构造区硬岩可控冲击波预裂参数优化与实践

为降低综采工作面构造区坚硬岩石对回采的影响,通过试验与数值模拟相结合的方法开展了可控冲击波预裂硬岩技术研究。借助可控冲击波能量测试平台,利用混凝土相似材料开展可控冲击波预裂试验;通过离散元CDEM软件模拟三维加载条件,揭示地应力、冲击波强度及弹性模量对预裂范围的影响。结果表明:地应力与破裂半径成反比关系,破裂范围与应力峰值和冲击次数成正比关系,放电电压30 kV、峰值压力224 MPa的冲击能量能够满足构造区硬岩破裂需求;现场应用证实了可控冲击波对回采工作面硬岩影响区的大块整岩裂隙发育会造成明显影响,经冲击波作用后岩层裂纹数在3条/m^(2)以上,预裂区岩体呈松散、棱片状,割落的岩石无需二次破碎,恢复工作面日推进度3~5 m,与正常回采效率相当。可控冲击波预裂硬岩技术作为一种主动、超前、大面积治理井下硬岩影响区的新技术,可为煤矿安全高效生产提供一定的技术支撑。

采空区覆岩冒落及孔隙率演化规律研究

利用CDEM软件建立枣矿集团某开采工作面三维物理模型,模拟采空区内覆岩冒落过程,得到各个岩层交界面的竖直位移量,并计算得出采空区三维孔隙率分布表达式。对比不同高度的孔隙率分布图可以得出:靠近工作面及煤壁两端的孔隙率较大,峰值达0.4,而采空区深部孔隙率比较小。该工作面孔隙率应用到采空区流场模拟中,验证了其合理性。

埋深对巷道围岩稳定性的影响数值模拟

为分析煤矿不同埋藏深度对巷道围岩稳定性的影响,采用CDEM软件,建立了相同地质条件下的4个不同断面模型,分析了埋深对巷道围岩位移、塑性区、应力场分布的影响,揭示了大埋深巷道围岩的维护特征,供相关研究参考。