综掘硬岩段深孔超前爆破研究与应用

针对硬岩巷道综掘施工难度大的问题,提出采用深孔超前爆破技术,以增大岩体内裂隙和损伤范围,降低综掘机切割难度。以淮北矿业集团桃园煤矿为例,进行了原岩应力作用下爆破裂隙和损伤范围的理论分析和数值模拟研究,据此设计了大直径深孔超前爆破参数,并进行现场试验研究,研究结果表明:炮孔直径75 mm、药柱直径63 mm的爆破炮孔周围0.424 m范围内的Von Mises应力在177 MPa以上,形成破裂区;损伤范围0.424~2.3 m;爆破后综掘机施工速度提高了40%~50%、而截齿消耗降低了52.4%;对爆破振动实测并分析得出爆破振动能量集中在50~160 Hz频带范围内,没有对巷道围岩及支护结构造成破坏。

双主动超前爆破预制顶板裂隙断顶卸压护巷技术

针对软岩巷道受采动应力长时间高压影响易发生围岩大变形的问题,以风水沟煤矿典型软岩矿井胶带巷为工程背景,采用现场调研、围岩应力及变形监测、数值模拟等手段,分析了软岩动压巷道围岩变形机制。从巷道顶板深部阻断应力传递路径、浅部高强支护角度出发,提出了软岩高应力巷道双主动超前断顶卸压+U型钢支架配合锚索高强支护协同控制技术。在5煤胶带巷未受工作面动压影响前,通过实施煤柱顶板深部长短孔爆破、浅部锚索高强支护方案,优化了巷道围岩应力环境,提高了围岩稳定性。基于围岩应力、电磁波CT、钻孔窥视、围岩位移等监测手段,开发了以保护巷道顶板浅部围岩、破坏深部围岩的综合成套监测技术体系,保证了双主动超前卸压护巷效果。

超前爆破应力解除法及其应用

超前爆破应力解除法是一种针对强岩爆和极强岩爆较有效的防治方法,其钻孔爆破设计还处于经验设计阶段。本文采用离散单元法研究超前爆破应力解除法的作用机理,为超前爆破应力解除法的钻孔爆破设计提供指导,并通过在锦屏辅助洞西端施工中的成功试验与运用,验证了超前爆破应力解除法防治岩爆的有效性。

灌注桩内多层岩石原位超前爆破成孔工艺

冲孔灌注桩是在复杂地质条件下,地基基础工程中较为常见的成桩形式。本文重点介绍了灌注桩内多层岩石区域内的一种原位超前爆破成孔工艺。破碎地下孤石,达到加快后期冲孔进尺与成桩进度,提高了工效与保证质量效果。

复杂岩性隧道超前切割爆破方法研究

针对复杂岩性隧道传统爆破开挖效果差的问题,基于传统光面爆破与预裂爆破的研究,在隧道周边局部存在软弱围岩情况下,将软弱围岩区周边孔的爆破提前至掏槽孔爆破之后进行,提出一种超前切割控制爆破方法。建立了准三维模型,使用流固耦合(ALE)算法和ANSYS/Ls-dyna有限元分析软件,对超前切割爆破方法与传统预裂、光面爆破方法进行了数值模拟对比研究,结果表明:相较于光面爆破与预裂爆破,对超前切割爆破在隧道轮廓周边损伤深度分别降低了6.85%与10.08%。结合仿真结果设计了现场爆破试验方案,并开展了光面爆破及超前切割爆破方法的现场对比试验,爆破结果表明:采用超前切割的爆破方法后,隧道的轮廓面成型效果好且软弱围岩区无掉块、坍塌情况,同时超欠挖得到有效控制。对爆破后的断面进行三维断面扫描数据及统计结果表明:相较于效果较好的光面爆破,超前切割爆破的最大超挖降低了35.98%、平均超挖降低了25.60%,混凝土消耗数量降低了26.3%,其平整度标准差提高了24.29%。该方法经过现场实践验证,在降低超挖的同时还可以减弱复杂岩性区内的爆破损伤,提升隧道保留围岩平整度。

