倾斜薄煤层切顶巷预裂顶板防治冲击矿压技术研究

针对倾斜薄煤层坚硬顶板型冲击矿压灾害的预防及控制问题,提出了切顶巷预裂顶板防治冲击矿压技术。采用理论分析、相似模拟、微震监测等研究方法,分析研究了切顶巷预裂顶板防治冲击矿压机理、切顶巷控制顶板破断减弱煤层应力集中的效果,并对切顶巷布置参数进行了优化。研究结果表明:切顶巷在坚硬顶板中形成了预裂弱化区域,工作面回采过程中,坚硬顶板因预裂弱化而破断步距减小,切顶巷控制了坚硬顶板的来压步距;同时减小了煤体应力集中,单个切顶巷区域,应力最大降幅可达29.4%,两个切顶巷协同作用时,应力最大降幅可达49.7%;同时在切顶巷预裂弱化作用下,矿震向工作面中下部转移,减弱了动载与工作面上部静载的叠加效应,有效降低了冲击危险。切顶巷间距应小于基本顶周期来压步距,按容许的来压步距在需要顶板预裂的区域进行成对布置,但其间距不宜小于10 m。

深部“孤岛”初采预裂顶板开采工艺的应用

通过对93上03工作面矿压观测,初步掌握了深部"孤岛"

李村煤矿2302工作面过空巷顶板预裂卸压技术研究

为解决李村煤矿2302工作面过空巷影响区时顶板断裂产生的矿压增大,影响工作面作业安全的问题,基于工作面过空巷顶板预裂卸压机理,提出了在空巷中采用顶板预裂卸压技术,利用数值模拟软件分析了不同顶板预裂距离下的顶板垂直应力和垂直位移的特征。研究结果表明,顶板预裂距离为15 m时,可以有效降低顶板垂直应力和垂直位移,该研究成果可为同类型矿井提供技术指导和理论支持。

坚硬顶板预裂对底板突水的影响

针对焦作矿区突水原因复杂多变的现状,采用岩层运动和矿山压力理论,结合数值计算的方法,探讨了坚硬顶板运动对底板破坏的作用机理。研究结果表明:对坚硬顶板进行提前断顶处理,能够大大减少底板的破坏深度,从而减轻突水危险性。经过多个工作面的实际观测,证明了断顶后大幅度降低了老顶初次来压期间的出水量,起到了很好的防止突水的效果。研究成果可以在相似条件矿区推广应用。

顶板预裂爆破技术在防止压架事故中的应用

由于高水压松散含水层的载荷传递作用,使覆岩关键层复合整体破断,导致了祁东煤矿7121工作面开采过程中压架事故的发生。防止压架事故需要从防止顶板整体破断入手,顶板超前预裂爆破是一种合适的方法。根据7121工作面地质开采条件和覆岩结构特征,确定了顶板预裂爆破的方案及相关技术参数。实践结果表明,在保障工作面良好支护质量的基础上,采取顶板预爆破措施,使工作面中下部支架平均阻力减小了246 kN,周期来压步距由34.1 m减小为23.0 m,来压持续长度由20.2 m减小为5.0 m,从而降低了覆岩关键层复合整体破断的可能性,对防范压架事故起到了积极作用。

综采工作面顶板预裂爆破振动对临近村庄民居的影响研究

为了弱化坚硬顶板,减小顶板来压剧烈程度,保证开采过程的安全,山西高平科兴米山煤业有限公司选用顶板预裂爆破的方法人为破坏顶板。首先采用理论计算得出爆破所产生的振速峰值;然后利用数值模拟软件ANSYS/Ls-Dyna建立物理模型,对切眼顶板预裂爆破破碎的全过程进行数值模拟,提取预先设置的所有爆破观测点的爆破振动峰值;最后与理论计算值进行综合分析比较。结果表明,理论经验公式估算与数值模拟计算的结果基本吻合;距离居民区最近测点峰值振速不超过安全允许值,即表明按照设计的顶板预裂爆破方案进行爆破作业不会对上冯村民居的安全性产生明显影响。

综放工作面顶板预裂技术研究

为减小顶板悬露面积,缩小顶板初次垮落步距,防止初采期间顶板和顶煤大面积垮落时导致的工作面瓦斯超限,有必要对顶板进行弱化处理,文章根据1311工作面地质开采条件和覆岩结构特征,确定了顶板预裂爆破的方案及相关技术参数,即在切眼内施工炮孔时以组为单位进行,并通过优化爆破方案使炮孔底部均匀分布在一条直线上,经过现场观察和分析来压指标表明:顶板预裂爆破能有效减弱初次来压强度和实现安全开采。

