深部强矿压矿井煤层覆岩爆破卸压机理研究

为实现深部矿井开采强矿压的高效治理,本文提出首先在煤层覆岩顶板布置“U”型巷道,然后对“U”型巷道中间的岩层进行集中爆破卸压的强矿压治理方案。以西北矿区某深部强矿压矿井为研究背景,在两种岩性的坚硬顶板中,各设计了两种不同埋深的“U”型巷道布置方案,分别是埋深-800 m、-825 m和埋深-850 m、-875 m。研究结果表明,采用“U”型巷道岩层爆破后,煤层采动过程中的采场应力、位移均有所减小。而“U”型巷道爆破卸压效果不仅与相对层间距有关,还与“U”型巷道所在岩层的岩性有关。在岩层岩性相同的情况下,“U”型巷道与下煤层的相对层间距越小,采场爆破卸压效果越好。

胡家河冲击地压防治及爆破卸压效果分析

胡家河作为强冲击地压矿井,危险指数高,采取科学的防治技术,能够预防矿井冲击地压灾害发生。论文对401111工作面冲击危险区域进行划分,提出冲击地压危险防治体系,对爆破卸压效果进行考察。结果表明,胡家河矿共划分8处强冲击危险区和7处中等冲击危险区域;401111回采工作面采用大直径钻孔卸压、煤层注水、顶板预裂爆破等方案对冲击危险区域进行主动解危;401111工作面回风巷爆破后,相邻孔孔壁上出现比较明显的裂隙。

岩爆倾向岩石巷帮钻孔爆破卸压的静态模拟

冲击地压、大变形或分区破裂化正成为我国深部开采的难题.高地压是导致冲击地压、大变形或分区破裂化的根源.钻孔爆破卸压是转移或释放高地压的有效措施.以厂坝铅锌矿灰岩为样本,应用FLAC3D静态模拟巷道掘进中巷帮钻孔卸压的钻孔间距、钻孔深度及有无孔底爆破的卸压效果.研究表明：巷道埋深越深,支承压力越大,钻孔间距也将越大;钻孔深度介于支承压力峰值与支承压力区最大宽度所处的位置之间;仅钻孔而不孔底爆破的卸压效果不明显.上述研究规律应用于文峪金矿、豫灵镇某万米平巷和东桐峪金矿的灰岩、大理岩巷道掘进,成功控制了岩爆飞石.巷道穿过无岩爆倾向的岩石,如煌斑岩时,尽管不会发生岩爆,但是将它们的钻孔间距、钻孔深度较岩爆倾向地段增大0.5~1.0 m并类似孔底爆破,可以确保支承压力持续向围岩深部转移或部分释放,避免巷帮因应力集中而发生开裂或片帮.

寺河煤矿爆破卸压无煤柱沿空留巷技术研究

针对寺河煤矿沿空留巷中存在的采高大、推进速度快、爆破效率低的工程难点,研究快速爆破卸压无煤柱沿空留巷技术,设计了以聚能管为载体的快速装药工艺和以无机爆破封孔材料、封孔囊袋、封孔设备为主体的快速灌浆封孔工艺,设计了混凝土机械化泵送充填工艺,进行了现场试验和效果考察。结果表明:快速装药工艺通过孔外制作聚能药包、整体送入的方式,单孔装药时间12 min,为传统方式的30%,快速灌浆封孔工艺替代炮泥封孔,实现了封孔作业机械化,单孔封孔时间4~5 min,为传统炮泥封孔方式的10%,冲孔率<0.2%,远小于炮泥封孔方式的5%,实现了快速定向聚能爆破,混凝土墙体维护良好,留巷两帮移近量约130 mm,顶板下沉量约80 mm,底鼓量约200 mm,工作面后方250 m以后基本稳定。

煤矿爆破卸压防治冲击地压技术分析

在煤矿采集作业中,冲击地压属于动力灾害的一种,会引发岩体土层急速抛出、巷道口堵塞、支架损坏、岩体振动等问题。通常情况下,冲击地压的发生具有随机性、难以预测性、突发性等。煤矿注重冲击地压防治,有助于保护作业人员人身安全,降低安全事故的发生概率。文章首先具体阐述了煤矿防治冲击地压的意义,其次,从技术原理、适用条件、作用以及实际应用的角度介绍了爆破卸压技术,最后,探讨了冲击地压防治策略。

针对不同爆破卸压方式的巷道变形研究

为了研究不同爆破卸压方式的优缺点,指导爆破卸压的进行,本文利用FLAC^(3D)数值计算软件对不同的卸压方式进行了模拟研究。通过与原巷位移情况比较,选择“巷道变形状况”对三种卸压方式进行了评价。结果表明:爆破卸压是改善软岩巷道应力环境,降低巷道变形的有效方法。全断面爆破卸压方案在巷道周边形成的弱化带比较均匀,卸压效果最好。同时,采用全断面卸压方式时,巷道顶底板与两帮变形仅为2.02%和0.86%,很好地维护了巷道的稳定。两种局部卸压方式均存在不足之处,底板卸压时,对两帮影响大,顶板卸压时,易在拱顶发生变形。若采用局部卸压方式,可以与传统支护相结合,减少对巷道帮壁的影响。

