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%。

护壁爆破的基本原理与爆破效果的声波评价

采用半圆套管的护壁爆破技术在产生定向裂隙的同时,保留部分的岩体还受到套管的保护,可避免爆破损伤。论述了在爆破冲击波和爆炸气体准静压作用下,双侧和单侧半圆套管的护壁的基本原理,以及套管护壁爆破和光面爆破效果对比试验的声波评价。

护壁爆破动态应变测试及分析

针对光面爆破和定向断裂控制爆破存在的对围岩较严重损伤破坏的问题,提出了护壁爆破新技术,包括光面护壁爆破和切缝护壁爆破,并对其装药结构、爆破过程、护壁套管力学效应进行了详细分析.在有机玻璃模型上进行的动态应变测试结果表明,光面护壁爆破护壁面方向比临空面方向的应变峰值降低45.31%,切缝护壁爆破护壁面方向比临空面和切缝方向应变峰值分别降低12.38%和70.96%,临空面方向比切缝方向应变峰值降低66.85%.分析爆破后的有机玻璃模型发现,光面护壁爆破护壁面方向基本上没有形成裂纹,临空面方向形成裂纹较多,长度较长;切缝护壁爆破技术的护壁面和临空面方向都形成3条呈对称分布的裂纹.2种爆破技术的预定开裂方向都形成了一条长而直的主裂纹,说明该方向有能量集中效应.

松藻煤矿快速石门揭煤技术研究

针对松藻煤矿煤层松软,透气性差,现有石门揭煤技术工程量大,揭煤时间长等问题,采用深孔预裂爆破和高压水力割缝快速石门揭煤技术,分别对深孔预裂爆破的钻孔布置方式和爆破参数,高压水力割缝的钻孔布置方式和水力学参数进行了研究。应用结果表明,深孔预裂爆破快速石门揭煤技术可使钻孔平均进尺数下降806.7 m,且石门揭煤时间由72.3 d下降为32 d,揭煤时间缩短55.3%;高压水力割缝快速石门揭煤技术使钻孔平均进尺数下降905.7 m,且石门揭煤时间由72.3 d下降为27.7 d,揭煤时间缩短61.2%。上述2种方法都可解决揭煤时间长,工程量大的问题,其中高压水力割缝石门揭煤技术效果更好。

高瓦斯低透气性煤层石门揭煤卸压爆破试验

针对高瓦斯低透气性突出煤层石门揭煤过程中,采用传统的密集排放钻孔防突措施的消突效果较差,钻孔工程量大等问题,提出了用深孔控制爆破以释放煤体所积聚的弹性能,从而达到增透卸压强化抽放的目的。从断裂力学和爆炸力学的角度,分析了深孔控制爆破的防突作用机理,论述了控制爆破的施工工艺与技术参数的确定原则和方法。试验结果表明,在低透气性高瓦斯煤层中采用深孔控制爆破局部措施,能够提高煤层透气性,大幅度改善预抽瓦斯效果,对应力集中的煤体起到卸压作用,从而有效避免煤与瓦斯突出或降低煤层突出危险性,达到安全、高效揭煤的效果和缩短揭煤工期的目的。

不同装药结构光面爆破对岩石的损伤研究

介绍了光面爆破的偏心不耦合、中心不耦合和护壁不耦合等3种不同装药结构,并从理论上分析了3种不同装药结构爆破对孔壁的压力情况。通过声波对比检测试验研究了3种不同装药爆破对边坡保留岩体的损伤作用,结果表明,护壁光面爆破对边坡保留岩体的损伤作用最小,是一种值得推广的爆破方法。

松软突出煤层钻孔护壁力学作用机理分析

为了解决松软突出煤层钻进问题,提高钻进深度,为了有效阻止松软煤层抽采钻孔塌孔的情况,在讨论了不同钻孔护壁方法的技术原理的基础上,结合弹塑性"围岩-支护"理论,建立钻孔护壁力学模型,采用数值分析的方法,分析钻孔在不同内压条件下,钻孔周围煤体应力、变形量变化规律。研究结果表明,伴随孔壁内压增大,钻孔变形量呈减小趋势,最大主应力σ1峰值位置左移,塑性松动区呈缩小趋势;次主应力σ3对应曲线整体上移,钻孔周边的应力集中现象有增长趋势。通过钻孔护壁力学作用机理分析,应用钻孔护壁技术,可有效减小或阻止钻孔变形,预防塌孔,保证钻孔的最大排渣空间,有利于施工较深的瓦斯抽采钻孔。

控制爆破的断裂控制与参数确定

描述了孔边线状裂纹扩展的断裂控制过程。建立了控制爆破参数与岩石强度、断裂韧度和炸药性质等之间的关系。得出了尽可能加大炮孔间距的合理尺度。

岩土控制爆破的历史与发展现状

回顾了岩土控制爆破的历史和发展现状,详细分析了光面爆破的不足、定向断裂控制爆破的3种装药结构及其研究进展,最后介绍了护壁爆破系列技术,给出了护壁爆破的各种装药结构。

单孔单侧护壁爆破模型试验与数值模拟

对单孔单侧护壁爆破进行了砂浆模型试验,并对护壁面和临空面进行了动态应变测试,测试结果显示护壁面的应变峰值较临空面降低了44%;运用LS-DYNA3D有限元软件对该试验进行三维数值模拟,分析了炮孔周围介质的有效应力场、压力场、速度场及质点位移的发展和分布。结果表明:护壁面方向的压力、速度、位移的峰值分别较临空面方向降低了46%、43%、40%,并发生了不同程度的滞后,数值模拟结果与模型试验结果有很好的一致性。

