工作面单双巷顶板爆破应力演化规律研究

坚硬顶板是影响工作面冲击危险的重要因素,实践中常采用爆破技术对工作面顶板进行预裂和卸压。以田陈煤矿3煤层上方存在坚硬顶板的7202工作面为对象,采用理论分析、数值模拟、工业试验等方法,研究了不同爆破高度、工作面单巷和双巷顶板爆破下围岩应力演化及微震规律。结果表明:针对低位亚关键层采用单巷和双巷爆破时,爆破高度越大,巷道围岩峰值应力越低,卸压效果与爆破高度呈正相关关系;但采用双巷爆破时,当爆破高度增加至6倍采高(亚关键层中部位置)以上时,工作面中部区域会出现应力升高现象,且工作面越短应力升高越明显;在7202工作面初采阶段进行高度为3倍采高的单巷顶板爆破时,微震多集中在巷道区域,卸压效果一般,改为双巷顶板爆破并提高爆破高度至6倍采高后,微震多集中到工作面中部区域,无大能量微震事件发生,应力监测预警次数也大幅降低,巷道区域卸压效果较好。

基于数据装定的坦克炮毫米波近炸引信炸高控制方法

为满足打击人员、装甲、掩藏等目标需求,坦克炮毫米波近炸引信需要具备多种炸高,实现弹丸毁伤效能最大化。针对坦克炮弹道低伸,毫米波探测器波束较窄、难以满足近炸引信多种炸高的问题,建立基于装定延时的坦克炮毫米波近炸引信炸高控制模型,分析通过增加发火延时的策略实现炸高控制。弹丸发射前根据初速射角等攻击条件解算发火延时,利用武器平台与弹丸的信息交联,向近炸引信装定发火延时从而实现弹丸炸高控制。建立数学模型并仿真分析发火延时与弹丸初速、射角和毫米波探测器波束宽度、探测距离与炸高差之间的关系,总结出发火延时的计算公式,通过实验室静态试验和外场动态试验验证该方法的有效性。

基坑爆破开挖爆点位置与基坑高度对爆破振动影响研究

针对基坑爆破振动预测不准确的问题,该文采用有限元模拟软件,深入研究基坑爆破开挖时爆点位置和基坑高度对振动的影响。首先,基于妈湾跨海隧道基坑爆破开挖工程进行数值模拟,验证模型的适用性;随后在保持爆心距不变的情况下,通过调整基坑爆破点到基坑边缘的距离和基坑的高度,研究这两个因素对地表振动的影响。研究结果表明:随着爆破点到基坑边缘的距离增加,相应距离测点的振动速度逐渐减小;基坑高度越高,相应距离测点的振动速度越大;基坑高度对地表振速的影响要大于爆点位置的影响。研究成果能为基坑爆破的振动预测提供一定参考,具有工程实际意义。

小高宽比框架结构爆破拆除数值模拟研究

为研究小高宽比框架结构爆破拆除的倒塌过程,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立分离式共节点模型,对其倒塌过程进行数值模拟研究,分析该结构钢筋混凝土柱的受力特点。通过对比实际工程与模拟结果,发现两者在倒塌时间、倒塌历程、爆堆范围等方面高度一致,由此可见数值模拟是可靠的。研究发现:在倒塌过程中,各排立柱达到截面抵抗弯矩后会在梁柱节点处产生塑性铰,上部结构以塑性铰作定轴转动,前倾过程中对后排立柱产生向后的反力,以致产生明显的后坐。倒塌前期钢筋与混凝土单元共同受力,混凝土单元失效后,与其共节点的钢筋单元应力发生突变,随后在拉压状态下不断变换,直至倒塌结束,爆破切口处的钢筋对上部结构的自由落体有一定的阻碍作用。

