煤矿岩巷掘进技术现状及展望

巷道是矿山的“血管”,其掘进效率高低、技术的成熟与否及安全性直接影响着矿山的开采效率。目前,国内煤矿岩巷常用的掘进手段主要有爆破掘进、机械化掘进和爆破-机械联合掘进。爆破掘进分为人工钻爆法掘进和液压钻车钻爆法掘进;机械化掘进有综掘机掘进和TBM掘进;爆破-机械联合掘进主要是针对硬岩,通过超深孔爆破对岩体整体强度进行弱化,最后采用机械化进行掘进。本文归纳分析了煤矿岩巷掘进应用实例,首先介绍了以上三种方法常用的钻孔设备,对比分析各掘进技术的优缺点,然后阐述这几类掘进方式存在的技术性难题。人工钻爆法具有成本低、使用便捷等优势,但因其劳动强度大、凿岩效率低,以及工作面环境差等劣势十分明显,大多数矿山爆破掘进则采用液压钻车钻爆法,案例分析发现人工钻爆法和液压钻车钻爆法平均循环进尺分别为1.7 m和2.1 m,随着巷道断面面积增加,单位巷道断面面积的炮孔数目和炸药单耗有变小的趋势;机械化掘进可以有效提高掘进效率、节约劳动力,但对于强度较高的岩石,会导致其截齿的快速损耗,并且粉尘率较高;另外TBM过大的转弯半径、体积、造价限制了其在中小型矿山使用。爆破-机械联合掘进具有较大的灵活性,但在地应力条件下的爆破裂纹空间形态、堵塞长度等方面理论研究不够深入。最后,本文阐明了当前煤矿岩巷掘进面临的一些有待解决的理论技术问题,以及未来岩巷掘进的发展趋势。

近浅埋煤层开采顶板垮落步距分析

以榆阳煤矿2302工作面的开采实践为工程背景,利用"板"和"梁"两种力学模型对近浅埋煤层开采基本顶初次来压步距进行了分析和计算,结合基本顶实际垮落步距确定出适合近浅埋地质条件下的力学模型,并计算了"板"力学模型在不同边界条件下初次来压步距。为了解决基本顶初次来压步距过大的问题,根据采场处于不同边界条件下初次来压步距的特点,提出了采用深孔预裂爆破和区段煤柱宽度缩小的方法,使采场处于"两边固支两边简支"的受力状态,以减小初次来压步距,保证初采初放期间工作面顶板安全。

扬州至绩溪高速公路宁绩段紧邻既有铁路线高边坡路堑爆破施工及控制技术

上跨既有铁路线立交桥台后路基开挖设计深度达34.5 m,为降低边侧山体危石对既有运营铁路的安全风险及爆破施工对铁路挡墙稳定性的影响,路堑施工采取“先防后挖”的总体方案.其中,针对山体表层危石灾害,采用柔性主动防护、被动防护网与刚性挡渣墙构建立体式多层防护体系;对于路堑浅部不稳定山体,采用机械破碎锤和静态破碎方式开挖;对于路堑深部岩体,根据《爆破安全规程》关于爆破飞石落距的控制原则,将危石滚落冲击范围划分为0 ～30 m,30 ～50 m,大于50 m等不同影响段落,采用浅孔爆破及中孔台阶控制爆破相结合的分区、分层开挖方案,将铁路挡墙振动速度控制在1.5 cm/s内,施工效果表明,该措施有效地控制了施工中山体的位移,保障了铁路行车安全.

控制爆破在清除高陡边坡危岩体中的应用

西成高铁广元段赵家岩隧道出口,存在危岩,威胁安全。为此,针对高陡边坡危岩体所处的特殊复杂环境,采用爆破清除危岩。爆破前,采取混凝土填塞、锚杆支撑、防滚石挡墙等措施。同时采用不耦合装药、孔内延期和孔外延期结合等多种控制爆破技术措施,实施深孔控制爆破和浅孔控制爆破相结合,成功对危石进行了爆破清除。

综采工作面过断层施工工艺及支护技术

新景煤矿15032工作面过F7断层期间,存在采煤机破岩量大和故障率高、采空区遗煤量大以及过断层期间围岩破碎等技术难题。对过断层回采方案进行分析,提出了深孔预裂爆破回采工艺,并对工作面过断层期间顶板采取“注浆加固+JW型锚索棚”联合支护。应用效果表明:采用深孔预裂爆破法过断层时实现了断层岩体提前预裂效果,降低了采煤机破岩难度,采煤机故障率由原来的17%降低为4%;对断层区采取联合支护技术后,控制了围岩变形、破碎现象,顶板端面距减小至0.4 m,煤壁片帮深度减小至0.7 m,保证了工作面安全回采。

