低透气性煤层深孔预裂控制松动爆破防突作用分析

运用岩石断裂力学和爆炸力学理论分析了在高瓦斯低透气性有突出危险的煤层中进行深孔预裂控制松动爆破时 ,煤与瓦斯耦合作用爆生裂隙形成机理 ,得出了爆破过程中煤体贯通裂隙形成的条件及爆破孔与控制孔孔间距确定的依据。最后分析了深孔预裂控制松动爆破在防止煤与瓦斯突出中的作用。

深孔聚能预裂爆破切顶卸压机理与应用

为解决悬顶导致的煤柱及邻近巷道高应力和大变形问题,结合工作面顶板地质条件,提出深孔聚能预裂爆破切顶卸压专项方案,采用数值模拟及现场试验对卸压效果开展综合研究。研究结果表明,煤层顶板在切顶后垂直应力减幅为21.62%,预裂切顶措施可显著降低煤柱及邻近巷道围岩应力水平。试验发现,炮孔内轴向贯穿裂缝明显,可实现采空区顶板及时垮落。顶底板在切顶后累计位移量减幅达59.27%,巷道两帮及顶底板移近变形得到有效控制,煤柱垂直应力增量显著降低。实践证明,采用深孔聚能预裂爆破切顶卸压效果显著,可大幅提高作业效率,为类似矿压防治工程提供借鉴。

煤层顶板深孔预裂爆破新型封孔材料及填塞效果研究

针对爆破作业时传统黏土炮泥填塞深孔炮孔环节存在劳动强度大、填塞进度慢、炮泥运输费用高等问题,研制一种输送方便、固结时间短、封孔效率高的新型填塞材料,同时以黏土炮泥的封孔性能为对比对象,研究新型填塞材料的基本性能和封孔效率。研究结果表明:新型填塞材料的凝结时间随着水灰比的增大而增大,且材料水化反应最大放热温度为65.6℃,该温度对于炮孔封堵来说是安全的;新型填塞材料的单轴抗压强度随水灰比的增大而减小、随龄期的增长而增大,且其强度远高于黏土炮泥材料;在静载压缩作用下,新型填塞材料和黏土炮泥材料的填塞能力都随填塞长度的增加呈指数函数趋势增加,但新型填塞材料的填塞效果远高于黏土炮泥;新型填塞材料的填塞能力随填塞长度增加的速率远大于随龄期增长的速率。研究成果可为深炮孔高效封孔工艺提供一定的理论参考。

综采放顶煤工作面风巷深孔预裂爆破切顶卸压技术应用分析

一、工程概况芦岭煤矿是淮北矿业集团下属生产矿井,目前回采的Ⅱ888综放工作面处于二水平Ⅱ88采区,位于Ⅱ88采区西翼,西为芦岭与朱仙庄井田边界保护煤柱线,北部为Ⅲ842工作面(未准备),东为F14断层保护煤柱线,南为Ⅱ886-1工作面采空区。地面标高为22.6~23.6米,工作面标高为-537.0~-451.2米,煤层厚3.3~15.2米,平均为9.8米。

18502工作面S91陷落柱深孔预裂爆破技术应用

为解决18502工作面回采期间S91陷落柱推进难题,利用物探、钻探和水质化验等方法,对18502工作面的S91陷落柱进行了分析,确定了S91陷落柱的大致位置。通过现场实施深孔预裂爆破技术,每天割煤3刀使得工作面推进2.4 m,较之前日推进速度提高了66.67%;10 d后18502工作面顺利通过S91陷落柱,工作面开始正常安全回采。深孔预裂爆破技术有效解决了工作面推进难题,达到了快速过陷落柱的目的,取得了良好的试验效果,为以后相关工作的发展提供了技术指导。

综采工作面过断层深孔预裂爆破技术应用研究

为解决辛安矿907工作面开切孔揭露坚硬全岩断层导致采煤机截割困难的问题,采用深孔预裂爆破理论,分析了爆炸荷载对断层的破坏作用,并设计了钻孔直径、钻孔深度、装药量、封孔长度和安全振动控制等爆破参数。运用LS-DYNA软件,开展断层爆破参数数值模拟,计算结果显示,炸药爆炸作用的有效范围约为7 m×22 m×2.7 m,在作用区域内应力叠加的作用下,产生远大于岩石的动态抗拉强度的应力,使岩体破碎。根据模拟结果优化爆破参数,并进行现场试验。试验效果表明,爆破后钻孔壁产生了不同长度和宽度的裂缝,形成了裂缝集中区域,基本达到了深孔预裂爆破破碎岩石的目的。采用深孔预裂爆破技术过断层有效地改善了采煤机作业环境,减少了50%的采煤机截齿消耗。

