厚煤层软岩定向预裂切顶自成巷技术

为解决厚煤层软岩巷道沿空留巷巷道变形量大,不能满足施工要求的问题,通过对工作面地质条件分析,采用类比法,确定预裂爆破采用双向聚能管,装药结构采用4-2-2-1-0方式,钻孔设计倾角15°,孔间距1 m,孔深9 m。通过矿压监测,在采用顶板定向预裂切顶等技术后,16011工作面周期来压平均压力减小1 490 kN,降低25.9%,沿空留巷段巷道成型较好,变形量较小,能够满足巷道施工要求。

基于切缝装药定向预裂的中深孔掏槽爆破研究

针对岩巷中深孔掏槽爆破效果差的问题,设计了基于切缝装药定向预裂的中深孔掏槽爆破方案。首先从理论上分析定向预裂对槽腔形成的影响,然后开展掏槽爆破数值模拟揭示槽腔岩体的破坏历程和破坏机制,最后通过现场试验探究其应用效果。结果显示:预裂孔中的切缝装药爆破后沿预裂孔连线会形成定向预裂面,定向预裂面具有自由面反射拉伸效应和应力波阻隔效应,能够促使槽腔岩体充分破坏以形成易于抛掷的岩块,且定向预裂面可以降低成腔阻力,有利于掏槽孔爆破成腔;数值模拟实现了槽腔岩体破坏过程的可视化,通过模拟结果证明了定向预裂面的自由面反射拉伸效应和应力波阻隔效应;相比于现有普通中深孔掏槽爆破技术,在岩巷中深孔爆破采用该掏槽技术时,平均循环进尺增加了0.29 m,平均炮孔利用率提高了11.6%,平均炸药单耗降低了0.19 kg/m^(3),平均雷管单耗降低了0.13发/m^(3),结果验证了此新型掏槽技术在岩巷中深孔爆破的适用性。

煤矿井下顶板定向预裂深孔爆破技术的研究

针对煤矿井下硬质顶板情况下综采面来压步距大、安全性差的不足,提出了一种新的定向预裂深孔爆破技术工艺,对井下综采面地质情况、定向预裂爆破技术方案、爆破参数设计、预裂爆破安全控制措施等进行了分析。通过利用矿压监测方案表明,该技术能够将井下综采面顶板来压步距降低23.17%,将井下巷道顶板下沉量降低25.9%。

定向预裂爆破技术在小煤柱沿空掘巷中的应用研究

针对小煤柱沿空掘巷期间巷道压力较大、煤柱应力集中而造成小煤柱巷道围岩控制困难的问题,以青洼煤矿为工程地质背景,提出了定向预裂爆破技术,理论研究了定向预裂爆破技术技术原理,并确定了爆破关键工艺参数,最后在现场进行了工程试验。结果表明,采用该技术后,能够有效切断采空区、煤柱上覆基本顶岩层间的应力联系,采空区侧向压力峰值减小且向深部转移;小煤柱巷道掘进期间顶底板收缩量最大为424 mm,两帮收缩量最大为160 mm,巷道围岩变形可控,说明实施切顶卸压后改善了小煤柱巷道的应力环境。通过此次试验,确保了小煤柱工作面安全生产,也为相似条件下的工程实施提供了一定技术参考。

基于双向聚能拉张爆破理论的巷道顶板定向预裂

为在切顶卸压沿空留巷中获得巷道顶板预裂炮孔的最优间距,基于双向聚能拉张爆破技术,采用以LS-DYNA动力分析软件为基础的数值模拟和现场试验对巷道顶板定向预裂进行研究,优化炮孔间距。数值模拟结果表明,当炮孔间距为400mm时,应力波叠加后产生有效的拉应力;当炮孔间距为500mm时,应力波叠加后也能够产生有效的拉应力,该拉应力大于孔壁围岩的抗拉强度,能够使孔壁围岩沿聚能方向形成裂缝,且利于炮孔间裂纹的扩展;随着炮孔间距进一步的增大,当炮孔间距为600mm爆破时,由于间距过大,应力波无法有效叠加,不能产生连续裂缝。现场试验表明,间距为400和500mm的炮孔间隔爆破时,未爆破孔自炮孔孔底至孔口产生连续有效裂缝,裂缝长度达2.4m,相邻炮孔间沿炮孔中心线均能够形成连续有效的切缝面,能够有效控制沿空巷道顶底板位移及沿空巷道顶板压力。综合分析,在3种不同炮孔间距的试验方案中,确定间隔爆破、500mm的炮孔间距为同一地质条件下3种试验设计中的最优方案。