深浅孔联合爆破切顶留巷围岩控制技术及应用

为解决淮南矿区深井砂岩直覆工作面切顶留巷后的围岩稳定性问题,首先,分析深浅孔联合爆破切顶留巷技术原理,采用深孔预裂爆破技术使基本顶断裂并垮落,同时采用聚能爆破技术对直接顶进行定向切割;然后,根据理论分析确定深浅孔联合爆破方案,并通过数值模拟方法分析未切顶、切直接顶及深浅孔联合爆破3种不同切顶工作面的应力分布特征;最后,在丁集矿1452(1)砂岩直覆工作面进行现场工业性试验。研究表明:深浅孔联合爆破切顶留巷围岩控制技术可以更好地阻断覆岩之间的应力传递,改善留巷顶板应力环境;在工作面推进方向,减小周期来压步距,来压强度平缓,在留巷巷道中,减小留巷上方悬顶长度,形成短壁梁,有效地降低了留巷围岩的应力,较好地控制了围岩变形。

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。

近直立煤层深浅孔爆破卸压技术与效果分析

为降低近直立煤层工作面水平地应力集中程度,理论分析了近直立煤层顶底板爆破卸压原理,提出了近直立煤层深浅孔爆破卸压方案,采用钻孔成像对爆破前后卸压效果进行了对比分析,并通过现场电磁辐射、微震数据分析对卸压爆破效果进行了验证,研究结果表明:采用深浅孔爆破后,顶底板岩层中形成了立体“缓冲带”,阻碍了高水平地应力向工作面传递,降低了应力集中程度;爆破后顶底板发育新的裂隙,数量增加约46.6%,若干裂隙扩展为离层,局部出现破碎区;爆破后工作面两侧煤岩体电磁强度明显降低,爆破前后微震能量与频次呈现先升高后降低规律,起到了良好的卸压效果。

复杂地层浅埋暗挖地铁区间隧道近距离下穿地下商业街设计及施工关键技术

青岛地铁2号线五四广场站—浮山所站区间采用浅埋暗挖法施工，因线路埋深受限，区间隧道需以1．68～1．86 m 的净距要求下穿一处两柱三跨11．8 m ×4．5 m 矩形框架结构的地下商业街。为确保工程安全，克服上半断面富水砂层、下半断面坚硬岩层这一差异性较大的上软下硬复杂地层，以及在近距离下穿条件下选取合适的支护参数和技术措施成为工程的关键。实际施工过程中，综合采用了深孔注浆地层预加固、一次性打设90 m 超长管棚预支护、减震爆破和自动化实时监测等综合技术手段，辅以数值计算模拟分析，在控制地下商业街及其周边软弱地层沉降、保障地下商业街的日常运营和降低隧道施工风险等方面取得了较好的工程效果。

突出煤层穿层钻孔增透强化瓦斯抽采消突技术及效果考察

针对低透气性突出煤层瓦斯抽采困难、消突时间长等问题,以淮南矿区某矿6-2煤层具体瓦斯地质条件为例,采用深浅孔带压注浆技术措施封堵巷道及钻场深浅部围岩裂隙,改善瓦斯抽采效果;采用中深孔松动爆破技术措施使煤体裂隙充分发育,提高煤层透气性和瓦斯抽采率.工程实践表明：深浅孔注浆技术提高钻孔瓦斯抽采浓度7.4～10.5倍;中深孔松动爆破后平均抽采瓦斯纯量提高了9.2倍,抽采达标时间85d,比传统方法缩短了4个月.深浅孔注浆是提高瓦斯抽采浓度的关键措施,中深孔松动爆破增透是提高钻孔抽采量、缩短抽采达标时间的基础措施,该技术还可保障矿井正常采掘接替.

基于组合赋权和灰色聚类评估的深孔台阶爆破效果评价

为了对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行综合评价,考虑爆破质量、安全、经济三方面目标,选取大块率、根底率、后裂距离、松散系数、单耗、延米爆破量、振动速度、飞散距离等8个参量作为评价指标。通过无人机、高速摄影、振动监测等技术手段对魏家峁煤矿4个生产爆破平盘开展现场监测,并利用Split-desktop、Motion studio等软件进行数据分析,得到了上述参量的量化指标。分别利用层次分析法和CRITIC法,获得评价指标的主、客观权重,然后基于离差平方和最大原则确定了各指标的组合权重。利用中心点三角白化权函数对灰色聚类法进行优化,建立了爆破效果的灰色聚类评估模型,对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行了综合评价,并根据综合聚类系数得到了4个平盘的爆破效果优劣顺序。最后对比指标数据分析了爆破效果最差的平盘主要存在的问题。研究结果表明:炸药单耗、大块率、根底率的组合权重都大于0.15,对爆破效果的影响较大;4个平盘的爆破效果优劣顺序为:1080平盘>1064平盘>1096平盘>1112平盘;1112平盘需要结合地质条件,针对后裂距离大、单耗高、延米爆破量小、飞散距离大等问题进行台阶爆破参数优化。