基于LS-DYNA的深孔分段爆破模拟优化研究

本研究以某钨矿深孔分段爆破成井项目为背景,利用LS-DYNA非线性动力有限元软件进行了深孔一次凿岩分段爆破条件下的段高参数优化模拟。通过比较不同掏槽孔微差起爆顺序,发现相邻炮孔同时起爆的掏槽效果优于对向炮孔同时起爆的效果。研究结果揭示了随着段高的增加,装药量及岩石的炸药单耗同步增加。特别在2.3 m和2.6 m段高成井时,不仅成井效果较好,而且飞石产生较少。工业试验进一步验证了模拟结果的准确性,证实采用2.6 m分段高度进行分段爆破在实际工程中能够达到较佳的爆破效果。这些研究成果不仅为该钨矿深孔分段爆破成井项目提供了科学依据,同时也为类似工程提供了宝贵的经验和方法参考。

车轮辐板抛丸强化试验数据分析与研究

根据轧制车轮辐板抛丸强化得到的试验数据,经PA2软件处理后绘制出阿尔门饱和曲线,结合抛丸强化工艺参数及抛丸强化机理,对车轮辐板抛丸强化试验数据及阿尔门饱和曲线进行研究分析。结果表明:弧高值的大小取决于弹丸对试片的冲击功,满足弧高值要求的情况下,冲击功越小,饱和时间越短。当冲击功低于一定值后,冲击功越小,饱和时间反而越长。在满足弧高值要求的情况下,提高工件喷丸强化生产效率的唯一方法是提高单位时间内的喷丸量,即增大抛丸器功率。

爆破切口高度对钢筋混凝土烟囱爆破拆除效果的影响

为了研究爆破切口高度对120 m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除效果的影响,通过有限元软件Ansys LS-DYNA建立了整体式模型。对2.5、3.0、3.5、4.0 m和4.5 m的5种爆破切口高度方案进行数值模拟,比较分析在各切口高度下结构的倒塌形态及运动时程曲线,并与实际工程进行对比。对不同爆破切口高度下筒体的倒塌范围、后坐距离、倒塌速度和前冲距离等参数进行研究。结果表明:爆破切口高度过小,会导致筒体产生较大的前冲距离;随着爆破切口高度的增加,筒体破碎倒塌范围逐渐变小,但是筒体下坐距离越来越大。通过对比分析,确定最佳爆破切口高度为3.5 m。实际倒塌效果和数值模拟结果基本吻合,数值模拟结果可靠。

综采工作面切顶卸压沿空留巷技术应用

为解决护巷煤柱留设造成资源浪费及上覆采空区煤柱处应力集中的问题,余吾煤业研究应用切顶卸压沿空留巷技术,通过理论计算得出切顶钻孔高度、角度,采用聚能管定向爆破技术产生预裂面,同时对留巷段采用高强支护技术,工作面回采过后采空区侧顶板沿预裂面顺利切落。切顶卸压沿空留巷技术的成功应用,直接减少1条回采巷道的施工,减少护巷煤柱的留设,为类似条件下矿井的沿空留巷提供借鉴。

煤矿爆破切顶卸压沿空留巷开采技术应用

该文以某煤矿的回采工作面为例,探究爆破切顶卸压沿空留巷开采技术的应用策略。采用双向聚能爆破技术进行顶板预裂,通过合理设计切顶高度、切顶角度以及炮孔间距等关键参数,提高爆破预裂效果,保证巷道围岩的稳定性。在完成爆破后进行煤层开采,使用锚索支护和U型钢支护,提高巷内支护效果;使用工字钢和U型钢档矸支护,防止矸石对围岩的侧向冲击,为煤矿安全作业创造有利环境。

长江钢铁高炉煤气放散塔升级改造实践

高炉煤气放散塔作为钢铁联合企业调节煤气管网稳定的重要设施,起到了保护煤气系统安全的作用。长江钢铁高炉煤气放散塔运行多年,由于高炉扩容、系统落后等原因,存在放散能力不足、放散高度不够等问题。为解决这些问题,长江钢铁对高炉煤气放散塔的塔体、煤气管道材质、放散工艺以及计算机控制系统进行了升级改造。改造后,从根本上解决了放散塔运行中存在的问题,消除了安全隐患,节约了能源,并取得了一定的经济效益。