定向预裂卸压技术在预切顶沿空留巷中的应用

针对坚硬顶板下的沿空留巷顶板预裂卸压问题,以某矿20916工作面为背景,提出采用隔震定向爆破卸压技术,结合定向预裂理论对20916工作面进行深孔定向爆破并确定关键参数,利用断裂力学和爆破基础理论推导出了炮孔深度、单孔装药量的合理范围和炮孔间距的表达式,实现了聚能和隔震,并成功运用在实际生产中。研究为同条件的定向预裂的沿空留巷起到积极的推广借鉴作用。

综放工作面沿空留巷定向预裂爆破技术研究

为了解决矿井在留设煤柱开采时出现应力集中而导致巷道围岩控制难及采掘接替紧张等问题,结合古汉山矿1604综放面沿空留巷的实际地质条件,提出采用定向预裂爆破技术,对厚煤层综放面沿空留巷定向预裂爆破关键参数进行研究。通过分析定向预裂爆破原理,确定切顶高度、切顶角度及爆破钻孔布置间距是确保切顶留巷的关键参数。并对现场不同爆破方式的试验效果作了对比分析。结果表明:合理的定向预裂爆破高度为12.3m,切顶角度α、β分别为15°、60°,爆破孔装药结构为"8+6+4+2";现场实施预裂爆破后,留巷段顶底板移近量平均为624mm,两帮移近量平均为338mm,能够满足巷道后期使用的要求。为厚煤层综放面沿空留巷技术的推广应用提供技术参考。

定向预裂爆破在鹿台山矿沿空留巷的应用

为解决采掘接替紧张、巷道围岩控制较难等问题,以鹿台山矿2202工作面为研究背景,在切顶卸压沿空留巷技术中采用定向预裂爆破的方式切断顶板悬臂结构,采用理论分析、现场试验、钻孔窥视等方法,对定向预裂爆破技术进行了研究分析,得到了在沿空留巷技术中合理的爆破、装药等参数,并在现场进行了工业性试验。结果表明:采用定向预裂爆破技术中可以达到定向爆破的目的,切顶预裂成缝效果良好,能够有效切断沿空留巷中的基本顶,巷道自身的承载力得到提高,能够保障动压影响期间留巷围岩稳定,显著提高了沿空留巷支护的可靠性和安全程度,有利于安全生产,对于类似条件的切顶卸压沿空留巷中爆破参数的选择具有借鉴意义。

定向预裂切顶沿空掘巷技术应用研究

为了解决九里山矿沿空掘巷巷道支护压力大、变形量大、支护困难、维修工程量大的问题,基于切顶卸压原理和定向预裂爆破技术,结合九里山矿15091回风巷顶板岩层情况,确定了预裂爆破的深度,采用了双缝定向预裂管有效控制爆破产生裂隙的方向,实现了定向爆破。制定了切顶沿空掘巷施工方案,确定了定向预裂爆破参数及沿空掘巷巷道支护形式与参数,并通过矿压观测,对沿空掘巷成巷效果进行了评价。研究结果表明:采用定向预裂切顶爆破后,成巷不稳定时间由30 d缩短到20 d,短时间内巷道进入稳定期;沿空掘巷巷道两帮移近量最大为326 mm,较未切顶巷道减少了112 mm;顶板最大移近量为135 mm,较未切顶巷道减少了80 mm,巷道变形量明显减少,巷道维修量也大幅减少,取得了较好的经济效果。