“黄金分割法”在爆破工程中的应用探讨

"黄金分割法"是一种古老的数学方法,它无处不在并造就了事物的和谐美,多年来经常被应用到艺术、摄影、绘画、设计等多个领域,而且得到了意想不到的效果。根据多年的爆破工程实践,将"黄金分割法"与工程爆破实例相结合,应用到露天爆破、高耸建(构)筑物爆破拆除等工程中,取得了很好的爆破效果。

露天矿山深-浅耦合台阶爆破方法研究及应用

爆破大块率高一直是困扰国内外众多露天矿山的技术难题,银山矿露天采矿场由于采区地质条件复杂,爆破大块率高的现象尤为明显。为此,针对露天采矿场岩性复杂易产生大块的区域,基于岩石的物理力学性质,计算出千枚岩和斑岩爆破区域需增设的短孔孔位。为减少爆破大块的产生率,提出了中深孔爆破方法—深-浅耦合台阶爆破方法。在银山矿露天采矿场实施深-浅耦合台阶爆破方法后,爆破大块率得到有效控制并取得了显著的社会及经济效益。

抚顺东露天矿采场爆破根底产生原因及治理措施

为了解决抚顺东露天矿坑下采区局部地质条件变化区域岩石台阶和小于5 m段高的低矮台阶爆破作业后易产生根底问题,东露天矿生产技术人员通过分析补充地质资料和现场写实记录,依托现场改进试验,提出了明确岩性变化区域位置规定,加打辅助钻孔,缩小钻孔和药包直径,采用逐孔起爆技术,用仪器辅助测量台阶高度等技术措施。现场应用结果表明:各项技术措施对消除特殊区域台阶爆破作业产生根底是行之有效的。

胜利露天煤矿爆破方案优化

为有效提高胜利露天煤矿爆破质量,提高电铲采装效率。提出了大孔径浅孔爆破设计方案和台阶深孔爆破设计方案,对相关爆破参数进行了优化,同时,采用压碴爆破、反向起爆、微差爆破、打加密孔等方式,优化了爆破施工工艺。结果表明:通过优化爆破设计方案和爆破工艺,有效提高了爆破质量,减小了爆破大块率、控制了根底的产生,电铲剥离采装效率提高了约16.30%,创造了较好的经济效益。

全段高组合凿岩爆破技术在会宝岭铁矿的应用

介绍会宝岭铁矿中深孔分段空场和高阶段大直径深孔联合回采工艺技术,与采用单一中深孔分段空场法形成对比,对较厚矿体采用全段高组合凿岩爆破技术,实现安全、高效开采,提高资源回收率,技术经济效果明显。

中深孔落矿在广西大新锰矿的应用

中深孔采矿法是广西大新锰矿主要的采矿方法。利用天井、中深孔联合拉槽,创造出自由面和补偿空间,采用非电微差侧向挤压爆破方法落矿。文章就中深孔落矿的爆破方式及爆破技术进行了分析和总结。

义络煤业公司大倾角三软煤层采煤工作面深浅孔联合注水系统

为解决大倾角三软煤层采煤工作面煤壁片帮问题,义络煤业有限责任公司推进深浅联合注水孔注水系统,包括多个注水单元和多个指示灯,注水单元、指示灯和终端的数量均相等且一一对应,其中截止阀与控制器电性连接。系统能够实现深孔和浅孔的联合注水,且能够在出现注水孔漏水时,通过快速截断水流或者降低水压的方式避免出现安全事故。系统实施后,全煤壁可以不背护或简单背护,极大节约背护材料劳动力,提高工作效率。

浅孔留矿与中深孔爆破联合回采复杂矿体技术研究

山东玲珑金矿九曲分矿在回采中遇到中厚矿体时,采用传统浅孔留矿采矿法存在一些问题,即采场顶板暴露面积过大,安全得不到保证,矿石回收率低。通过采用浅孔留矿采矿法结合中深孔爆破,能保障作业人员的安全,提高矿石回收率,缩短矿块回采周期,是传统浅孔留矿采矿法回采中厚矿体的一种新的尝试。

某高速公路石方路堑爆破技术

以某高速公路为工程背景,简要介绍了爆破总体方案的选择及路堑石方预裂爆破参数的设计,从布孔与钻孔、装药与堵塞、覆盖等几个方面对其安全技术措施进行了探讨。