煤层折曲构造区巷道深孔预裂爆破卸压研究

为了解决掘锚一体机进行巷道掘进的过程中造成的巷道片帮问题,以某煤矿的一条掘进运输巷爆破工程为背景,采用理论分析、数值模拟及现场测试等方法对预裂爆破卸压机理、预裂爆破前后应力分布、巷道爆破振动衰减规律等几个方面展开深入的分析。通过分析可知,预裂爆破对于降低巷道快速掘进导致的压力过大和巷道出现的片帮问题,具有较好的作用。研究成果希望能对快速掘进巷道爆破卸压提供有意义的参考。

地下矿山工程井巷掘进爆破技术探究

掘进爆破是地下矿山工程开采的重要一环,爆破技术的应用效果直接关乎地下矿山工程井巷开采效益。因此,简单介绍了地下矿山工程井巷开采背景,以深孔控制预裂爆破技术为例,提出了地下矿山工程井巷掘进爆破技术方案,并对地下矿山工程井巷掘进爆破技术实践要点进行了进一步探究,希望为掘进爆破技术在地下矿山工程井巷中的有效应用提供一些参考。

复合坚硬顶板巷道切顶卸压围岩控制技术研究

以肥城白庄煤矿9807运输顺槽为研究对象,通过现场勘测,分析了复合坚硬顶板巷道围岩的变形特征,并根据复合坚硬顶板巷道控制原则,提出了可优化巷道围岩应力环境、抑制锚固结构破坏的“长锚索+深孔预裂爆破”协同控制技术。现场实践结果表明,采用该协同控制技术后,巷道顶板最大沉降量为34 mm,两帮最大收敛量为59 mm,实现了对复合坚硬顶板巷道围岩的有效控制。

中厚煤层小煤柱沿空掘巷控制技术与应用

以成庄矿回采面53151巷地质条件为工程背景,拟定采用小煤柱沿空掘巷技术,现场留设6.0 m煤柱;采用“深孔预爆破卸压+锚网索补强支护+滞后注浆加固”多重支护手段;矿压监测数据表明,该巷道围岩处于稳定状态,支护措施合理有效。

综采面复用留巷爆破预裂卸压护巷技术应用

王坡煤矿3306运输顺槽为复用留巷,受采动影响,出现了两帮强烈挤压、顶板破碎下沉和底板底鼓的全断面变形。为了减小或消除临近留用巷道的有害变形,保证围岩的完整性,避免留用巷道二次维修甚至多次巷修,拟在3308回风顺槽顶板采用深孔聚能爆破预裂卸压技术。卸压爆破后,利用钻孔窥视仪对3308回风顺槽顶板预留空孔观察,其岩体向上10 m至25 m范围内均产生较为明显的纵向爆破裂隙,达到切顶预期目标。预裂实施后,3308回风顺槽顶底板累计移近量206 mm,与未采取切顶措施相比,降低60%,其中顶板下沉量51 mm,仅占25%。

深孔预裂爆破在深井高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采中的应用

为解决潘一东矿深井低透气性高瓦斯煤层瓦斯抽采率低的问题,提出了运用深孔预裂爆破技术提高煤层透气性,进行瓦斯预抽,进而提高瓦斯抽采率,降低煤层突出危险性的方法。通过数值模拟阐述了深孔预裂爆破技术的作用机理,并对潘一东矿应用效果进行了现场考察。研究表明:在低透气性煤层实施深孔预裂爆破技术后,煤层透气性得以提高,平均瓦斯抽采量提高了3倍,有效地提高了瓦斯抽采率,降低了煤体瓦斯压力和含量,从而在一定程度上降低了煤与瓦斯突出的危险性。

深孔预裂爆破在低透性高突煤层中的应用与分析

为提高低透气性高突出煤层瓦斯抽放率,达到预防瓦斯突出的效果,将深孔预裂爆破技术运用于某煤矿低透性高突煤层,考察了这种爆破对煤层透气性系数、百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽放量、抽放浓度、瓦斯抽放率以及突出预测敏感指标的影响。试验结果表明:采用深孔预裂爆破技术后,煤层透气性增强,瓦斯抽放率提高,各项预测指标在回采期间没有出现超标情况,同时也没有发生过瓦斯动力现象和煤与瓦斯突出。

