露天矿深孔台阶爆破逐孔起爆参数的优化研究与应用

露天矿深孔台阶爆破常存在炸药单耗和大块及根底率偏高增加综合成本、爆堆松散度过小不利于铲装、爆破振动过大影响边坡稳定等问题。以多宝山露天矿深孔台阶控制爆破为工程依托,从理论上建立了逐孔起爆爆破引起的应力场解析式,确定了逐孔起爆的孔排距、最小底抗线和孔间延期时间;采用LS-DYNA软件对此爆破参数建立的模型爆破应力大小和破碎范围进行了分析,并在多宝山露天矿进行了6组不同爆破参数条件下的现场工业试验,确定了不同炸药单耗等爆破参数与块度、松散度的变化规律,验证并确定了优化的多宝山露天矿深孔台阶控制爆破参数。主要研究成果为:(1)在多宝山露天矿爆破的耦合装药条件下,通过逐孔起爆应力场的理论推导和分析,应力场分布和应力大小的影响仅限于前后两孔之间,孔间延期时间17 ms是比较合理的。(2)爆破现场爆堆和块度大小数据的收集可以通过无人机倾斜摄影技术和手机拍照进行,由此收集的数据分析获得的松散度和块度是有效合理的。(3)多宝山露天矿深孔台阶爆破,当炮孔直径为178 mm和孔间延期时间17 ms时,满足爆堆块度小于60 cm、松散度大于1.45铲装条件下的炸药单耗为0.60 kg/m^(3)、孔排距为7 m×5 m。

增子坊矿8300-1工作面过断层实践研究

以山西增子坊矿8300-1工作面为研究对象,由于回采过程中揭露出了F7断层,该断层影响范围约60 m,最大宽度为35 m,造成硬度很大的细中粒砂岩侵入到岩层中,对工作面的采煤设备和回采速度造成严重影响。为了确保工作面顺利推进,根据现场实际情况,决定采用松动爆破方法来弱化岩层强度。通过原理分析,并利用ANSYS软件建立双孔爆破模型,确定了爆破参数和爆破孔布置方式。实践表明:8300-1工作面成功通过断层,有效降低了采煤机损耗,提高了煤炭利用率和回采速率,并为矿井类似情况提供了参考。

爆破对围岩松动圈的影响研究

为研究爆破开挖对围岩松动圈的影响,以城郊煤矿相同埋深、相同围岩条件下的五采区轨道下山及下平巷和二水平西翼轨道大巷为工程背景,采用现场测试和理论计算相结合的方法,研究巷道在爆破开挖和掘进机“准静态”开挖方式条件下的围岩松动圈变化规律。结果表明,采用强度理论计算得到松动圈厚度要小于现场实测值,采用爆破开挖的巷道围岩松动圈厚度一般要大于采用掘进机“准静态”开挖的松动圈厚度。

薄煤层工作面过冲刷带技术优选及应用

针对潞宁煤业31101综采薄煤层工作面回采过程中受冲刷带等复杂地质条件的影响,造成的回采困难、成本增加等问题,分析总结了当前常用薄煤层工作面过冲刷带的技术及其适用条件,充分考虑薄煤层工作面过冲刷带选择技术的各种关键影响因素,科学合理地选择了松动爆破技术辅以采煤机截割技术过冲刷带的组合方式,并对松动爆破技术的炮孔布置及薄煤层截割设备进行了选型,为工作面过冲刷带提供了技术指导。实践证明:采用松动爆破及采煤机截割组合技术,不仅使工作面顺利通过了大规模冲刷带,而且为矿山多回收了超过6×104t煤炭,取得了较大的经济效益及社会效益,为后续矿山实际生产带来了突破性的指导意义,也为同行业及类似矿山提供了技术指导。

多次爆破开挖下硐室围岩损伤累积及松动圈扩展规律研究

为了探究硐室围岩在多次爆破开挖下的损伤累积及松动圈扩展规律,结合某试验硐室爆破开挖工程,通过ANSYS/LSDYNA重启动技术模拟多次爆破开挖下围岩的损伤累积,采用地质雷达法测定多次爆破开挖后围岩松动圈厚度,分析围岩松动圈扩展规律,最后明确硐室围岩损伤范围与松动圈厚度之间的定量关系。研究结果表明:多次爆破开挖后围岩损伤累积范围同松动圈厚度一样呈单调递减趋势,增长速率逐次降低,直至不再累积扩展;将损伤变量D在0.25~0.78之间的损伤范围看作围岩松动圈厚度,数值模拟结果与现场测试结果误差较小,说明在一定程度上岩体损伤累积程度的变化就是围岩松动圈厚度的变化。相关结论可为今后爆破开挖下硐室围岩研究提供一定参考。