顶板爆破预裂控制煤岩巷道底鼓的可行性研究

针对漳村煤矿21采区材料巷道受采动底鼓严重的情况,提出了顶板爆破预裂控制煤岩巷道底鼓的方案,采用理论分析了顶板预裂控制巷道底鼓的力学机理。研究结果表明:巷道顶板岩体强度与底鼓量之间成反比关系。运用FLAC3D软件对其方案进行数值模拟,结果表明:巷道底鼓量、顶板下沉量、两帮位移量分别为350、350、160 mm,相比原有支护分别减小了68.2%、50.0%和64.4%,有效改善了巷道状况。说明采用顶板预裂支护技术有效地解决了煤岩巷道底鼓问题,维护了21采区巷道的稳定性。

宽煤柱沿空巷道顶板侧向预裂防冲技术

部分冲击地压矿井由于受水、火、瓦斯等灾害影响,均留设了较宽的区段煤柱,并由此带来冲击地压威胁。采用顶板侧向预裂能够有效降低煤柱内集中应力,保护沿空巷道的安全。以崔木煤矿留设的35 m区段煤柱为研究对象,分析了采空区侧向顶板悬顶对煤柱应力分布的影响,并利用数值模拟和微震监测对不同顶板预裂位置的预裂效果进行了对比分析。研究表明:当预裂位置向采空区煤壁內错4~5 m时,沿空巷道围岩应力峰值最小,在该位置实施顶板预裂能够充分利用矿山压力,从而达到更好的预裂效果,该预裂方式在崔木矿22305工作面进行了试验,并在下区段22307工作面回采时进行了验证,顶板实施侧向预裂之后的冲击显现情况得到了显著降低。

综放工作面初采前顶板预裂应用研究

为了进一步完善和应用坚硬顶板问题的处理方法,结合郭庄煤矿1305工作面现场条件,采用深孔爆破方法对综放工作面进行初采前顶板预裂。通过对预裂爆破钻孔参数、布置及爆破工艺的优化设计来达到预期的爆破效果。窥视仪对钻孔爆破前后的窥视结果显示:合理的钻孔参数和布置能很好的达到综放工作面初采前顶板预裂效果。初采前顶板预裂不仅很好的解决了坚硬顶板带来的矿压问题,同时还有效提高了顶煤回收率.

顶板预裂法留巷技术

此法作为沿空留巷的一种有效辅助技术手段，采用深孔爆破技术，沿工作面前方下巷采空区侧将工作面老顶进行超前预爆破，工作面推过后进行留巷时可大大减轻采空区老顶垮落时对留巷巷内及巷旁支护的破坏作用。该法施工工艺简单，成本低廉，可使沿空留巷达到较好的技术经济效果。

孤岛工作面坚硬厚层顶板预裂爆破防治冲击地压的实践与探索

冲击地压是煤矿深井开采过程中常见的一种矿井动力现象,是矿山压力的一种特殊显现形式,它是煤矿安全生产的重大灾害之一。因此,搞好冲击地压的治理工作是矿井安全生产的重要一环。

小常煤业静态破碎剂致裂顶板技术研究

针对矿井坚硬顶板垮落难度大的问题,以晋能控股集团小常煤业30217运输巷为工程背景,运用静态破碎剂(简称SCA)致裂顶板。通过实验分析、数值模拟和工程实践相结合研究SCA的致裂效果。结果表明:SCA的径向膨胀压随着钢管内径的增大而增大,一般钢管底部的径向膨胀压大于中部,钢管内径越大,钢管底部与中部的径向膨胀压差值越大,当钢管的内径相同时,钢管的径向膨胀压随着约束程度的增大也增大;SCA作用后,30217运输巷顶板下沉量较之前增加约148 mm;30217运输巷预裂孔装填SCA之后,辅助30217工作面顶板垮落步距减小10 m左右。工程的成功应用对具有相同开采难题的矿井具有参考意义。

综放工作面顶板预裂技术的研究与应用

为解决煤层坚硬顶板难以垮落的难题,该文结合某矿的实际情况,在2501工作面采用顶板预裂技术,对预裂爆破的钻孔布置、参数及爆破工艺进行分析,研究综放工作面的顶板预裂方案,实现顶板预裂,保证顶板顺利垮落。