急倾斜煤层顶煤超前预裂爆破技术分析

为实现综放工作面安全回采,减轻急倾斜工作面劳动强度,并实现连续生产,避免发生瓦斯事故,对急倾斜煤层高阶段综放开采危险源、顶煤超前预裂爆破技术理论和爆破弱化数值等进行分析,并提出顶煤超前预裂爆破技术参数设计。实施效果证明,相关技术参数合理,技术作用显著,可实现预期目标。

大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用

新疆焦煤集团2130平硐煤层大倾角煤层顶板坚硬,易形成大面积悬露,严重影响矿井安全生产,本文运用物理相似材料模拟实验和三维数值模拟研究手段,分析研究了坚硬顶板预爆破弱化顶板变形破坏规律,并结合坚硬顶板深孔超前预爆破机理,提出了"非等长多炮孔、非均匀大药量、高层位低震动"坚硬顶板超前爆破弱化方法,实现对坚硬顶板进行控制性处理,降低顶板强度,消除顶板大面积悬露和冒落产生的冲击性矿压显现和由此导致的工作面围岩灾变隐患。

利用超前断裂爆破防治冲击地压技术研究

本文研究了断顶爆破的基本原理、爆破参数、爆破工艺流程,制定出完善的断顶爆破方案,并成功实施了超前断顶爆破。应力监测表明,顶板超前断顶爆破破坏了顶板关键层结构,增加了顶板裂隙程度,改善了采动应力场的分布特征,不仅释放应力和有效卸压,而且降低了顶板储能条件,避免采动应力集中和能量聚集,有效地防治冲击地压。

超前深孔顶板爆破防治冲击地压原理分析及实践研究

通过对超前深孔顶板爆破过程及影响因素的分析,揭示其防治冲击地压的机制。采用ADINA软件模拟研究三孔扇形布置条件下炮孔夹角及装药段长度变化对其防冲效果的影响,并从应力场、能量场2个不同的角度对其现场防冲效果进行检验。研究表明,在炮孔深度一定的前提下,三孔扇形布置的超前深孔顶板爆破可有效降低工作面超前高应力区的峰值并使其向煤体深部转移,使煤岩整体结构处于相对稳定的低势能状态,其爆破防冲效果随炮孔夹角的增大而增强,形成的剪应力降低区随装药段长度的增加而增大。

超前深孔顶板爆破防冲数值模拟及应用研究

通过对超前深孔顶板爆破防冲机理及影响因素进行分析,以典型的冲击危险矿井为背景,在对顶板强度及爆破参数现场实测的基础上,模拟分析不同爆破参数(爆孔夹角、装药段长度)下的超前深孔顶板爆破效果,并采用多种监测手段对其现场防冲效果进行检验。研究发现,在爆孔深度一定的前提下,相同的爆孔角度,随着装药量的增加,超前深孔顶板爆破的影响范围也随之增大,巷帮煤体内的高应力区范围及峰值应力梯度下降越明显。在相同装药量前提下,通过调整爆破角度下,可使巷帮的高应力向深部转移甚至消失,对深部煤炭的安全开采具有重要的意义。

坚硬顶板超前预爆破技术研究

新疆焦煤集团2130分矿25112综放面顶板坚硬,不易垮落,给安全生产带来严重隐患。为此该矿采取了超前预爆破技术,取得了良好的工程效果,形成了独具特色的采煤工艺。特将部分技术经验及实施效果予以介绍。

超前预爆破技术在坚硬顶板放顶中的应用

主要对俄霍布拉克煤矿1110工作面回采初次放顶过程中,采用超前预爆破控制顶板技术的情况及实施过程进行了详细的论述。该矿采用超前预爆破方法,大幅降低了采空区大面积悬顶事故,减轻了顶板来压的强度,确保了工作面高效安全生产。

急倾斜煤层顶煤超前预爆破工艺分析

急倾斜煤层综放面顶煤弱化是实现安全高效开采关键技术之一。水平分段放顶煤开采已成为乌鲁木齐矿区目前采用的主要开采方式。以乌鲁木齐矿区急斜特厚煤层高阶段综放开采问题为研究背景,通过对碱沟煤矿东三+564 mB3+6综放工作面煤层赋存与开采条件调查,辨识了影响安全开采的灾变源,实施了顶煤超前预爆破弱化工艺,并采用多种监测手段,保障了安全开采。