基于爆破卸压的深部构造应力富水软岩巷道底鼓控制技术研究

底鼓是深部高应力软岩巷道常见的底板破坏形式,也是影响矿井安全高效生产的制约因素,更是目前千米深井亟待解决的关键问题。为解决深部高应力软岩巷道底鼓制约煤矿安全高效开采的现场问题,以平煤某矿-950水平回风大巷为工程背景,采用井下试验、物化分析、室内试验相结合的方法,从岩石强度和应力特征视角分析了围岩结构、矿物成分、水理作用、支护强度、原岩应力对巷道底鼓的影响机制,发现了高构造应力和水理作用是影响巷道严重底鼓的主要因素,揭示了该巷道的挤压流动性底鼓和遇水膨胀性底鼓机理。根据深部高应力软岩巷道底鼓机理分析,提出了基于底板爆破卸压的注浆加固底鼓联合控制技术,利用松动爆破技术阻断底板高应力传播路径,改善巷道围岩应力环境,释放底板压力;同时,利用注浆加固技术强化巷道底板围岩的承载力,提高底板抗变形能力。基于上述研究成果,提出爆破卸压+注浆加固的布置方案与参数,并进行了工业试验和底鼓变形监测。现场工业应用监测结果表明:采用底板松动爆破+注浆加固的联合支护方案后,巷道底板围岩处于稳定状态,底板在300 d内最大位移不超过310 mm,巷道底鼓变形量较无支护状态下减少了36.7%~49.0%,巷道底板未发生明显变形破坏,底鼓控制效果明显。

基于钻孔电磁辐射法的爆破卸压效果检验方法

分析了煤岩体电磁辐射信号与受载应力的关系,研究了工作面前方煤岩体电磁辐射分布规律,由此提出了爆破卸压效果检验的钻孔电磁辐射法;并通过河南神火集团梁北矿11061工作面薄煤区爆破卸压效果进行了现场验证。研究表明:工作面电磁辐射强度、脉冲与围岩应力状态具有良好的相关性;电磁辐射信号能有效地反映工作面前方煤体应力分布及转移情况;钻孔电磁辐射法能够检验爆破卸压效果,为爆破卸压效果检验提供了一种新的方法。

坚硬顶板深孔爆破卸压技术的研究

综采工作面开切眼深孔爆破卸压可控制顶板初次垮落步距过大、减弱顶板大面积垮落引起的顶板灾害。工作面回采过高冲击危险区时,采用深孔爆破技术,提前释放坚硬顶板内储存的弹性能,可以降低冲击危险,能有效地避免冲击地压灾害发生。以济三煤矿6303工作面实际地质情况为研究背景,从岩石爆破机理出发,利用Ansys有限元非线性动力学软件,对两种深孔预爆破方案和爆破效果进行爆破计算分析,分析了爆破应力波传播规律,并与优化方案参数进行对比,给出了顶板深孔预爆破钻孔的三角法布置方案。

圆形断面巷道爆破卸压机理数值模拟研究

运用岩石破裂过程分析系统RFPA2D,充分考虑岩石非均匀性等复杂的岩石力学性质,对爆生裂隙带、爆炸空腔构成的爆破卸压带维护巷道的作用机理进行模拟研究,有助于提高人们在巷道维护方法中的认识。

爆破卸压法维护巷道静光弹实验研究

针对目前地下深部煤炭资源开采中研究的热点之一——高地应力巷道维护问题,采用全息静光弹实验系统,对巷道侧帮爆破卸压巷道模型进行了不同围压条件下模型实验。实验结果显示,由于爆炸空腔与爆生裂隙形成的弱化带,巷道周围应力条纹由无卸压巷道波纹闭合状,改变为爆破卸压后的发散放射状,巷道周边的应力峰值向围岩深部转移,改善了巷道围岩应力状态。直观地揭示了爆破卸压力学机理。

高应力下硬岩巷帮钻孔爆破卸压动态模拟

钻孔爆破卸压是转移或释放高地压的有效措施。采用显式非线性动力分析有限元程序ANSYS/LS-DYNA与快速拉格朗日有限差分程序FLAC3D相结合的方法,动态模拟了硬岩巷帮钻孔爆破卸压过程,分析了不同施工条件对卸压效果的影响。结果表明:合理的钻孔深度处于支承压力峰值与支承压力区边界之间的中部位置;装药量越大,支承压力峰值降低越明显,装药量上限应确保爆炸产生的损伤区与巷道已有损伤区不贯通;钻孔间距越小,支承压力峰值降低越明显,钻孔间距下限应满足在确保不扩大巷道已有损伤区范围的前提下,钻孔之间能够形成基本贯通的塑性带。

