果表明:相邻炮孔炸药能量分别在50μs、60μs开始耦合叠加,叠加区应力水平显著增高;在混凝土碎胀效应及反射拉伸波共同作用下,支撑梁表面材料单元以拉伸破坏为主;相同炸药单耗时,多向协同布孔法可促进梁内爆炸荷载的均匀分布,有效改善拆除效果;材料失效演变过程表明,支撑梁破碎形态分别在255μs、265μs时刻稳定下来,采取先下后上的起爆顺序,能有效防治爆破飞石危害。

逐孔爆破技术布孔方式研究

针对逐孔爆破技术的特点,从炮区爆破能量均匀分布利于改善爆破质量的角度研究露天矿逐孔爆破的布孔方式,并对露天矿逐孔微差爆破网路中炮孔交错排列的均匀性和有效密集系数进行推导,提出与逐孔微差爆破相匹配的最佳布孔方式的数学表达式。结合实例的计算,得出同一爆破参数条件下三角形布孔方式优于矩形布孔方式和孔网有效密集系数更为接近经验值的结论。

逐孔爆破技术布孔方式研究

针对逐孔爆破技术的特点,从炮区爆破能量均匀分布利于改善爆破质量的角度研究露天矿逐孔爆破布孔方式,并对露天矿逐孔微差爆破网路中炮孔交错排列的均匀性和有效密集系数进行推导,提出与逐孔微差爆破相匹配的最佳布孔方式的数学表达式。结合实例的计算,得出同一爆破参数条件下三角形布孔方式优于矩形布孔方式和孔网有效密集系数更为接近经验值的结论。

井筒揭煤穿煤轮廓及其抽排布孔方式研究

为对井筒揭煤卸压抽排钻孔布置参数进行优化,确保钻孔位置的准确性,提高布置钻孔的卸压抽排效果,分析对井筒揭煤穿煤轮廓认识存在的问题,用解析几何的方法建立不同的井筒与煤层位置关系条件下井筒揭煤穿煤轮廓线方程,对井筒与煤层在非正交条件下穿煤轮廓的形状进行分析与证明;比较井筒揭煤中环形布孔方式与矩形布孔方式的优劣,分析讨论井筒揭煤最优布孔方式;以应用实例检验矩形布孔方式在井筒揭煤中椭圆形穿煤轮廓条件下的使用。

上邻近层卸压抽放钻孔布孔方式改进研究

针对松藻煤矿保护层工作面回风巷钻场卸压瓦斯抽放钻孔布置不能满足瓦斯抽放需要的问题,对钻场卸压瓦斯抽放钻孔布孔方式进行改进,由双向扇形布孔改为沿工作面切割方向单向前倾式布孔。布孔方式改进后提高了钻场瓦斯抽放量,减少了工作面瓦斯超限现象,改进的布孔方式具有较好的实用性。

地铁隧道联络通道薄弱环节冻结孔布孔方式

地铁隧道联络通道冻结施工的最薄弱环节为隧道开挖对侧顶部区域的冻结。目前,该区域的冻结存在单排长孔冻结和长孔加短排加强孔冻结两种布孔方式。通过对杭州、上海的3个不同布孔方式的地铁联络通道工程现场温度数据的收集,冻结、开挖期间冻结效果的观测,以及钻孔施工情况的分析与对比,发现采用短排加强孔的冻结效果有明显的提升,但是过度密集的布孔可能会造成断管问题的出现。

消除钻孔瓦斯抽采盲区空白带的布孔方式研究

为消除钻孔抽采瓦斯在煤层中形成的抽采盲区空白带,研究了典型穿层钻孔间抽采盲区空白带的存在形式,分析表明“三花眼”布孔方式、优化后的正方形布孔方式和等边三角形布孔方式均不存在抽采盲区空白带,其中等边三角形布孔方式钻孔有效抽采面积利用率为“三花眼”和优化后正方形布孔方式的1.9倍。以郑州矿区告成煤矿25031开切眼为工程研究对象,对不同布孔方式的钻孔施工工程量和单孔平均抽采瓦斯纯量进行了现场试验考察,结果表明:等边三角形布孔方式所需施工钻孔工程量最少,“三花眼”布孔方式所需钻孔工程量最多;优化后正方形布孔方式的单孔平均抽采瓦斯纯量略高于等边三角形布孔方式,而“三花眼”布孔方式单孔平均抽采瓦斯纯量最低。结合典型布孔方式分析结果认为,等边三角形布孔方式为最优方案。研究结果对煤矿井下穿层钻孔的设计具有指导作用。