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。

预裂深孔爆破切顶卸压沿空留巷技术研究

沁新煤矿为缓解采掘接替失衡局面,减少巷道掘进工程量,结合矿井煤层顶底板地质条件,设计“预裂深孔爆破切顶卸压沿空留巷技术”方案,以1025工作面作为试验地点开展了沿空留巷技术试验。通过对1025下顺槽进行补强支护后,在顺槽采空侧顶板施工深孔预裂爆破,实现对工作面顶板的预裂卸压,使工作面在回采过后采空区顶板岩层沿预裂爆破设计位置垮落,垮落后的矸石在靠近采空侧充填巷帮支护后方空间,形成下一工作面的回风顺槽。留巷后经过3个月的维护管理及矿压观测,1025下顺槽留设巷道围岩基本稳定,巷道顶帮变形量在可控范围内,满足回风顺槽使用需求。

煤层顶板深孔预裂爆破高效封孔材料及工艺研究

基于传统封孔材料在煤层顶板深孔预裂爆破过程中存在封孔难度大、封孔效率低、劳动强度高等难题,提出了一种高效封孔材料。该材料具有凝结固化时间短、早期强度大、泵送性强等特性,材料初凝时间为3.0 min,固化时间为8.0 min;反应放热温度不高于70℃,低于电雷管引燃温度;并且0.5 h的抗压强度为5.96 MPa,相比黏土炮泥材料的0.232 MPa,提高了近25倍;通过分析注浆材料封孔机理,确定高效封孔材料抗压强度满足封孔要求;为进一步研究高效封孔材料封孔强度,以黏土炮泥材料为对比,在RMT-150岩石力学测试系统测试静载荷作用下高效封孔材料的封孔强度;同时,根据高效封孔材料的特性设计了一套精确的、便于操作的高效封孔工艺并进行现场工程试验。结果表明:封孔材料的抗压缩能力和材料的残余压力随着封孔长度增加而增加,且高效封孔材料的压缩载荷强度远大于黏土炮泥材料;相同的封孔长度时,相比黏土炮泥材料,高效封孔材料封孔强度有了很大的提高;单孔封孔时间15 min,封孔0.5 h可以爆破;爆破后,顶板完整性相对较好,CO体积分数为5×10-6~20×10-6,符合爆破安全要求。高效封孔材料爆破封孔不但具有很好的封孔效果,还实现了爆破封孔机械化作业,解决了顶板深孔封孔难题,大幅提高爆破封孔效率,相比传统封孔工艺取得了很大的进步。

坚硬顶板超前深孔预裂爆破类型及效果评价分析

为验证不同爆破方式对岩体裂隙发育及顶板冒放性情况,以宽沟煤矿I010203工作面为工程背景,开展坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究,采用理论分析、数值模拟、现场试验、监测分析等研究方法分析多巷爆破类型对冲击地压的影响。根据不同爆破位置及先后顺序进行工程类型划分,提出5种爆破类型,模拟分析与现场实践3种类型。得出以下结论:①依据理论分析确定深孔预裂爆破参数,顶板处理高度40 m,炮孔间距10 m,呈扇形布置;②分析对比不同方案裂隙度发育情况,煤体内部裂隙破碎范围明显大于岩体内部,“反三角型”爆破破裂体积远大于其他类型,优于其他爆破类型;③根据现场效果分析,“斜一字型”进一步加剧非爆破区域内微震事件聚集区的煤体应力集中程度和顶板活动强度,大能量事件的发生频次增加;“一字型”能够起到降低非爆破区域内微震事件聚集区的煤体应力集中程度的效果,但对聚集区的消除和转移效果不明显;“反三角型”有效降低爆破区域和非爆破区域的顶板活动强度和煤体应力集中程度,大能量事件的发生频次降低,确定了最优超前深孔预裂爆破顺序,降低了工作面发生冲击地压的危险性。

深孔控制预裂爆破对煤体微观结构的影响

在我国南方一矿井深孔控制预裂爆破试验基础上,利用ASAP–2010型表面积及微孔快速测定仪,对距离爆破孔3.0～9.7m范围内的煤样进行微观结构分析,并结合煤层瓦斯抽放结果进行对比研究。结果表明,随着至爆破孔距离的增加,煤的Langmuir和BET比表面积近似线性减少,在9.7m处分别减小68.8%和15.26%;煤的微孔体积比和面积比先减小后增加,小孔、中孔体积比和面积比先增加后减小;煤渗透孔体积比先略有增大而后减小,在孔距3.9m处达到最大值,即26.88%。深孔控制预裂爆破后,最大瓦斯抽放量增加36%,最初15d抽放总量提高93%。深孔控制预裂爆破的适宜孔间距为10～12m。