护壁爆破新技术

针对光面爆破和定向断裂控制爆破存在的问题,提出了护壁爆破系列新技术,对其分类、护壁装置、护壁原理作了详细介绍。单孔模型试验和巷道掘进实验结果表明,该技术有非常好的护壁效果。该技术的开发与应用,为边坡开挖和隧道掘进等工程的爆破提供了一条便捷的途径,具有广阔的应用前景。

松软煤层瓦斯抽采钻孔不提钻下入筛管技术

针对在松软煤层中成孔后孔壁易坍塌,造成瓦斯抽采通道堵塞的问题,通过分析钻孔的护壁方法,提出将不提钻筛管下入技术应用于松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁中,并研制出配套的钻头、钻杆、孔底悬挂装置等设备,对PVC筛管的结构进行了设计,最后通过井下工业性试验,证明在松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁中应用不提钻筛管下入技术工艺先进和技术可靠,与提钻后裸孔下筛管相比,该技术可以缩短钻孔下筛管时间,提高钻孔筛管下入率和抽采效果.

护壁爆破机理及动焦散试验

针对光面爆破和定向断裂控制爆破在岩石开挖工程中存在的问题,采用动焦散线法研究护壁爆破过程。结果表明,爆破后光面护壁爆破和切缝护壁爆破护壁面基本上不产生裂纹,临空面方向产生3条以上裂纹,预定开裂方向产生长而直的裂纹,护壁方向应力强度因子大大小于临空面方向。光面护壁爆破和切缝护壁爆破对护壁面一侧介质都有明显的保护作用,能最大限度的维持其完整性。

光面护壁爆破水泥砂浆模型试验研究

针对光面爆破和切缝药包爆破存在的问题,提出了光面护壁爆破新技术,对其装药结构、护壁装置和爆破原理作了详细介绍。单孔模型试验结果表明,单层、双层和三层护壁套管光面爆破的应变降低率分别为43.97%,38.32%—86.93%和29.25%。不同层数护壁套管光面护壁爆破时,护壁面方向比临空面方向的应变值都明显降低,但护壁套管为2层时降低最多。爆破过程的高速摄影也显示,试件基本按照预定开裂方向裂开,护壁面方向介质基本完好。该技术较好的护壁效果预示着它将有非常广阔的应用前景。

光面护壁爆破机理及动光弹试验

在理论上分析了光面护壁爆破新技术的作用原理。开展了动态光弹性试验,获得了光面护壁爆破过程的等差条纹图。通过对条纹图的分析表明,由于护壁套管的存在,能够大大降低爆炸产物对护壁面方向的冲击作用,临空面和护壁面之间的剪应力差值高达3.5倍,它是在护壁面和临空面之间形成光滑爆破开裂面的重要动力。试验结果对于光面护壁爆破技术的应用有一定的参考价值。

光面护壁爆破的护壁效果及作用机理探讨

试验研究了光面护壁爆破的护壁效果,论述了护壁爆破的作用机理。采用智能声波检测仪测试爆破前后岩体的超声波速度,从而评价光面护壁爆破与普通光面爆破在相同条件下的爆破效果,结果发现护壁爆破声波平均降低率1.45%,普通光面爆破平均降低4.83%,普通光面爆破是光面护壁爆破的3倍以上,显示出光面护壁爆破避免岩体损伤的优越性。分析认为:在冲击波和爆生气体准静压作用下,光面护壁爆破在产生定向爆裂岩石的同时,保留部分岩体得到药包外壳半圆管的保护,从而避免爆破损伤。在龙16号油气井钻前场地施工工程中应用,岩体损伤小,护壁效果好。

张坝沟石灰石矿改进穿孔爆破工作的分析研究

张坝沟石灰石矿长期采用传统光面爆破技术来减小爆破震动及后冲对永久边坡的危害,但是传统光面爆破存在大量的缺陷,需要找到一种更优越的光面爆破方法来保证永久边坡的稳定性。文中较详细地介绍了爆轰波在爆破破岩中的作用,根据其破岩机理提出了几种新的更优越的光面爆破方法。

松软煤层下筛管护孔高效抽采瓦斯技术试验研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔成孔难、孔壁易坍塌,致使瓦斯有效抽采时间短、浓度低、流量小的现状,提出了松软煤层筛管护孔抽采瓦斯技术,阐述了该技术的基本原理、相关设备及施工工艺。在马堡煤矿15203工作面运输顺槽进行了工业性试验。该技术的应用有效地防止了钻孔塌孔,改善了瓦斯抽采效果,缩短了预抽时间,应用前景良好。

光面护壁爆破在清平磷矿开拓巷道中的应用

介绍了护壁爆破原理和方法,并在清平磷矿开拓巷道和穿脉巷道试用,比较了护壁爆破与常规爆破的爆破效果。

护壁爆破的护壁作用和聚能效应

进行了光面护壁爆破和切缝护壁爆破技术的动态光弹性试验，获得了光面护壁爆破和切缝护壁爆破过程的等差条纹图。从对条纹图的分析表明，由于护壁套管的存在，能够大幅度降低爆炸产物对护壁面方向的冲击作用，光面护壁爆破临空面和护壁面之间的剪应力差值高达3.5倍，切缝护壁爆破临空面和护壁面之间的剪应力差值高达1．75倍。它们是在护壁面和临空面之间形成光滑爆破开裂面的重要动力。这说明护壁爆破有较好的护壁作用和聚能效应。