煤层底板水害区域注浆治理影响因素分析与高效布孔方式

对于导、含水岩层进行超前区域注浆改造与加固是华北型煤田煤层底板岩溶水害防治的主要技术手段。根据超前区域注浆改造技术应用的矿井水文地质基本原理,结合煤层底板水文地质结构、采动影响、定向钻进成孔与浆液扩散能力,以及受注岩层边界条件等因素,分析了治理煤层底板薄层灰岩与厚层灰岩水害的超前区域注浆改造与加固的一般应用模式。并从受注岩层地质条件、注浆材料、注浆工艺等方面,分析得出受注层的空隙连通性、开启性、粗糙性、孔隙水承压性,注浆材料的粒度、黏滞性、时变性、结石能力,以及注浆压力、钻孔空间布置、注浆方式等,是影响煤层底板岩溶水害超前区域注浆治理效果的主要因素。另外,依据注浆过程中有效注浆压力计算公式,分析得出浆液在钻孔和裂隙中流动时由于受到钻孔和岩层空隙综合阻力的抑制,水平孔中沿程有效注浆压力逐步衰减,易形成“锥形”浆液扩散范围。最后,针对目前常用的超前区域注浆孔水平段分支孔平行布孔模式,由于间距过大和有效注浆压力衰减可能造成的注浆孔间盲区问题,根据注浆孔水平段有效注浆压力与浆液扩散范围的衰减规律,以消除注浆盲区为目标,提出了长距离错位平行分支孔、长距离逆向互补弧形分支孔、短距离羽状分支孔等3类注浆孔高效布孔模式,可为煤层底板水害超前区域高效治理技术科学应用提供依据。

露天采石场中深孔爆破布孔方式优选

岩体破碎块度分布及块石抛掷距离是影响露天采石场台阶爆破中设备铲装效率的关键因素。结合ANSYS软件,构建了垂直深孔及斜向深孔台阶爆破数值仿真模型,以关键节点速度均值及标准差为评价指标,结合爆破块度分布数值模拟结果综合分析认为,平行于台阶坡面的斜向深孔布孔方式更有利于形成较为集中的爆堆,有助于提高采石场的生产效率。

不同布孔方式下的抽采影响半径对比分析

对单孔抽采影响半径、单排相邻钻孔耦合抽采影响半径和双排相邻钻孔耦合抽采影响半径进行现场试验和考察,研究不同布孔方式下测试孔的流量变化情况,根据流量的变化幅度确定了不同抽采钻孔布置情况下影响半径R与抽采时间t之间的函数关系,为确定合理抽采钻孔参数提供借鉴。

斜线起爆网路与布孔方式应用探讨

斜线起爆网路实质是改常规爆破为宽孔距爆破。为了发挥该网路的特点以及探究与之相匹配的最佳布孔方式,引入位移参数a∆,揭示布孔方式的内在联系。详细分析各种等时线设计特点,指明其优缺点,进而推导出a∆~m′关系式,使起爆参数m′与布孔方式相对应,为宽孔距爆破设计提供了计算工具。

液态CO_2相变致裂煤层增透技术布孔方式研究

在井下采矿过程中,瓦斯事故仍然是煤炭生产企业的主要事故形成方式,结合实际情况对液态CO_2相变致裂煤层增透技术布孔方式进行分析,以期有效缓解瓦斯问题。

布孔方式及延期时间对煤体破碎效果影响的数值模拟

针对煤体爆破中不同装药布孔方式及延期时间对煤体破碎效果的影响,本文采用ANSYS-LS/DYNA进行了数值模拟,并对计算结果进行分析。结果表明:爆炸应力波在煤体中产生叠加效应,煤体的破碎主要以拉伸为主;随着孔距排距比的增加,煤体的破碎程度呈现先增加后降低的趋势;当孔距与排距比为1.5时,三角形布孔中心所受应力峰值和煤体的破碎程度均达到最大,分别为175 MPa和9.6%;空孔周围裂纹呈环状分布,且当孔距与排距比为1.0或1.5时,裂纹主要集中在三角形内部;孔间延期时间为0.5 ms时较1.0 ms时的裂纹分散度大,且随着排间延期时间的增加裂纹数有所增加。