钢筋砼烟囱拆除爆破切口高度优选及效果分析

为进一步研究复杂环境下垃圾焚烧厂100 m钢筋砼烟囱的最佳爆破切口高度,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分别对爆破切口高度为1.5、2.0和2.5 m 3种工况进行数值模拟,对比分析烟囱爆破倒塌姿态与最大水平位移,结合该烟囱自身结构与现场环境,采用上半部57 m拆除爆破、下半部43m机械拆除的方式。结果表明,爆破最优切口高度为2.0 m;通过对烟囱倒塌和解体过程图像分析可知,烟囱的爆破倒塌解体过程较为理想且符合工程实际,数值模拟结果与实际爆破效果高度吻合,可为同类拆除爆破提供经验。

黑岱沟露天煤矿综合开采工艺优化

为了充分发挥黑岱沟露天煤矿抛掷爆破—拉斗铲倒堆工艺优势,实现持续、稳定、高效开采。以工艺系统推进度一致为原则,建立了综合开采工艺生产能力与原煤产能关系模型。在此基础上,通过深入分析抛掷爆破台阶高度、拉斗铲扩展平台高度与原煤产能间的制约关系,建立了拉斗铲倒堆系统生产能力、抛掷爆破台阶高度、拉斗铲扩展平台高度与原煤产能关系模型,并以此保障抛掷爆破有效抛掷率、充分发挥抛掷爆破—拉斗铲倒堆工艺系统生产能力。结果表明:在抛掷爆破台阶高度45 m条件下,拉斗铲扩展平台高度13~16 m时,黑岱沟露天煤矿拉斗铲倒堆作业区可实现原煤产能2462万~2799万t/a,若南部500 m单斗—卡车作业区正常推进,全矿可实现原煤产能3400万t/a。

切顶卸压技术在晋煤某矿XV 2301工作面的实践

为解决晋煤集团某矿综采工作面间留小煤柱沿空掘巷而导致的掘进成本高、采掘接替紧张、材料消耗大、作业成本高及系统复杂等问题,采用理论分析和现场实践方法,并结合切顶卸压技术对XV2301运输巷进行了沿空留巷无煤柱开采设计与实践,分析了双向聚能张拉成型爆破切缝机理,给出了切缝高度、切缝角度、切缝孔间距及布置方式等定向预裂爆破切缝关键参数,提出了切顶卸压沿空留巷巷旁支护方式,将巷内支护区分为3个不同区域,分别选用对应的支护模式。现场测试数据表明,滞后工作面190 m后,巷道表面变形、离层和锚索受力情况基本稳定,切顶卸压无煤柱开采技术在XV 2301工作面现场实践中取得了良好的效果。

大采高厚坚硬顶板爆破切顶卸压技术的应用研究

针对端氏煤矿3113回风巷存在初次垮落步距大、巷道变形大、支护难度大等问题,对3113回风巷实施了爆破切顶卸压,确定了切顶角度、切顶卸压深度、孔间距等主要参数。实践结果表明:爆破后煤柱帮、顶板、煤壁、底板最大变形量为169.4 mm、122.5 mm、113.3 mm、74.5 mm,巷道围岩变形量整体较小,爆破切顶卸压效果显著。

矿井沿空掘巷切顶卸压技术的应用探析

针对晋能控股煤业集团某矿沿空掘进巷道存在开采成本高,资源回收率低的问题,基于该矿沿空掘巷工程概况,结合切顶卸压采煤技术原理,研究了切顶卸压技术在该沿空掘巷的应用,通过理论分析与计算,重点解决了切顶高度,切顶角度,预裂爆破参数以及超前加固等一系列关键技术问题,实际应用结果表明:进行沿空掘巷切顶卸压后,小煤柱不再受顶板垂直应力,采空区实现了连续垮落,提高了资源回收率,节约了巷道维护费用588万元,延长了矿井服务年限,取得了较好的应用效果,可为类似工况下矿井沿空掘巷切顶卸压技术的应用提供参考。