综放工作面超前定向预裂切顶卸压技术研究

针对动压巷道变形严重的问题,提出综采工作面定向预裂切顶卸压技术,通过切断顶板,将应力往工作面深部转移,降低区段煤柱的应力集中,控制回采巷道的大变形;其关键技术参数包括切顶高度、切顶角度、炮孔间距、装药量等。通过在漳村煤矿2601风巷实施定向预裂切顶,对2603运巷的巷道变形有很好的控制作用,变形量控制在了200~300mm,应用效果良好。

西铭矿48703工作面坚硬顶板定向预裂爆破技术研究

本文针对西铭矿48703工作面坚硬顶板地质赋存条件,通过应用定向预裂爆破技术并设计预裂爆破具体方案,利用矿压监测手段表明,不仅可以减小工作面顶板来压步距,还可以保证正在使用回采巷道的围岩稳定性,从而达到保证工作面安全高效回采的目的,研究结果可以推广到矿井其他类似条件的8号煤层工作面回采工作当中。

综采工作面切顶留巷定向预裂切缝技术研究与应用

煤炭是我国的主要能源,为了提高煤炭回收率,提出了在采空区采用双向聚能张拉成型爆破定向预裂切缝技术,实现沿空留巷。本文通过对双向聚能张拉成型爆破工艺参数设计及现场实施,留巷效果较好,巷道断面能够满足需要。

砂质泥岩巷道顶板定向爆破不耦合装药系数优化与应用

聚能爆破技术在沿空留巷工程项目中有着重要的作用,装药结构问题一直是目前讨论的热点及难点。对于目前沿空留巷顶板超前预裂装药长度尚没有明确的指标情况下,以孟津煤矿二_2-11031工作面轨道顺槽为研究背景,提出了等长装药顶板预裂技术,为明确最优装药结构,本文通过LS-DYNA数值模拟软件建立了三维定向聚能爆破模型,改变轴向药柱的长度,以裂纹扩展长度和应力衰减速率为分析指标,通过数值模拟可知,轴向不耦合系数在1.25~1.7之间径向切缝距离约为40 cm,轴向切缝距离约为80 cm,相比轴向不耦合系数在2~3之间,切缝距离分别提高了25%和12.5%;轴向不耦合系数在1.25~3之间,应力衰减速度均小于1,能量利用最为合理;将轴向不耦合系数α=1.25~2的装药结构在孟津煤矿二_2-11031工作面轨道顺槽进行顶板定向爆破实验,对预裂爆破后的两炮孔中线进行钻孔窥视,观察到4种爆破方案,两炮孔之间沿切缝方向裂纹均已经完全贯通,裂纹光滑平整,现场应用效果良好,结合经济性、安全性两方面考虑,不耦合系数α=1.7为最优;研究结果表明等长装药结构可以代替传统的三段式装药结构。研究结果可以为今后类似的项目提供参考。

定向爆破预裂和柔模混凝土墙技术在成庄煤矿的协同应用

为了从根本上提升煤炭资源的回收率,成庄煤矿在5309大采高工作面机巷开展并实施了沿空留巷技术。针对6 m厚煤层、顶板含有硬厚岩层等复杂条件,采用理论分析和现场试验等方法,着重讨论了定向爆破预裂和柔模混凝土技术在“厚煤层、硬顶板”开采工作面的运用。研究结果表明,沿空留巷巷道在滞后工作面10~90 m范围变形较快;沿空留巷在工作面后50~100 m范围的墙体压力最大;爆破预裂切顶卸压和柔模混凝土墙的协同运用,在降低沿空留巷顶板周期来压影响的同时,增强了巷帮的承载能力,从而明显地提高了巷道整体的稳定性和可靠性。

松软煤层顶板定向聚能预裂爆破卸压增透技术

松软不稳定煤层煤厚变化大,瓦斯含量高,透气性差,而煤质又松软易碎,难以打钻,造成瓦斯抽采困难。针对上述问题,提出在煤层近距离顶板中施工钻孔进行定向聚能预裂爆破,通过控制装药结构,使爆破裂隙锲入到煤层中,从而实现对煤岩的卸压增透,强化预抽煤岩裂隙中的卸压瓦斯。现场试验表明,该技术增强了煤层透气性,提高了钻孔施工效率和瓦斯抽放效果。

