坚硬顶板复合爆破定向造缝技术及工程应用

造缝切顶是改变坚硬岩层破断运移规律,进而控制采场强矿压的有效手段。为了实现定向、弱扰动、大间距的造缝切顶,开发了一种坚硬顶板复合爆破定向造缝技术。在系统性的介绍该技术关键设备——高能射孔枪的结构组成的基础上,分析了复合爆破定向造缝切顶的工艺流程;基于AUTODYN数值计算软件,阐明了基于聚能射流和高压劈裂的复合爆破定向成缝机制;采用LS-DYNA软件构建了聚能射流及高压劈裂数值模型,优化了射孔弹尺寸及助推剂用量;开展了坚硬顶板复合爆破定向造缝地面实验,揭示了相邻孔间裂缝扩展延伸特征,验证了射孔弹尺寸和助推剂用量的合理性;在塔山煤矿8311工作面进行了坚硬顶板复合爆破造缝切顶工业实验,监测了8311工作面推进过程中2312临空巷道煤柱不同深度的垂直应力峰值,得出如下结论:(1)复合爆破技术定向造缝机制是聚能射流冲击岩石侵彻面上形成的压力远大于岩石的强度,造成岩石发生破碎,形成定向孔道;二次爆燃产生的高压气体进入射孔孔道内,在“气楔”作用下沿着孔道形成连续平整的裂隙面。(2)在射孔弹口径为40 mm、助推剂为4片时,复合爆破定向造缝技术可以实现1.5 m钻孔间距下中粒砂岩层劈裂。(3)现场实测表明,在采用复合爆破定向造缝技术后临空巷道煤柱的垂直应力峰值平均降低31%,有效的控制了巷道矿压。

爆破装药结构对切顶卸压沿空留巷切缝效果研究

切顶卸压沿空留巷技术已在众多煤矿成功应用。本文对东瑞煤业2101首采工作面爆破装药结构对切顶卸压沿空留巷成缝效果的影响进行了分析研究,并针对爆破切顶孔提出了若干建议。结果表明,利用合理的爆破装药结构,可以取得良好的切缝效果。其中切顶孔所处顶板完整程度与切顶孔封堵长度对切顶孔顶板爆破后的完整程度影响较大,装药结构对切顶缝效果影响较大,可以通过改变封堵长度以及装药结构有效提高成缝效果与成巷效果。