煤体松动爆破裂隙区扩展范围及分布规律研究

针对煤层松动爆破裂隙区扩展范围的问题,采用理论分析和数值模拟的方法研究了耦合柱状装药条件下煤体松动爆破形成的裂隙区半径与煤体力学参数和炮眼半径的关系。研究结论认为(1)裂隙区半径除了与炮眼半径有关外,还与煤体的波阻抗、动泊松比、单向动态抗压屈服强度、单向动态抗拉屈服强度、单向动态抗压屈服强度与单向动态抗拉屈服强度的指数幂之比有关,并且对单向动态抗压强度和单向动态抗拉强度的指数幂的比值比较敏感;(2)采用不同的炮眼半径在同一种煤体中爆破时,裂隙区半径随着炮眼半径的增加成线性增长的趋势,并且裂隙区半径与炮眼半径之比基本为一常数;(3)采用同样的炮眼半径在不同的煤体中进行爆破时,裂隙区半径与炮眼半径之比随煤体强度增加而减小。研究结论对煤矿松动爆破施工的参数设计具有一定的参考意义。

考虑片理倾角的钻爆法隧道松动圈演变规律研究

为探究片岩隧道钻爆法开挖围岩松动圈演变规律,以牛栾村隧道为依托,运用地质雷达法对现场松动圈范围进行探测;采用数值仿真方法,模拟不同倾角片岩隧道爆破开挖过程,分析围岩松动圈的分布范围及演变规律。结果表明:受片理影响隧道松动圈并不总沿轮廓线对称分布,且水平与竖直方向不对称性的表现程度不同;由于内部片理构造与外部爆破开挖扰动的共同作用,片岩极易沿片理方向发生破坏,松动圈的形成也易沿片理方向发展;随着钻爆开挖的进行,松动范围呈非线性累积扩展状态,4次钻爆之后对初次产生的松动圈影响不再明显,隧道各部位累积程度不同;地质雷达的使用能够有效地实现隧道多次钻爆后围岩松动范围的探测。

双柳煤矿综采工作面过断层中深孔松动爆破技术研究

根据F47断层岩性特征和33(4)15综采工作面生产条件,与山西焦煤民爆集团科技分公司合作研究过断层中深孔松动爆破技术。采用理论分析、数值计算和现场试爆试验,确定了不耦合装药系数、炮孔深度、炮孔间距等最佳爆破孔网参数。通过对断层坚硬岩石实施中深孔松动爆破,取得了较为理想的爆破弱化效果,采煤机能够顺利通过断层,降低了设备损耗,提高了综采效率。研究成果可为类似工作面高效过断层提供参考借鉴。

综采工作面陷落柱回采工艺及围岩控制

针对皇后煤矿15107工作面过X5陷落柱期间工作面回采速度慢、围岩破碎严重等技术难题,通过研究决定采取爆破与机械联合回采工艺,并对陷落柱区围岩采取“注浆+超前管棚”联合支护技术。应用效果表明,松动爆破使陷落柱区围岩超前预裂,采煤机破岩强度降低;联合控制技术加固了陷落柱区围岩稳定性。

综采工作面过断层技术研究

断层是综采工作面回采时常见构造类型,在断层影响范围内煤岩体裂隙发育且往往需要截割岩体,给煤炭回采安全带来制约。为此,设计3203综采工作面过断层技术方案,确定松动爆破以及注浆加固技术方案,给出采面过断层安全技术措施。现场应用后,综采工作面过断层期间未出现顶板冒落、煤壁片帮等问题且综采工作面推进速度较快;3203综采工作面采用的过断层技术取得较高应用成果,可在一定程度上提升矿井生产效益。

高应力区巷道松动爆破卸压支护技术应用

基于5311巷掘进期间受构造应力以及邻近采空区残余应力作用下,巷道迎头20 m范围内顶板破碎严重,锚杆(索)支护失效率高等技术难题,决定对高应力区巷道顶板采取松动爆破卸压支护技术。应用效果表明:巷道顶板采用松动爆破卸压技术后,将围岩内高应力转移至围岩深部,有效降低了集中应力对巷道围岩的破坏作用,提高了围岩应力拱强度,巷道顶板下沉量由原来的420 mm减小至180 mm,顶板锚杆(索)失效率由原来的11%降低为2%。