综采工作面过大落差断层深孔预裂爆破技术

为解决综采工作面遇大落差硬岩断层阻碍推采问题,分析传统过断层方法以及现有研究技术弊端,对过大落差断层深孔预裂爆破技术展开系统研究。针对大落差断层产状不明晰,过断层路径设计不精确的问题,提出了断层产状探测技术,优选断层探巷布置方案,根据其揭露信息建立了断层走向计算模型;针对深孔爆破技术在工作面、运输巷、回风巷不适用的问题,研究预掘爆破巷关键技术,提出了爆破巷布置原则及布置参数计算方法,确定了爆破巷内实施深孔预裂爆破的方案,设计了耳式硐室施工方法,解决了大药量集中爆破难题;基于岩石爆破理论,结合过大落差断层工程特点,针对性设计孔径、孔深、装药量、封堵长度、炮孔布置及爆破振动安全控制,形成了完整的爆破参数选取及计算方法。新巨龙煤矿2302N工作面下平巷揭露综合落差12. 5 m硬岩断层,通过下平巷揭露点依次布置的6个探测孔,探明了断层向工作面延展初始走向,设计了垂直断层走向、沿煤层底板掘进探巷方案以及沿断层下盘煤层底板掘进爆破巷方案;通过实测信息规划了过断层路径,根据路径内断层产状变化划分了8个爆破区域,设计了各区域内爆破布置参数,并借助数值模拟对爆破效果进行了预测分析。应用效果表明,爆破裂隙贯通效果良好,采煤机过断层截齿消耗减少了40%～50%,相比传统过断层方法节省了时间一倍以上。新巨龙煤矿多个工作面均成功完成了过大落差工程应用,在保障工作面高效连续推采、减少过断层成本、保证爆破安全等方面取得了良好的效果。

低透气性突出煤层巷道快速掘进的试验研究

针对在低透气性突出煤层巷道掘进过程中，煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限，掘进速度缓慢等问题，提出了深孔预裂控制爆破和巷帮钻孔边抽边掘相结合的综合防突技术，研究了深孔预裂控制爆破技术的作用机理，阐述了深孔预裂控制爆破技术的工艺流程和巷帮钻孔的布置参数．研究表明：在低透气性突出煤层中采用深孔预裂控制爆破和巷帮钻孔边抽边掘相结合的防突措施，可有效地消除激发突出的应力和煤体结构的不均匀性，提高煤体强度和煤层透气性，使巷帮钻孔瓦斯抽放量大幅度地提高，增大了煤体抑制突出的阻力，能有效地预防和消除在掘进过程中煤与瓦斯突出的危险性，且提高巷道掘进速度3～4倍．

深孔预裂爆破对含坚硬顶板高瓦斯煤层的综合作用研究

为研究深孔预裂爆破技术在含坚硬顶板高瓦斯煤层开采中的应用,以顾桥矿1123(1)工作面坚硬顶板为研究对象,基于小挠度理论建立了坚硬顶板垮落力学模型,导出了初次来压步距计算式;综合考虑瓦斯抽采需要,对深孔预裂爆破孔进行了优化设计,并在工作面顶板中开展了现场试验研究。结果表明:在工作面推进至27.3m时出现垮落,爆破后钻孔瓦斯流量显著增加,部分提高至30倍以上,瓦斯抽采量提高了3.5倍,初采期间安全回采煤炭25万吨,实现了坚硬顶板控制和卸压增透双重作用。

坚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术研究与应用

采用现场调查、理论分析与现场工程实践等方法,研究了王庄煤矿8101切眼坚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术。研究指出,坚硬顶板弱化是爆炸应力波和爆生气体共同作用的结果,粉碎区与裂隙区半径是衡量爆破效果的主要标准。通过理论计算,合理确定了炮孔(装药)直径与长度、炮孔间距、装药与封孔结构等主要技术参数。

卸压爆破在低透气突出煤层快速掘进中的应用

针对在高瓦斯低透气突出煤层巷道掘进过程中,瓦斯频繁超限、突出预测指标超标次数多、防突措施的钻孔工程量大、巷道掘进缓慢等问题,提出了用深孔控制爆破来释放煤体所积聚的弹性能,以扩大工作面前方煤体卸压带的范围,结合巷帮钻孔边抽边掘的措施,达到增透卸压强化抽放快速消突的目的,实现巷道安全快速掘进。

高突煤层深孔预裂松动爆破技术体系及应用研究

由于煤体吸附瓦斯能力强,高瓦斯低透气性突出煤层的施工、生产中存在众多安全隐患。在调查现有研究成果和现场实践经验的基础上,提出穿层和顺层深孔预裂松动爆破这一综合增透技术。通过大量现场实际操作,检验了此局部防突措施的效果和可行性。研究表明:通过深孔预裂松动爆破技术体系的实施,煤体中裂缝增多,孔隙率提高,排出了大量的瓦斯,残余瓦斯压力降低,减少了突出的势能,达到了防止突出或降低突出强度的目的。

