深孔预裂爆破装药量计算方法及水耦合装药结构优化

岩体内爆破裂隙的发育程度与装药参数密切相关。针对现有装药量计算方法在深孔预裂爆破应用中适用性差的问题,通过建立柱状装药简化计算模型,基于体积法计算原则,提出了一种深孔预裂爆破装药量计算方法,并分析了水压爆破作用机理,对深孔预裂水耦合爆破装药结构进行优化,解决了深孔封堵劳动量大、含水地层封堵困难、炸药拒爆等不易处理的难题。采用上述研究成果,在新驿煤矿硬岩巷道开展了综掘硬岩深孔预裂爆破现场试验,借助钻孔成像仪及声波测试仪进行爆破效果检测。结果表明:爆破后孔内岩石大量裂隙增加,岩石完整性下降,封堵段岩石完整性系数下降至0.3~0.5,装药段下降至0.1,综掘机推进过程中爆破区域推进速度增加,验证了装药量计算方法及装药结构的优越性。

大断面回采巷道非均匀变形破坏与控制对策

受特殊围岩结构和复杂采动应力场影响,大断面回采巷道在采掘过程中呈现出非线性力学特征,导致其变形和破坏均呈现出显著非均匀特征,即巷道变形破坏从关键部位开始逐渐扩展,最终导致整个巷道非均匀变形失稳。根据巷道围岩非均匀变形破坏特征,研究其内在力学机制,提出有效的围岩控制对策和支护方案,并进行现场应用,取得了显著工程效果。

中厚煤层软硬复合顶板切顶卸压沿空留巷关键参数优化研究

中厚煤层软硬复合顶板地质条件复杂,切顶留巷后极易出现采空区顶板分层垮落、二次垮落以及留巷变形严重等问题。为解决这一难题,以新驿煤矿1706工作面为工程背景,从切顶留巷关键参数选取方面展开系统研究。从煤层厚度和顶板岩层分布入手,分析判断影响切顶留巷效果的因素主要为切顶高度和炮孔封堵长度与封堵方式;基于岩石碎胀自承特性原理,初步设计切顶高度,再建立含裂缝复合顶板岩梁断裂力学模型,理论分析切顶高度与复合顶板断裂间的关系;基于炮孔封堵作用机理和爆破破岩机理,针对软硬复合顶板岩层提出分段封堵炮孔的思想,推导出软岩段和硬岩段封堵长度计算方法。现场试验和监测数据表明:切顶关键参数为切顶高度8.5 m,硬岩段封堵0.5 m,软岩段封堵1.5 m,按这些参数实施切顶后,孔内裂缝连续,裂缝率达到了92%;切顶后锚索受力稳定在172 kN,顶板最终离层量为35 mm,相较于未切顶段分别降低了23%和55%,复合顶板顺利一次垮落,留巷效果良好。