煤矿井下无煤柱成巷综采技术的应用分析

为了解决寺河煤矿井下利用预留煤柱支护方案所存在的煤炭回采率低、经济性差的问题,提出了一种基于"110工法"的井下无煤柱成巷技术,综合运用NPR恒阻锚索补强、顶板定向预裂切缝、留巷挡矸支护及矿压监测预警技术,实现了井下煤炭回采率的提升.根据实际应用表明,该技术能够降低44%的巷道掘进量,年多回收煤炭18万t,创造经济效益5400万元.

水压致裂提高块煤率的机理及应用

为解决陕北侏罗纪浅埋厚硬煤层综采能耗大、块煤率低的问题,在优化煤层生产工艺基础上,采用煤层超前水压预裂的方法,分析了块煤制造综采面比能耗的影响因素,构建了通过脉冲水预裂技术来降低比能耗并提高厚硬煤层块煤率的方法和途径。通过对厚硬煤层脉冲水预裂破碎机理的研究,揭示了深孔定向脉冲水预裂煤体的破坏规律,分析了不同厚硬煤层水压破岩的预裂方法和工艺参数。研究表明:煤体硬度、煤层节理裂隙的发育程度是影响块煤制造综采面比能耗的主要因素。通过对陕北浅埋煤层典型大采高综采面开展水压预裂的现场试验,发现工作面煤壁截割裂隙线密度增加了约2倍,煤机截割能耗降低了36%,工作面的块煤率提高了25%,煤尘浓度平均降低了35%.同时超前预裂后大采高工作面煤壁片帮减少,试验验证了脉冲水预裂技术降低比能耗提高厚硬煤层块煤率的有效性。

切顶卸压技术在晋煤某矿XV 2301工作面的实践

为解决晋煤集团某矿综采工作面间留小煤柱沿空掘巷而导致的掘进成本高、采掘接替紧张、材料消耗大、作业成本高及系统复杂等问题,采用理论分析和现场实践方法,并结合切顶卸压技术对XV2301运输巷进行了沿空留巷无煤柱开采设计与实践,分析了双向聚能张拉成型爆破切缝机理,给出了切缝高度、切缝角度、切缝孔间距及布置方式等定向预裂爆破切缝关键参数,提出了切顶卸压沿空留巷巷旁支护方式,将巷内支护区分为3个不同区域,分别选用对应的支护模式。现场测试数据表明,滞后工作面190 m后,巷道表面变形、离层和锚索受力情况基本稳定,切顶卸压无煤柱开采技术在XV 2301工作面现场实践中取得了良好的效果。

深井高地应力动压巷道变形特征及切顶护巷技术研究

基于大埋深、高地应力条件下大煤柱巷道变形破坏严重的问题,以15110工作面为工程地质背景,理论分析了动压巷道破坏特征,提出采用切顶卸压的方法进行治理,并应运在现场。研究表明:围岩强度弱、地应力大、强动压回采以及煤柱宽度不合理是造成巷道破坏的关键因素。于是提出以切断基本顶为目标层位的定向预裂爆破技术。现场实施后15112进风顺槽顶板下沉及两帮变形均不明显,底鼓量平均达700 mm。与以往大煤柱巷道相比,巷道变形得以有效控制,巷道返修工程量大幅降低。

肥田煤矿210701运输巷切顶卸压留巷技术应用

为提高煤炭回采率,减少采掘工作量,以肥田煤矿210701运输巷为工程背景,提出“切顶卸压+锚索”协同控制的设计方案。采用定向预裂切缝爆破方式进行切顶卸压,辅以锚索进行补强加固。在巷道超前段、架后段和稳定段进行加强支护,减轻采动对巷道的影响,增强了巷道稳定性。该方案可以有效减少巷道变形,保证了留巷安全。