深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理及工程实践

通过对深孔顶板预裂爆破过程的分析,提出了深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理并对其类型进行划分,模拟分析了不同爆孔布置方式下的爆破岩体Mises等效应力场、塑性破坏区及典型质点有效应力和位移变化规律并进行现场冲击地压防治实践。研究表明,深孔顶板预裂爆破通过强力冲击动载破岩作用、高温高压高速爆轰气体冲击气楔作用和热交换回弹拉伸作用对顶板进行损伤破坏,降低岩体内部结构单元储能能力,促使相邻爆孔之间裂隙的贯通,形成岩层结构破断弱面,使其在矿山压力作用下沿预定位置弯曲破断,具有弱化顶板岩层介质力学属性和优化岩层破断结构的双重作用。相比于直线式和三花式爆孔布孔方式,深浅组合式使得爆破后Mises有效应力在作用范围和作用时间上更加充分,增加了爆破裂隙密度及多向发展的可能性,延长了爆破衰减能量作用岩石的时间,致使塑性破坏区范围更加发育,爆破块度更加碎裂均匀,当工作面由未断顶区域进入断顶区域或者进出相邻不同断顶预裂设计施工区域时,因人为造成上覆顶板岩层结构运动不协调,应力与能量传递不连续,易于诱发冲击地压。当顶板爆破施工区域微震监测出现“缺震”现象时,可将其作为冲击危险典型预测前兆信息。

切缝钻机在110工法顶板预裂钻孔施工中的应用研究

煤矿巷道顶板预裂钻孔施工是"110"工法施工的关键技术,针对该工法顶板预裂钻孔施工效率低、劳动强度大,缺乏专用设备等问题,研发了ZDY2-300LM型切缝钻机,该钻机具有双钻臂、定位精准及施工效率高等特点,并在龙煤集团双鸭山矿业有限公司东荣二矿进行了推广应用,使用效果良好。并根据井下施工特点,总结出一套适用于切缝钻孔的施工工艺方法,该钻机的成功应用为"110"工法的广泛推广提供了装备保障,为类似顶板预裂钻孔施工提供了参考。

综放作业初采前顶板预裂爆破分析

以综放作业初采前顶板预裂爆破为对象开展探究。结合具体工程实际,在分析顶板预裂爆破卸压机理的基础上,对顶板预裂爆破作业措施做出分析探究,并分析了其应用效果。结果表明,通过预裂爆破有效降低了顶板完整性,保护了回采作业安全。

综放工作面超深孔顶板预裂爆破实践

为解决综采工作面厚硬难冒顶板易造成冲击地压问题,在综采工作面两道实施超深孔爆破强制放顶技术,通过对炮眼布置参数、炮眼装药工艺以及相应的强制放顶安全措施的研究,提出了布置组合深眼的方式,采用PVC管装药工艺及木楔封口技术,实现了炮眼的快速装药、封口,使炮眼的最大深度达到86 m,提高了顶板的爆破效果,有效解决了综采工作面坚硬厚顶板难以冒落的难题。

基于压裂扁球体的端头悬顶双向拉链式水力压裂控制技术

采煤面端头三角区悬顶垮落不及时,易出现周期性破断而导致隅角瓦斯超限,严重影响矿井安全的问题。为了解决端头悬顶的问题,揭示了采煤面端头三角区悬顶机理,据此提出了沿巷道方向和竖向的双向拉链式压裂方法;提出了沉积岩层水压裂缝扁球体压裂模型,计算出扁球体的长轴和高度,据此计算出压裂半径和压裂层位;顶板压裂过程中,水压力20~30 MPa,水压裂缝水平扩展半径5~7 m,竖向扩展长度2~3 m,水压裂缝呈扁球体扩展形态,验证了水压裂缝模型的准确性;通过双向拉链式水力压裂的现场应用,悬顶距离由压裂前的20 m减小为3~5 m,悬顶长度减小了80%,悬顶问题得到有效改善,证实了双向拉链式水力压裂方法的有效性。

深孔聚能顶板预裂爆破沿空留巷技术研究及实验应用

分析沿空留巷技术特点和难点,有针对性地提出"深孔聚能顶板预裂爆破"技术,并采取预制块砌墙护巷方案,通过高山煤矿1902工作面的现场实验考察,验证了上述顶板预裂爆破技术及预制块砌墙护巷技术在解决沿空留巷技术难题方面的作用,有效减轻巷道的变形,解决巷道维护困难及漏风问题。