三软煤层坚硬老顶深孔预裂爆破试验

深孔预裂爆破技术是巷道开展切顶卸压进行围岩灾害控制的重要手段,爆破参数的合理设计对于取得良好的预裂效果至关重要,以桑树坪二号井3309工作面运输平巷坚硬老顶为研究对象,基于对老顶深孔预裂爆破机制理论研究,通过经验公式计算求解,结合现场深孔爆破试验及爆后孔壁窥视结果分析,最终通过一系列试验确定爆破参数设计孔径为75 mm,深度为15 m,装药长度为2 m(质量6.8 kg),封孔长度为10 m,炮眼间距为0.6 m,单次循环爆破6个炮眼时,炸药爆破能量利用率更高,可在相邻空孔孔壁观察到明显的变形破坏、形成贯穿性裂隙等,预裂效果基本满足巷道顶板超前卸压工程实施需求。研究结果表明:顶板深孔预裂爆破裂隙区相互贯通时可取得最佳的预裂效果,试验中选取装药量越大,炮眼间距越小,导向空孔布置合理,则爆破预裂效果愈加明显。研究成果可为类似条件下坚硬老顶深孔预裂爆破技术研究提供参考依据。

超深预裂孔底部加强装药高度试验研究

本次研究以传统预裂爆破技术为基础,以西北某露天铁矿并段超深孔预裂爆破项目为背景,在工程实例的基础上提出了超深孔底部加强装药公式,即底部加强装药高度L1取值范围0.1 L～0.2 L,其中L∈(15,30)为孔深,m。以底部加强装药的超深孔预裂爆破参数设计为基础,运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件进行数值模拟,对比模拟结果,分析底部加强药区域部分节点应力场分布以及压力峰值。结果表明底部加强药高度为4～4.5 m时预裂爆破效果最好。提出了底部加强装药高度L1取值范围0.15 L～0.17 L。并进行了现场试验,试验效果均较理想,底部成缝效果较好,证明了超深预裂孔底部加强装药技术可行,有效地指导了矿山生产。

过大落差断层深孔预裂爆破合理孔距研究

针对新巨龙煤矿2302N工作面过大落差断层问题深孔预裂爆破合理孔距进行研究。基于相关研究,阐述了深孔预裂爆破裂隙区的作用机理和发育规律,分析了深孔预裂爆破裂隙区的计算方法,提出了根据深孔预裂爆破裂隙区贯通并部分重叠确定孔距的方法;通过数值模拟,分析了爆破后裂隙区的扩展和重叠情况,结合理论计算最终将试验区炮孔间距确定为1.5 m。经现场试验。取得了较好的爆破效果,验证了选取孔距方法的合理性,极大提高了工作面过断层的效率。

潘三矿12418综采面坚硬顶板深孔爆破技术实践

针对潘三矿12418综采工作面厚砂岩坚硬顶板条件,开展了深孔预裂爆破强制放顶技术研究。研究成果表明:强放措施实施后,工作面初次来压及周期来压步距显著减小,缓解了工作面回采期间的矿压显现;矿压观测成果显示工作面呈现明显的"大、小"周期来压现象,实施两顺槽超深孔预裂爆破可减轻工作面"大压"显现;选用的煤矿瓦斯抽采药柱从传爆性能、爆破效果及现场操作等均能较好的满足了超深孔爆破的要求;液压支架工作阻力由6400kN提高到10800kN,极大地满足了工作面安全高效生产需要。

低透气性煤层深孔预裂爆破增透数值模拟研究

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯超限影响煤巷掘进速度问题,建立深孔预裂爆破三维有限元模型进行数值模拟研究。模拟结果表明,深孔预裂爆破经历了冲击波冲击煤岩产生裂纹、稀疏波使煤体裂纹扩展以及爆轰气体驱动裂纹扩展3个过程(0～5 ms),增透深孔预裂爆破爆破孔合理间距为3～5 m.

瓦斯强化抽采措施的分析

根据国内外的研究与实验,目前主要的瓦斯抽采措施有:水力压裂、高压水射流扩孔、水力割缝、深孔控制预裂爆破和水力挤出等技术。对目前各种强化抽采措施进行了归纳总结与对比分析研究,对各种增透方法进行了进一步的研究,有助高效、合理地进行瓦斯治理和利用。

近浅埋煤层开采顶板垮落步距分析

以榆阳煤矿2302工作面的开采实践为工程背景,利用"板"和"梁"两种力学模型对近浅埋煤层开采基本顶初次来压步距进行了分析和计算,结合基本顶实际垮落步距确定出适合近浅埋地质条件下的力学模型,并计算了"板"力学模型在不同边界条件下初次来压步距。为了解决基本顶初次来压步距过大的问题,根据采场处于不同边界条件下初次来压步距的特点,提出了采用深孔预裂爆破和区段煤柱宽度缩小的方法,使采场处于"两边固支两边简支"的受力状态,以减小初次来压步距,保证初采初放期间工作面顶板安全。