Effectiveness analysis of methane-drainage by deep-hole controlled pre-splitting blasting for preventing coal and gas outburst

In the study of the application effectiveness of deep-hole controlled pre-splittingblasting technology,it was found through laboratory micro test and field study on a mine insouth China that under the technology,coal masses produce many irreversible cracks.Afterblasting,the nearer the distance from blasting hole,the larger the BET surface areaand volume ratio of the infiltration pore are;they increased by 11.47%and 5.73%,respectively.The coefficient of air permeability is increased 4 times.After 3 months,the gasdrainage rate was increased by 66%.In the first 15 days,the cumulative pumped gas was1.93 times of blasting before.The average absolute gas emission decreased by 63.46%.Experimental results show that deep-hole controlled pre-splitting blasting not only preventscoal and gas outburst,but also gives good economic results.

Application of deep borehole blasting on fully mechanized hard top-coal pre-splitting and gas extraction in the special thick seam

In order to solve the problems of top-coal inadequate destruction and large amounts of gas emission in mining extra thick and hard coal seam,this study investigated the pre-splitting for deep borehole blasting and gas pre-draining technologies on top coal.The mechanism of the technologies was systematically expounded based on hard top-coal cracks development obtained by numerical simulation and theoretical analysis.The results show that explosive blasting in the hard rock results in a large number of cracks and large displacement in the rock mass due to the effect of explosion stress.Meanwhile,the thick top-coal caves,and desorbing gas flows along the cracks improve gas extraction.Finally,the pre-splitting for deep borehole blasting and gas pre-draining technologies was applied in No.3802 working face of Shui Liandong Coal Mine,which increases monthly output in the face to 67.34 kt and the drained gas concentration to 86.2%.The drained gas average concentration from each borehole reaches 40%,and the effect is remarkable.

不耦合装药下炮孔-空孔距离对预裂爆破效果的影响探究

为探究空孔的存在对预裂爆破裂纹产生与扩展等爆破效果的影响,拟建立混凝土模型,在不耦合系数为2的情况下,设置无空孔与不同炮孔-空孔距离(80、100、120 mm)的对照组进行爆破试验。基于混凝土模型爆破试验、ALE和Lagraner算法,构建了预裂爆破数值模型并采用LS-DYNA软件对模型进行解算,研究表明:合适的炮孔—空孔距离有利于良好爆破轮廓面的形成,还能减少对主爆区或保护区过度破坏;中间空孔对爆炸应力波具有一定的偏转作用,能有效控制裂纹的产生与扩展;到达空孔处的爆炸应力波越大,“空孔效应”越明显,反之“空孔效应”越微弱。本文为探究性研究,可为类似开挖轮廓面工程的实施提供参考和借鉴。

预裂缝宽度对爆破效果影响研究

采用LS-DYNA软件建立数值模型,模拟分析了预裂缝宽度分别为3 cm和5 cm时对爆破效果的影响。结果表明,预裂缝越宽,减振效果越好,相差比例最高可达46%。选择不同孔径预裂爆破进行现场爆破振动监测试验,验证了数值模拟所得规律的正确性。预裂爆破参数的选取需结合现场实际工况和周围建(构)筑物的保护进行综合分析。

露天矿山大孔径预裂爆破参数研究与应用

预裂爆破是控制边坡成形、降低爆破动载影响的重要手段。为研究炮孔直径203 mm预裂爆破最佳不耦合系数和炮孔间距,运用LS-DYNA数值软件建立以不耦合系数、炮孔间距为变量的数值模型,分析不同工况下炮孔周围的裂纹扩展和峰值应力强度。结果表明:在空气不耦合系数分别为2.53、2.90、3.38、4.06、5.07、6.77的6种工况中,不耦合系数为4.06时,爆炸能量的利用率最高、裂纹扩展良好,与理论公式推导相符;进一步建立空气不耦合系数为4.06,炮孔间距为1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 m的5组模型,得到炮孔间距为2.5 m时满足孔间裂纹贯穿条件,符合现场工况要求;现场应用效果较好,为类似工程提供借鉴。

裂隙发育岩体水电工程地下洞室预裂爆破试验研究

硬梁包水电站地下厂房地质构造复杂,围岩裂隙发育,岩性杂乱,岩体具有“硬、碎、杂”特点,厂房开挖成型难度较大、预裂爆破效果差,为解决此问题,结合地下厂房第Ⅲ层中部拉槽施工预裂,开展了系统的爆破试验。初期试验中,预裂爆破线装药密度低于规范计算值近100 g/m的情况下,两侧边墙岩体在爆破后十分破碎,无法明显看到预裂孔的痕迹。开展的岩体声波测试和岩体完整性分析表明:厂房岩体全孔平均纵波速度为4.03 km/s,整体完整性差;岩体沿预裂孔轴向0~1.5 m、1.5~3.9 m、3.9~7.4 m深度的分段波速平均值分别为2.59 km/s、3.58 km/s、4.70 km/s,表现出在深度方向上的分段完整性差异。根据上述特点,在厂房开挖施工过程中,预裂爆破的平均单孔线装药密度取为0.123~0.284 kg/m,并针对不同深度选取不同的线装药密度,各分段采用小药卷均匀间隔装药,试验和应用效果良好,保证了壁面基本成型,半孔率显著提高。

