基于HSCA静力破岩的金属矿山遗留矿柱安全低损回采试验研究

针对采用爆破破岩方式对金属矿山遗留矿柱进行回采存在安全性差与矿石损失率高的局限性,将具有无振动特征的高效静态破碎剂(High Range Static Cracking Agent,HSCA)引入遗留矿柱回采中。通过设计HSCA膨胀压应力测试试验与静力破岩试验,分析了HSCA径向膨胀压应力大小及其分布规律与水灰比的关系。分别从膨胀压应力分布特征、主裂纹定向控制方法与破岩时效性3个方面,论证了通过HSCA静力破岩实现金属矿山遗留矿柱安全低损回采的可行性。研究结果表明:当水灰比大于理论最优水灰比时,膨胀压应力随着水灰比的增大而减小。对于上向倾斜装药孔膨胀压应力沿孔底至孔口方向呈增大趋势,对于下向倾斜装药孔膨胀压应力则呈减小趋势。采用HSCA静力破岩对遗留矿柱进行回采,遗留矿柱主裂纹走向可通过对装药孔进行预切槽、增设诱导片或新增诱导孔等方式进行定向控制,进而有效降低非破岩区矿岩的再损伤。因此,对于不宜采用爆破破岩方式对遗留矿柱进行回采的区域,HSCA静力破岩不仅有利于保障遗留矿柱回采安全,而且可提高遗留矿柱回收率。研究成果可为进一步探索金属矿山遗留矿柱回采破岩新理论与新技术提供参考。

高河矿静力破岩处理巷道端头悬顶运用与分析

针对高瓦斯矿井锚杆(索)联合支护巷道端头顶板悬顶距离大的问题,从力学角度理论分析了工作面端头巷道顶板结构,对静态胀裂剂破岩机理进行了理论分析,并以高河矿W1310工作面为工程背景进行了工业性试验,效果显著。

静力破岩技术在煤矿井下深孔破岩中的应用

为克服煤矿井下现有深孔破岩技术不足,提出将静力破岩技术应运于煤矿井下深孔破岩工作中。基于理论分析静力破岩原理得出被破岩体发生拉伸破坏,提出实施深孔静力破岩的技术要求。在某矿K8113工作面进风巷落山方向实施深孔静力破岩技术以减小回采巷道采空区后方较大范围悬顶问题的工程试验,试验后悬顶距离比未处理时缩短10 m左右,减小约50%,表明深孔静力破岩技术对解决两巷落山顶板的悬顶问题可行有效。

静力定向破岩技术在处理巷道悬顶问题中的研究与应用

回采工作面端头弧形三角区域顶板悬顶过长的问题,给工作面的安全高效生产带来威胁。目前主要采用预裂爆破的方式解决工作面悬顶问题,但是由于在高瓦斯矿井采空区禁用火工品,使得该方法的使用受到限制,基于此问题,展开静力定向破岩技术解决煤矿端头巷道悬顶过长问题的研究。通过静态破碎剂膨胀力学性能试验,具体对影响破碎剂的膨胀压力的因素进行分析,并确定工业应用中静态破碎机的最佳水灰比应控制在0.2~0.35。基于弹性力学与岩石力学分析多孔加压下岩石的开裂原理,认为增大孔径或缩小孔间距可有效促进裂纹的扩展;根据具体的工程地质条件,结合静态破碎机膨胀力学试验和多孔加压下岩石开裂原理的分析结果,对施工方案进行具体设计,并论述静态破碎剂注浆施工时运用"三管两进一回"原理的具体操作方法及步骤。现场应用结果表明:应用静力破岩技术处理端头巷道的悬顶问题后,端头巷道悬顶长度减小了36%,效果显著,为工作面的安全高效生产提供保障。

祥升煤业6号煤层切顶卸压沿空留巷技术研究与应用

为保障6301工作面沿空留巷围岩的稳定性,根据6号煤层的赋存条件及工作面特征,结合静力破岩原理,具体进行静力破岩切顶卸压方案的设计,设计钻孔长度为6 m,倾角偏向采空区一侧70°,钻孔间距为0.9 m,采用隔孔装药胀裂工艺;基于6301胶带顺槽特征,结合矿井生产经验,对巷道基本支护、巷旁充填体及临时支护方案进行设计,并在留巷期间进行围岩变形情况的监测分析。结果表明:6301胶带顺槽沿空留巷顺利实施,围岩变形合理,满足使用要求。