深孔控制预裂爆破在高硫化氢矿井瓦斯强化抽采中的应用

针对目前在松软低透气性高瓦斯煤层的矿井瓦斯抽采中采用常规的抽采方法效果都不太理想的状况,在陕西长武亭南煤矿通过利用深孔控制预裂爆破技术,使单孔瓦斯抽采量提高了1.36倍,工作面瓦斯预抽率达到50%以上,煤层透气性系数提高了9倍。通过加强通风排水、硫化氢抽采及爆破孔注石灰浆等措施,使硫化氢得到超前治理,浓度控制在2×10-6～4×10-6以下,有效地改善了工作面的作业环境,实现了安全生产。

掘进工作面深孔松动预裂爆破卸压增透的数值模拟

本文建立了煤层掘进工作面深孔松动预裂爆破ANSYS有限元模拟的力学模型 ,模拟出深孔爆破后爆破孔周围的地应力和透气性系数变化分布规律 ,验证了深孔松动预裂爆破卸除地应力、增加煤层透气性从而提高钻孔瓦斯涌出量和瓦斯抽放量的实际效果。

深孔预裂控制爆破增透数值模拟研究

通过建立深孔预裂控制爆破力学模型,运用ANSYS软件对深孔预裂控制爆破进行数值模拟,分析模拟所得的图表,总结了深孔预裂控制爆破增透效果规律,可为矿山安全生产提供一些理论依据。

应用深孔控制预裂爆破技术提高煤层瓦斯抽放率

高瓦斯低透气性矿井的瓦斯抽放一直是个难题。通过在淮南矿务局潘三矿工作面应用深孔控制预裂爆破技术,提高了瓦斯抽放率,消除了煤与瓦斯突出的危险,治理效果明显,经济技术效果显著。

基于深孔预裂爆破技术的高边坡路基施工研究

针对高边坡路基部分存在的施工问题,对当前能够应用于高边坡路基施工的爆破技术进行介绍。选取巴基斯坦KKH公路改线项目为主要研究对象,对高边坡路基施工中的深孔预裂爆破技术应用情况进行了研究和分析,解决了高边坡路基施工中对于控制坡面平整度和超欠挖等方面的问题。

基于UDEC煤体深孔预裂控制爆破数值模拟研究

通过定义煤体爆破损伤本构模型,利用fish语言编写计算代码,选择高斯脉冲函数作为爆炸波输入动力荷载,设置静态边界条件和对称边界条件,划分有限差分网格,建立了UDEC煤体深孔预裂控制爆破损伤模型,分析了煤体中距炮孔不同距离处爆炸应力波传播规律以及煤体爆破损伤区的扩展过程。研究结果表明:煤体中爆炸应力波随径向裂隙的扩展呈非线性指数衰减;煤体爆破损伤的最大损伤半径为3 m,且炸药起爆至煤体损伤破坏时间很短,大约为5.11 ms;煤体深孔预裂控制爆破最优炮孔间距为6 m。

深孔控制预裂爆破技术应用浅议

文章系统阐述了深孔控制预裂爆破的爆破原理和卸压消突原理,并通过工程实例,介绍其在淮南矿区现场应用情况及采取的针对性措施,提出看法供推广借鉴。

切顶留巷深孔预裂爆破炮孔间距数值模拟分析

为提高煤炭资源回收率,缓解采掘接替紧张,避免因留设煤柱产生的煤矿地质灾害,切顶留巷技术已成为煤矿煤炭开采的主要方法,为研究不同切顶炮孔间距对岩石顶板的爆破切顶的影响,利用有限元模拟软件LS-DYNA,建立有、无地应力双孔预裂爆破模型。依次设置炮孔间距为10、12、14、16倍炮孔直径,结合数值模型的有效应力云图、有效应力时程曲线和炮孔间裂纹扩展等结果综合分析选择最优的炮孔间距,并在现场进行试验。结果表明:地应力对炮孔裂纹有抑制作用;在地应力状态作用下,两炮孔裂纹贯穿距离为9~11倍炮孔直径效果最好,且对周围岩体的损伤较小,与现场钻孔窥视结果一致。

利用深孔控制预裂爆破强化瓦斯抽放消除回采工作面突出危险性

利用深孔控制预裂爆破可提高松软低透气性突出煤层的瓦斯抽放率,通过强化抽放对突出危险区内的回采工作面进行区域性消突,工作面突出危险消除后,煤层厚度合适,就可以采用综放采煤法,在确保安全的前提下,大大提高了生产效率和经济效益。