乌山铜钼矿预裂爆破成缝与减振效果试验研究

爆破振动是露天矿山生产过程中常见的爆破公害。为降低爆破振动对矿山固定帮边坡的影响,以乌山铜钼矿为背景,通过理论计算,得出了矿区南矿段花岗岩、北矿段花岗岩、角砾熔岩、次斜长花岗斑岩4种典型岩性预裂孔开裂及贯通时的线装药密度值,并开展典型岩性不同线装药密度的预裂爆破现场试验。结果表明:采用理论计算的线装药密度参数,在预裂缝完全开裂时,4种岩性的测点减振率可分别达到37.15%、43.77%、42.86%、48.36%;且随着预裂缝开裂程度的加剧,测点降振率明显提高;而当预裂缝完全开裂后,开裂程度继续加剧对降振率的提高效应逐渐降低。合理的临帮预裂爆破参数可以有效降低临近固定帮的爆破振动速度,对矿山安全具有重要参考意义。

改善不同地应力下隧道轮廓爆破成型效果

含预切空腔的轮廓爆破技术被认为是改善高地应力下隧道轮廓成型的有效方法。然而,对这种爆破技术在不同地应力下性能的研究较少。本文通过校验后的公路隧道数值模型,调查了含预切空腔(PC)的两种典型轮廓爆破技术(即光面爆破(SB)和预裂爆破(PB))在不同地应力条件下的性能。结果表明,在耦合装药和50 MP地应力下,PCSB比PCPB能获得更好的隧道轮廓成型效果。此外,研究了两种轮廓爆破技术在不同的不耦合系数和地应力条件下的性能,发现随着地应力从30 MPa增加至50 MPa,PCSB和PCPB作用下隧道轮廓成型效果均逐渐改善。此外,在不同地应力条件下调整周边孔的不耦合系数能使PCPB形成有效的隧道轮廓。然而,对于PCSB,在不同地应力条件下,需调整所有炮孔的不耦合系数才能形成符合要求的隧道轮廓。最后通过多元非线性回归获得经验公式,本研究可以为不同地应力下使用PCSB和PCPB开挖隧道提供设计参考。

钱营孜煤矿切顶卸压自动成巷与围岩稳定控制技术研究

根据钱营孜煤矿工程地质特征及生产技术水平,提出切顶卸压巷道围岩稳定控制技术。针对回采巷道超前段、滞后段、留巷稳定段分别提出超前补强支护、巷旁挡矸防护及滞后临时支护技术措施;通过实时监测系统对沿空巷道锚索受力和围岩变形情况进行监测,研究巷道及采场围岩的变形特征,并与现有的沿空留巷进行对比分析,揭示中厚煤层爆破切顶无煤柱自成巷矿压的显现规律。结果表明:在距离工作面170 m位置,巷道围岩顶底板及两帮变形速率达到最大值,此阶段围岩变形最为剧烈;之后变形趋于平缓,滞后工作面220 m时围岩变形到达稳定阶段;预裂爆破切顶沿空留巷施工工艺在钱营孜煤矿W3233工作面应用效果达到了预期目标。

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。

庞庞塔矿回采工作面中深孔爆破技术研究及应用

庞庞塔煤矿5-109工作面在回采过程中揭露断层,严重影响工作面推进速度。为解决过断层采煤机割岩难题,提出采用中深孔预裂爆破技术对断层岩体提前弱化,以满足采煤机快速切割岩体的强度需求。针对5-109切巷地质条件设计了预裂爆破技术参数,并进行了现场应用。现场应用结果表明,预裂爆破方案设计合理,断层岩体得到有效弱化,采面日进尺提升超过90%,采煤机截齿损坏率降低了70%。

露天矿山复杂地质条件下边坡预裂爆破技术应用探讨

由于靠界边坡地理环境和地质条件限制,不能按正常情况下布置主爆孔、缓冲孔和预裂孔,且爆破区域正处于不同岩层性质交界面,也不能按照正常情况下预裂爆破方案进行布孔和装药,对预裂爆破孔网参数和装药量等设计和施工质量提出了更高的要求。通过在矿山现场进行多次预裂爆破实践,采用控制变量法,通过优化孔网参数、调整装药结构和起爆网路等,最终得到了较好的边坡控制爆破效果。