软岩巷道爆破卸压方法的研究与实践

本文应用二维元与边界元相结合 ,对爆破卸压巷道围岩的卸压效果进行了分析和计算 ,得出了巷道围岩运动趋向及巷道周边应力升高区向巷道围岩深部转移的规律 ,为巷道的支护设计及巷道维护提供了重要的参考。

多级爆破卸压技术防治冲击地压机理及其应用

以复杂地质条件和开采条件影响的强冲击危险性矿井为研究对象,在顶板、底板和煤层实施多级爆破卸压技术防治冲击地压灾害。采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合方法,分析了多级爆破卸压技术的防治冲击地压机理及效果。数值模拟结果表明,实施多级爆破卸压措施后,超前支承压力峰值位置从距煤壁19 m提高到23 m,应力集中系数从1.35降低到1.10;侧向支承压力峰值位置从距巷帮6 m增加到13 m,应力集中系数从1.35降低到1.18。现场试验结果表明,实施多级爆破卸压后钻孔应力和钻屑量明显降低,电磁辐射强度明显增加,支架工作阻力最大下降45%。研究结果表明,多级爆破卸压技术通过切断顶板、底板与煤层之间的应力传递通道,同时使煤层中的高应力区向深部转移,有效降低了煤岩体中的应力和工作面冲击危险性,取得了很好的防治冲击地压效果。

爆破卸压技术在深部煤层防治冲击地压中的应用

以唐山矿Y484工作面为例,采用爆破卸压技术对巷道进行了冲击地压防治技术的研究。在对工作面具体地质条件及冲击倾向性分析的基础上,研究了爆破前后工作面上覆岩层的应力分布情况,并结合RFPA数值模拟对比爆破卸压前后煤体的集中应力分布和能量转移范围。试验证明爆破卸压使煤体应力峰值向煤体深部转移了10 m左右,降低了巷道煤壁侧的冲击地压危险。并在工作面成功应用了爆破卸压技术,取得了较好的卸压效果。

高应力下硬岩巷道掘进端面钻孔爆破卸压动态模拟

为了深入研究深部高应力岩层巷道围岩钻孔爆破卸压技术,将ANSYS/LS-DYNA程序和FLAC^（3D）程序相结合,动态模拟了硬岩巷道端面的钻孔爆破卸压过程,分析了不同卸压方案的钻孔爆破卸压效果,得到了合理的钻孔布置方式及钻孔深度、装药长度。结果表明：钻孔爆破卸压可降低巷道端面的支承压力峰值,并使其向岩体深部转移;呈三角形布置超深钻孔的爆破卸压效果较一字型好;钻孔超深2 m时,即超深一个掘进循环进尺时钻孔爆破卸压的效果最好;超深钻孔全长装药爆破的卸压效果较超深部分仅孔底或半长孔装药好。钻孔超深长度及其装药长度模拟表明,动态模拟较静态爆破等效模拟更精确。

控制巷道岩爆的爆破卸压法

高地压区巷道岩爆是金属矿开采等地下工程中的难题。阐述了岩爆控制技术的研究现状,岩爆发生的岩性条件、岩爆发生的时空特性,岩爆破坏巷道的机理以及岩爆破坏巷道的形式。分析了卸压爆破控制巷道岩爆的机理。

深井软岩大巷深孔爆破卸压机理及工程应用

针对深井高应力软岩巷道变形量大、返修时间短的特点,提出巷道基角深孔爆破卸压方法和设计原理,并在淮南矿业集团谢桥矿进行了现场试验。对比试验表明,高应力软岩巷道基角卸压在巷道掘进初期对围岩变形速度、变形量及稳定时间得到了很好的控制,表明深部爆破卸压可以充分改变围岩应力状态。

基于槽波波速层析成像的爆破卸压效果评价方法

工作面上覆采空区遗留煤柱造成的应力异常,给煤矿开采带来极大安全隐患,爆破是消除煤柱应力集中的常用办法,但是缺少对爆破效果进行评价的技术。分析了槽波波速与应力之间的定性关系,上覆煤柱爆破前后进行2次槽波波速层析成像,并计算2次槽波波速差值,对工作面上覆煤柱爆破卸压效果进行评价。将槽波波速成像结果与数值模拟、矿压监测结果以及回采实际情况进行了对比分析。结果表明:工作面内槽波波速与围岩应力状态具有良好的相关性;槽波波速能够有效地反映工作面内应力分布及转移情况,合理评价煤柱爆破卸压效果。

高应力软岩巷道基角深孔爆破卸压的试验研究

分析了高应力软岩巷道基角爆破卸压的原理及参数确定方法,并在峰峰集团万年矿进行了现场试验。对比试验表明,高应力软岩巷道基角卸压在巷道掘进初期对围岩变形速度、变形量及稳定时间具有很好的控制作用。深部爆破卸压及浅部加强支护可以充分改变围岩应力状态。