双巷掘进留小煤柱护巷下深浅孔组合爆破卸压技术研究

为防控双巷掘进留小煤柱护巷布置下邻空巷道大变形及强矿压灾害,以赵庄煤业为工程背景,提出了深浅孔组合爆破卸压技术。通过开展小煤柱护巷顶板力学结构和深浅孔聚能组合爆破机制研究,揭示了邻空巷道挠度和采空区顶板L的关联性,并确定顶板倾向断裂位置,明晰深浅孔组合双层位爆破消冲护巷的作用机制和深浅孔组合导向力学作用机理;并通过铰接块体等理论计算和现场试验确定了爆破方案参数。工程实践表明:深浅孔组合爆破卸压技术能够弱化坚硬复合顶板介质的储能蓄力属性,优化采空区边界顶板三角块结构,同等尺度下顶板积聚能量密度降低4000 J左右;1313工作面回采后采空区边界顶板及时垮塌,降低顶板对煤柱挤压作用,煤柱不同深度测点处应力集中系数分别为1.38和1.29,应力集中程度明显减小;邻空巷道扇形窥视结果表明低位岩层裂隙发育明显,高位岩层呈现逐步损伤、断裂状态,在顶板倾向上组合爆破能够缩减岩块B悬顶长度,破坏基本顶铰接结构,减弱岩块的回转下沉作用;13163巷顶底板、两帮最大移近量分别为440 mm和205 mm,爆破措施有效抑制了巷道变形,且未发生片帮冒顶等动力现象,达到了深浅孔组合爆破施工目的。

多层坚硬顶板动压巷道矿压显现规律及深浅孔组合爆破切顶控制技术研究

针对多层坚硬顶板巷道受相邻工作面采动影响导致巷道维护困难的问题,以碾焉煤矿8104运输顺槽为工程背景,综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟与现场工业性试验等,研究了多层坚硬顶板动压巷道的矿压显现规律及其机理,提出了深浅孔组合爆破切顶卸压技术,并分析了控制效果。结果表明:(1)多层坚硬顶板巷道围岩变形主要分为缓慢变形、快速变形与变形趋于稳定等3个阶段,并在快速变形阶段呈台阶式增长的变化规律,其“台阶”数量与近场内坚硬顶板的层数有关;(2)深浅孔组合爆破切顶后,切断了低位关键层的侧向悬臂结构,减少了低位关键层破断引起的动载次数;同时缩短了高低位关键层的悬臂梁长度,减小施加给区段煤柱的静载,从而共同降低了邻近动压巷道围岩的压力;(3)相较不切顶时,浅孔爆破、深孔爆破和深浅孔组合爆破等3种不同切顶方式作用后,煤柱侧的平均垂直应力分别降低了14.8%、8.9%、29.7%,并且深浅孔组合爆破切顶后,在垮落带中顶板垮落更充分,在裂隙带中岩层断裂位置最靠近煤柱,采空区中部覆岩产生的裂隙也更均匀;(4)深浅孔组合爆破切顶后,8104运输顺槽在8103邻近工作面和8104工作面两次采动影响后,围岩变形量小于400 mm,保障了矿井安全高效生产。