某露天采场填方松散体边坡爆破振动动力响应分析

某露天采场上部最终形成的台阶边坡为填方松散体,存在一定的安全隐患。为了控制后续爆破作业对边坡稳定的影响,爆破作业时在边坡进行了振动测试。采用ANSYS数值模拟软件模拟爆破振动作用下边坡的动力响应规律,研究有效应力及塑性应变的变化特征,并通过对比坡底的加速度与速度证明了模拟的可靠性,进而对爆破作业动态振动荷载下的边坡安全与稳定性进行判定分析,研究爆破作业条件下地震波对松散堆积体边坡稳定性的影响。研究结果表明,在当前爆破载荷作用下边坡稳定性较好,爆破后边坡整体处于稳定状态,可为后续矿山爆破参数的修正提供依据。

爆破影响下测压钻孔密封起始位置的确定

测压钻孔密封是煤层瓦斯测压的关键步骤,若钻孔密封段位于巷道围岩松动圈范围内,可能造成测压钻孔密封失效进而导致测压失败。为确定巷道围岩松动圈范围,进而确定封孔起始位置,在考虑损伤变量基础上推导了原岩应力作用下围岩松动圈范围计算式。结合巷道掘进爆破作用对围岩松动圈的影响,通过理论推导获得了原岩应力和爆破共同作用下的巷道围岩松动圈范围计算模型,同时根据相关参数进行了算例分析。该研究为煤矿井下测压钻孔密封起始位置的确定及工艺可靠性提供了理论支持。

居民区附近场平控制爆破技术

控制爆破振动和飞石等有害效应是居民区附近土石方爆破开挖的重点和难点。根据待爆区域工程地质情况和周围环境特征,设计采用深孔松动控制爆破技术,一次爆破全深,采用逐孔起爆网路,具体为孔内MS-10段、孔外MS-3段导爆管雷管,加强堵塞,并在孔口用土袋压实。临近居民楼的爆破振动监测结果和爆破效果表明,爆破振动速度控制在安全允许范围内,没有明显飞石产生,岩石破碎块度满足装运要求,取得了良好的爆破效果。

采煤工作面快速推进过陷落柱技术研究

采面内赋存陷落柱会影响煤炭生产,以3303综放工作面过陷落柱为背景,为提高采面推进速度,提出通过松动爆破方式提高采煤机破岩效率,并通过强化综放设备保护、顶板管理等措施实现采面安全、快速推进。现场应用后,3303综放工作面在陷落柱影响区内推进时可保持3.6 m/d推进速度,采煤机割岩速度较快,实现了采面快速过陷落柱。

某松散体边坡爆破振动回归分析

针对某露天矿山松散体边坡在爆破振动下的稳定性问题,进行多次爆破振动测试并采用最小二乘法对数据进行回归分析,确定了K、α值,得到爆破振动传播规律公式。并研究了边坡高程对该边坡爆破振动传播的影响,揭示了边坡上爆破振动的变化规律呈现先增大后减小趋势,但总体呈下降趋势,并计算出了在爆破振动安全允许标准内的安全装药量,确保了边坡及周围建筑的稳定和安全。

综采面陷落柱区域快速推进安全技术分析

针对工作面过陷落柱期间可能出现的冒顶片帮、支架倾倒压死等问题,以成庄矿5308综采工作面为工程背景,在现场调研基础上,结合工程实践经验,预判陷落柱对安全生产的不利影响,采用超前预注浆加固、矸石松动爆破、加强顶板管理、机电设备管理综合性技术措施,确保5308工作面过陷落柱期间的安全生产。

综采工作面过断层超前弱化技术研究

针对31205综采工作面存在的DF19断层导致3-1煤层错断的工程实际,为提高采面回采效率提出在断层上盘掘进措施巷并在措施巷内向采面推进方向内的坚硬砂岩施工爆破钻孔,提前对细粒砂岩进行弱化,以便提高采煤机破岩效率,实现断层超前治理目的。依据现场情况,对措施巷布置、过断层技术方案以及爆破工艺等进行分析,现场应用后,采面过断层期间保持较好的推进速度,同时采煤机磨损程度明显降低,实现了采面高效回采。

节理岩体爆破开挖过程的动态卸载松动机理研究

提出岩体爆破开挖过程中初始应力场的卸载是一动态过程的观点，并利用波动理论分析了岩块在初始应力场瞬态卸载条件下的运动过程。研究表明，瞬间卸载条件下，岩块除产生弹性回复位移外，还会发生水平向的刚体位移，导致岩体结构面被拉开，岩体产生水平向松动现象。岩体初始应力较高条件下。动态卸载引起的岩块水平刚体位移远大于弹性回复变形值。计算结果同时表明，岩体结构面的张开位移与初始应力的平方近似成正比。岩体初始应力场的动态卸载过程能较好解释节理岩体开挖过程的松动机理。

顶煤松动爆破技术的研究

应用爆破松动圈、近似等值抵抗线和灰色决策等理论确定松动爆破有关参数,在开滦矿务局马家沟煤矿取得了明显的经济效果。