松河煤业120306工作面坚硬顶板弱化技术研究

松河煤业3号煤层上方存在均厚12.8 m的粉砂岩,不仅厚度大而且完整性较好,在工作面回采后容易形成大面积悬顶,严重影响现场的安全生产。针对这一问题,本文采用理论分析、数值模拟等方法,提出采用深孔预裂爆破的方式对顶板岩层进行弱化。共设计两种预裂爆破孔,其中预裂爆破孔A与竖直方向夹角为20°,孔深14 m,预裂爆破孔B与竖直方向夹角为60°,孔深26 m,炮孔间距为2 m。在松河煤业120306工作面进行现场试验,对顶板岩层进行深孔预裂爆破后,工作面周期拉压步距为18.5 m,采空区顶板岩层垮落效果良好,保证了工作面安全开采。

神山石灰岩矿边坡预裂爆破数值模拟及应用

为了提高神山溜井平台边坡控制爆破成型效果,提出了采用宽孔距大孔径预裂爆破方式进行边坡成型控制爆破;设计中选取偏心装药结构并对各项爆破参数进行了研究和优化,提出了爆破质量控制措施;采用数值模拟技术对预裂孔成缝过程进行了数值模拟分析。结果表明:岩体在425μs时预裂缝贯通,成缝效果明显,未出现明显的超欠挖现象;现场爆破后边坡壁面平整,无明显超欠挖现象,半孔痕迹清晰,连续性较好,半孔率达到85%左右,达到预定目标。

单一低透气性煤层水耦合深孔预裂爆破增透技术研究与应用

为解决单一低透气性煤层瓦斯透气性差、抽采困难、传统爆破方式增透效果不佳等问题,提出采用水耦合装药替代空气不耦合的方式。通过ANSYS/LS-DYNA软件建立水耦合装药深孔预裂爆破模型,分析水耦合装药方式爆破后应力波传递和裂隙的延伸效果,得出了水耦合装药方式能够更好的传递爆破产生的应力波。在河南省新郑煤电有限责任公司14207下底抽巷开展水耦合深孔预裂爆破试验,爆破致裂后,煤层瓦斯浓度和标态瓦斯纯流量都有提高,与数值模拟结果相互验证,表明该方法可以较好的增加煤层的透气性,改善单一低透气性煤层瓦斯抽采困难的问题。

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。

切割爆破成型技术在进洪闸桥墩拆除中的应用

针对某地进洪闸桥墩局部爆破拆除工况,设计人员根据理论计算,同时结合现场实际条件,决定采用分块切割预裂爆破技术进行桥墩爆破,并对爆破参数进行了计算和优化,对爆破有害效应进行了校核。进洪闸爆破完成后,桥墩沿切割线完全切断,切割面轮廓平整,无明显超欠挖现象,有效保障了保留墩体的稳定性,同时爆破有害效应得到有效控制。

露天矿山高陡边坡预裂爆破技术应用与实践

近年来因边坡失稳造成的露天矿山边坡坍塌事故时有发生,因此提高边坡施工质量保证边坡稳定性具有十分重要的意义,特别是设计为高陡边坡的露天矿山显得更加突出和重要。而在露天矿山边坡施工过程中因岩面裂隙、断层、倾角、走向的复杂性,需要根据揭露的实际岩土情况设计最佳预裂孔爆破参数以保证边坡的施工质量。青海鸿鑫矿业牛苦头铅锌矿区露天采剥工程地处高原高海拔,水文地质及岩土构造复杂,为高陡边坡设计,我们在施工实践中经过对预裂孔间距、孔径、装药方式、起爆方式等参数设计的反复优化和实践,最终得出了保障削坡质量的相关设计参数,目前预裂孔眼痕率高、削坡外形美观整齐。

预裂光面爆破中预裂缝减震效果分析

为探索预裂缝参数,文章以大理州宾川海稍水库扩建工程第三标段引水管道工程一号段管槽为例,应用LS-DYNA软件构建预裂缝爆破数值计算模型,分别对预裂缝深度、预裂缝长度、预裂缝内充水高度对减隔震效果的影响展开分析研究。结果表明,为取得较好的减隔震效果,应将预裂缝长度和深度控制在爆破孔深度的一定范围内;预裂缝内充水后的减隔震效果明显弱于无充水,在因工程原因必须充填水的情况下,应将预裂缝内充水高度控制在预裂缝深度的0.4倍以内。

预裂爆破孔间距设计在冲击地压防治中的应用

伊化矿业30209工作面在回采期间出现强矿压显现现象,为解决强矿压显现的问题,引入顶板深孔预裂爆破手段进行卸压。以理论推导为基础,分析96 kg炸药爆破时裂隙区的范围,结合数值模拟手段对孔间距为8 m、10 m及15 m分别进行模拟,研究不同孔间距下的塑性区发育范围,并将新的参数设计方案在现场进行试验。通过微震监测数据统计结果,对比不同孔间距时的卸压效果,验证了设计的参数方案具有更好的卸压效果。