逐孔爆破技术布孔方式研究

穿孔爆破是矿业工程、岩土工程等生产过程的一个至关重要的工艺环节,特别是露天采矿生产过程最为重要的工作之一。穿孔爆破成本在露天矿山的生产成本中所占比例较大,而且爆破质量的好坏直接影响到铲装、运输、矿岩破碎等工序的生产效率和成本。在逐孔爆破技术中,由于整个起爆网路按照设计的延期时间实现逐孔微差爆破,先爆孔为其相邻的后爆孔提供爆破自由面,并使爆后岩石沿某一特定的方向移动。基于此,本文主要对逐孔爆破技术布孔方式进行分析探讨。

水泥路面板底脱空注浆布孔方案设计及注浆压力计算方法

为了从理论上分析水泥混凝土路面板底脱空注浆加固的压力控制及布孔方式,以劈裂注浆压力及扩散半径的理论公式为基础,假设浆液在土体裂缝中的流动符合达西定律,劈裂注浆形成的裂缝宽度为均匀裂缝宽度,推导出水泥混凝土路面板脱空注浆时两孔、三孔、四孔和五孔注浆布置方案在注浆加固的布孔方式下注浆压力设计计算方法。研究结果表明:理论计算结果与实测结果较接近,证明了计算方法的合理性,理论分析的结果可为工程应用提供可靠依据。

液态CO_2相变致裂技术在布孔参数优化中的应用

为了实现液态CO_2相变致裂技术在低透气煤层强化消突领域经济高效消突的目的,在河南平煤十三矿进行了液态CO_2相变致裂穿层强化预抽煤层瓦斯试验,在致裂影响半径研究的基础上,通过数值模拟优化和现场验证的方法,对液态CO_2相变致裂技术布孔参数进行了研究。通过不同布孔方式、孔排间距等参数下的模拟和试验,研究结果表明:先致裂孔能为后致裂孔提供爆破自由面,使爆破易向自由面上发展,区域性致裂时为减弱自由面的影响,布孔方式上易采用线性程度低的梅花形布孔方式,合理的孔间距为0.5~0.6倍的单孔致裂有效影响半径。

基于COMSOL数值模拟的液态CO_2相变致裂布孔参数优化

为了能将液态CO_2相变致裂技术高效地应用到低透气煤层强化增透领域,基于COMSL软件对液态CO_2相变致裂技术布孔参数进行数值模拟优化,并在平煤十三矿进行了穿层强化预抽煤层瓦斯试验,对优化结果进行了验证。不同布孔方式、孔排间距参数下模拟试验和现场试验研究结果表明:同孔距下"隔二爆一"布孔方式其致裂后抽采效果优于"隔一爆一"布孔方式,最终确定平煤十三矿最佳布孔方式为孔距为6 m的"隔二爆一"式。

深埋隧洞超前应力释放爆破方式优化研究

岩爆已成为岩石地下工程和岩石力学领域的难题,对围岩进行超前处理,能够改善围岩内部应力,降低岩爆发生的频率和等级。通过对引汉济渭工程秦岭隧洞岩爆段进行超前应力释放爆破研究,采用掌子面周边布孔与中部布孔两种爆破方式,通过微震监测系统测定能量释放量,对比两种爆破方式对围岩内部应力的降低程度。结果表明:采用超前应力释放爆破对围岩内部应力进行释放是行之有效的,能够降低岩爆带来的安全风险;爆破孔位布置、孔深、孔径、炸药选择、装药方式、装药量等应根据围岩情况进行实时调整,采用掌子面周边位置布孔实施超前应力释放爆破效果优于在掌子面中部布孔实施超前应力释放爆破。