近距离煤层错层位切顶卸压护巷技术

针对近距离煤层开采时,上层煤开采会对下层煤产生采动影响,导致下层煤邻近回采巷道围岩变形等问题,提出了近距离煤层错层位切顶卸压护巷技术。分析了错层位切顶卸压护巷技术原理,推导出近距离煤层错层位切顶高度的计算公式,给出错层位切顶的关键参数,研究了错层位切顶卸压护巷效果。结果表明:通过错层位切顶主动调控顶板断裂位置可缩短悬臂梁长度,同时切落后的岩石因受到采空区与夹层的缓冲作用减少能量向下传递,有效保护了下层巷道的围岩稳定;错层位切顶高度的确定需考虑顶板垮落的矸石对本层位空区与下分层空区的充填效果,以及层间岩石的垮落影响。现场工业性试验发现,错层位切顶后,动压巷道底鼓量由3.0 m降至0.5 m左右,降幅为83%。

定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷技术实践

为提高煤炭资源的回收率,在陶二矿1223皮带巷开展了爆破切顶卸压沿空留巷技术的研究。研究表明:(1)通过在采场前方巷道中施工爆破钻孔,使巷道顶板与工作面顶板产生裂缝,待工作面回采过后,采空区顶板沿裂缝回转垮落,减少了对巷内支护体的载荷,保持巷道的稳定;(2)沿空留巷的巷道变形具有明显的阶段性,不同区域应采取不同的支护方式;(3)根据1223工作面的地质条件,计算可得,切顶高度为7.8 m,切顶角度为12°~17°;(4)1223工作面定向预裂爆破切顶卸压技术成功实现了沿空留巷,巷道稳定,变形量小,取得了显著的经济和社会效益。

玉溪煤矿大采高工作面沿空掘巷围岩控制技术研究

为解决玉溪煤矿大采高工作面沿空掘巷围岩控制问题,以1303胶带顺槽为例,通过FLAC3D模拟、理论分析、矿压监测等方法,研究煤柱宽度对于沿空巷道稳定性的影响,分析不同切顶高度对于煤柱内应力分布、顶板下沉量的影响,得到煤柱的合理宽度为8 m,最佳切顶高度为16 m,将研究结果用于指导工程实践,沿空巷道变形量在设计的合理范围内,切顶护巷效果良好。

无煤柱自成巷切顶高度与切顶角度参数研究

无煤柱自成巷的关键技术在于控制聚能预裂爆破的切顶高度与切顶角度,在理论层面上对比分析了传统非聚能爆破与聚能爆破的作用机理及裂纹扩展范围。以郭屯煤矿4306工作面为案例,通过UDEC软件模拟了不同切缝高度和切缝角度对顶板垮落形态与支承压力演化趋势的影响。结果表明:聚能预裂爆破的优势在于有效控制了应力波的传播方向,增加了能量利用效率。增大切顶高度可以增加采空区矸石对顶板的支撑效果,但会增加对巷道顶板的力学传递作用。增加切缝角度有利于顶板垮落,但对巷道的封闭性较差。同时指出切顶高度越高,巷道围岩卸压程度越好,切顶角度与顶板卸压效果无明显关系。

采空区侧超前切顶沿空掘巷围岩稳定特征研究

沿空掘巷可以有效缓解煤炭开采过程中的浪费问题,提高采出率。窄煤柱的合理尺寸将会影响到工作面的安全高效开采。基于某矿井221上01工作面轨道巷工程地质条件,通过理论分析与数值模拟,研究确定了轨道巷留窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱尺寸,提出了采空区侧向顶板超前预裂断顶,优化区域应力环境,并分析了深孔预裂爆破切顶的技术参数,确定了最终的实施方案。结合采场侧向支承压力分布规律及锚杆安设原则,理论计算出窄煤柱的合理宽度在4.47~5.52 m。采用FLAC3D数值模拟分析了煤柱宽度为分别为3 m、4 m、5 m、6 m、7 m条件下的围岩状态,从应力、位移、塑性区3方面综合分析,确定最佳煤柱尺寸为5 m。结合FLAC3D有限差分软件,分析对比了不同切顶角度以及高度的情况下,巷道围岩的应力状态,垂直位移以及塑性区分布;选取了切顶高度15 m,切顶角度10°为切顶的最佳参数;结合深孔预裂爆破裂缝的形成机理,并依据大部分爆破工程经验给出本次爆破切顶所涉及的相关爆破参数。结果显示选择恰当的切顶参数可使得煤柱尺寸应力集中越小,验证了爆破参数的可行性。