超前深孔爆破防治工作面压架出水技术研究

基于祁东煤矿经常发生工作面压架突水事故的现状,从超前深孔爆破参数等方面入手,对7131工作面超前深孔爆破弱化较厚坚硬顶板进行技术研究,并通过现场应用,使得主关键层强度和承载性能降低,破断距减小,随工作面开采及时破断,避免覆岩整体破断,有效地防止了压架出水灾害,产生了巨大的经济效益。

复杂条件下急斜厚煤层高阶段综放开采超前预爆破

对苇湖梁煤矿B1+2急倾斜煤层工作面的赋存环境和开采技术的复杂性、爆破参数及工艺优化,爆破效果等进行了综合分析;成功实施了52 m高阶段煤体超前预裂爆破,有效弱化了煤体;最后采用RSM-SY5松动范围检测仪和YS(B)钻孔光学窥视仪检测了爆破效果,并对爆破后支架的前后柱压力进行了监测,结果表明爆破效果显著,为后续102 m和18 m高阶段煤体的安全开采提供了技术借鉴.

急倾斜厚煤层高阶段综放开采超前预爆破

在急倾斜厚煤层综放开采中,采用顶煤松动爆破是提高采煤效率的有效方法之一,急倾斜厚煤层高阶段深孔爆破技术在神新公司苇湖梁矿+579水平东二东B1+2煤层综采工作面得到了成功应用,实现40.99t炸药在102m高阶段井工安全大爆破,采用阶段扇形密集中深孔为主辅以小硐室药包、爆后对破碎煤体进行注水软化,有效控制了爆破诱发的耦合破坏效应,确保了安全开采。

急倾斜特厚煤层综放面超前预裂爆破顶煤弱化技术

针对神华新疆能源有限责任公司碱沟煤矿急倾斜特厚煤层综放工作面顶煤弱化的问题,运用理论分析和现场实测相结合的方法,分析了超前预裂爆破技术的基本原理,介绍了+564mB3+6工作面设备和采煤工艺。根据现场+564mB3+6工作面的实际情况,提出了采用超前预裂爆破顶煤弱化技术,确定了超前预裂爆破的技术参数。现场试验结果表明,采用超前预裂爆破顶煤弱化技术效果显著,顶煤变形明显,裂隙发育广泛,达到降低顶煤力学强度和断裂韧性的效果,大大提高顶煤的放出率,从而有利于急倾斜特厚煤层综放面的安全高效回采。

急倾斜煤层顶煤超前预裂爆破技术研究

为减轻急倾斜工作面劳动强度,实现工作面连续生产,防治瓦斯灾害,提出了急倾斜煤层综放工作面顶煤超前预裂爆破技术。通过数值模拟、现场监测等手段得出超前预裂爆破的范围为工作面煤壁沿推进方向10~35 m范围内,巷道加强支护范围为沿工作面推进方向工作面煤壁开始10 m。通过对急倾斜煤层综放工作面顶煤超前预裂爆破技术探索,得出合理的技术参数及方案。对比原有的技术方案,工作面超前预裂爆破技术实现综放工作面安全回采,为急倾斜煤层综放开采顶煤预裂技术提供一定的参考。

超前预爆破技术在治理工作面上隅角瓦斯中的应用

平煤股份二矿庚20-23090综采工作面顶板坚硬,不易垮落,极易造成工作面上隅角瓦斯积聚,给瓦斯治理带来了很大困难。采取超前预爆破技术,使上隅角瓦斯得到了有效控制,为其它坚硬顶板综采工作面开采提供了经验。

实施超前预爆破处理坚硬顶板的炸药替代

介绍了乳化炸药替代铵锑高威力炸药实施超前预爆破处理坚硬顶板的试验研究,分析了炸药替代的原因、可行性、炸药替代试验中的主要技术方案。试验最终效果良好,对煤矿安全生产具有重要意义。