爆破动载下强冲击危险巷道锚杆轴力定量损失规律的试验研究

针对目前冲击地压矿井卸压爆破参数常不合理导致支护损伤,降低防冲效果的问题,采用锚杆无损检测系统在井下强冲击危险巷道进行现场原位试验研究,定量化分析了爆破动载下锚杆轴向工作阻力的定量损失规律。通过分析,获得了不同药量的爆破导致锚杆轴力损失的影响程度及空间范围。发现了爆破药量不小于6 kg时,随至震源距离的增大锚杆轴力的平均损失率基本呈乘幂关系衰减,但也存在局部突增的可能。同时爆破下锚杆轴力损失是与锚杆方位相关的,距震源越近与锚杆方位的相关性越显著。随着爆破药量的增大锚杆轴力损失率升高,药量越大升高速度越快。通过分析发现,众多影响因素中至震源的距离和锚杆方位只是表层因素,而爆破药量和煤体性质才是核心因素,并且核心因素间也存在相互影响。综合考虑爆破下锚杆轴力损失规律以及煤层爆破的卸压效果,优化了内蒙某矿强冲击危险巷道爆破卸压参数,现场应用效果理想。由此建立了冲击地压矿井煤层卸压爆破参数优化的现场原位试验方法。

卸压爆破下强冲击危险巷道围岩振动规律试验分析

针对目前参数设计不合理的卸压爆破常常导致巷道围岩损伤破坏,降低防冲效率的问题,采用PASAT-M型便携式微震探测系统,在煤矿井下现场原位开展煤层爆破振动试验,并结合预先加窗短时Fourier变换技术,定量研究卸压爆破下强冲击危险巷道围岩的振动规律。研究表明:(1)在距震源20 m范围内,爆破帮的振动主频随距震源距离的增大呈指数关系增大,顶板的振动主频随距震源距离的增大呈线性关系单调递增,而非爆破帮的振动主频随距震源距离的增大呈二次曲线关系先升高再降低;(2)爆破帮的振幅随距震源距离的增大呈指数关系衰减,超过20 m范围卸压爆破对围岩的损伤破坏效应变得十分微弱;(3)由于巷道各个方位的围岩受到面波和体波的影响程度各不相同,导致了不同方位围岩振动特征(类型、主频和振幅)的差异性;(4)卸压爆炸下巷道各方位围岩的振动类型、主频和幅值并不一致,由此爆破震动波下的损伤破坏效应也有较大区别。结合上述现场实测结果和现有理论,从控制卸压爆破振动的幅值、频率和持续时间3个指标以及增加巷道围岩抗震性能方面,提出优化爆破参数,防止卸压爆破对巷道围岩损伤的建议。

卸压爆破振动下锚索支护全煤巷道动力响应特征

针对目前参数不合理的卸压爆破常损伤巷道围岩,减弱防冲效果的问题,基于PASAT-M型便携式微震系统实测的卸压爆破振动参数,并引入爆源模型对爆破震源进行描述,由此在FLAC3D4.0平台上研究了卸压爆破下巷道围岩的损伤破坏模式以及锚索支护的振动特征。研究发现:剪切破坏是爆破振动下巷道围岩的主要破坏模式。爆破振动下近场围岩应力水平出现小幅增加,其中顶板内水平应力增幅约为8%,爆破帮内垂直应力增幅在8.3%,爆破后近场围岩的弹性应变能得到一定的释放。卸压爆破通过造成支护结构锚固段附近煤体变形损伤,而导致锚索支护轴力的降低。利用三维全景钻孔窥视方法对巷道围岩裂隙带进行现场实测,验证了数值模拟结果的可靠性。