深孔爆破断顶技术在深井冲击地压防治工作的研究与应用

针对冲击地压影响范围广、破坏能力强、发生频率高、防治难度大的问题,以李楼煤业1303工作面为工程背景,根据相关要求和现场情况制订了合理的断顶爆破工艺和钻孔布置方案。根据微震监测、应力监测和来压步距观测对1303工作面断顶卸压效果进行考察,实验结果表明:10^(4)J及以上能量事件频次下降明显,10^(3)J及以下能量事件频次增加,单位进尺释放能量值下降幅度达40.77%;预警总次数下降了33.33%,预警位置集中在距离断顶孔0~1.5、6.0~6.5 m区域;周期来压步距同比下降5.1%,平均围岩变形量同比减小40.9%,达到了破坏顶板完整性、缩短顶板悬顶长度、减小来压步距,以及释放岩层弹性能的目的,说明针对该工作面采取的卸压防冲技术效果明显,可以有效降低工作面的冲击危险性。

超前深孔预裂爆破有害气体产生规律及治理

煤层顶板坚硬不易垮冒,导致工作面开采时面临较为严重的冲击地压灾害。为防治冲击地压灾害,矿井采用超前深孔断顶爆破方法进行治理,爆破后产生的CO、NO、NO_(2)等有毒气体干扰了煤炭自然发火预测预报的准确度。为研究宽沟煤矿工作面超前深孔断顶爆破后有害气体产生规律,首先,对矿用乳化炸药成分、爆炸产生有害气体含量进行测定,掌握乳化炸药有害气体产生机理;然后,通过现场测定爆破前后工作面回风流不同区域CO气体浓度,探明了爆破后有害气体在工作面分布情况及影响时长。研究结果表明,工艺巷与煤层预裂爆破后,回风流内的CO浓度增长最高,影响CO浓度平均影响时长4.07 h。基于矿井瓦斯抽采截流技术,提出了CO气体抽排技术方案。

厚硬顶板冲击地压发生机理及防治实践

基于鄂尔多斯地区冲击地压矿井厚硬顶板加坚硬煤层的特征,对宽煤柱开采条件下冲击地压发生过程进行分析,揭示了该区域冲击地压是由厚硬顶板破断引起煤体高应力区动力系统失稳产生震动、激发应力波,应力波与塑性区煤体相互作用而产生的;以巴彦高勒煤矿为例,采用深孔爆破对巷道顶板进行卸压。结果表明:在未断顶区域,顶板发生极限破断引发大能量微震事件,能量释放集中在沿空巷侧,现场存在动压显现现象;在正常断顶区域,微震活动比较平稳,能量集中区未对巷道形成直接影响;工作面来压周期平均2.4 d,来压步距14.5 m,未出现持续性高强度来压;顶板观测孔裂隙发育良好,有效半径可达4 m。

深孔断顶爆破防治冲击地压的理论与实践

简要阐述我国冲击地压作用机制及控制技术研究现状,深入探讨深孔断顶爆破的作用机制,采用数值模拟方法分析深孔断顶爆破防治冲击地压的基本原理,对于爆破前后的应力场进行对比分析,从计算结果来看,深孔断顶爆破能够从根本上改变煤岩体的应力分布状态,显著降低爆破有效范围内煤岩体中的应力水平,应力峰值出现的位置明显远离煤壁,峰值的大小大幅度降低;结合急倾斜煤层开采条件和倾斜煤层开采条件,进行深孔断顶爆破防治冲击地压的实践,并通过应力监测对其卸压效果进行检验。监测结果表明,采用深孔断顶爆破技术能够有效改变煤岩体的应力状态,对具有冲击危险的区域起到较好的卸压作用;在华亭煤矿急倾斜煤岩层条件下深孔断顶爆破的实践中,在监测期间内,深孔断顶爆破后顶板岩层出现3次明显的周期性垮断现象,压力显著降低,周期来压明显,从而降低冲击危险性,有利于矿井的安全生产。

上覆硬厚岩层破断运动及断顶控制

硬厚覆岩的破断与结构将发生显著的变化。针对汝箕沟煤矿二2煤层上覆厚层石英砂岩条件,采用现场实测、数值模拟、理论分析及现场试验等方法,研究了硬厚覆岩裂隙发育特征、破断运动、矿压显现特征及断顶控制技术,为硬厚覆岩工作面灾害防治提供了依据。研究表明,硬厚石英砂岩的微观结构致密完整,呈现大面积悬空、大步距破断运动,引起强烈的支架动载,甚至导致工作面风流逆转、沟通上部采空区隐形火区;硬厚岩层破断运移后产生明显的离层空间,并在开切眼上部和工作面上部及采空区中部形成覆岩主裂隙带,且发育高度大于经验计算数值,甚至与上方采空区沟通诱发灾害;实施开切眼深孔断顶爆破及降低工作面采高,有效缩短了硬厚岩层的初次破断步距,降低了支架动载及主裂隙带高度。

三沙永乐蓝洞成因机制初探

海洋蓝洞保留了原始的水体、沉积物、化石残骸和完整的生物骨骼,是重要的自然遗产和地质奇观,具有重要的科学研究价值。三沙永乐蓝洞是目前全球已发现的最深海洋蓝洞,有着独特的洞体结构和水体化学特征,但其成因仍是未解之谜。本文结合南海的构造演化,分析了永乐环礁碳酸盐岩台地的发育历史,认为永乐环礁的形成以加积和退积为主,其台地边缘属于陡崖型台地斜坡,有利于发育断层/裂缝;永乐环礁之上钻井岩心的氧同位素数据表明,永乐环礁在14.75~168.60m的深度范围内发生了地下水溶蚀作用,这与实际观测到的158m深洞体转折处之上发生的洞穴垮塌作用相符。通过综合对比分析认为,三沙永乐蓝洞的形成是断层/裂缝溶蚀机制与深部洞穴垮塌机制综合作用的结果。地下水(淡水、海水)首先沿着台地边缘发育的断层/裂缝进行溶蚀,在158m以上通过洞穴垮塌作用形成了近垂直的洞穴,而在158m以下则沿着断层/裂缝继续向下溶蚀形成了略倾斜的深部洞穴结构,最终由于海平面的上升淹没而形成了蓝洞。本研究可为未来寻找更多海洋蓝洞提供重要的经验与借鉴。

坚硬顶板工作面采空区见方阶段动压显现规律及防治技术

工作面在见方时期,覆岩活动剧烈,易引起动压显现。基于微震、矿压数据及现场动压显现现象,对坚硬顶板工作面见方阶段动压显现规律进行了研究总结,并对采取的爆破断顶防治技术的效果进行了综合评价。研究结果表明:在工作面一次见方时期,动压显现最为剧烈,工作面见方超过三次之后,见方时期的动压显现基本消失;爆破断顶能够明显降低工作面见方时期的动压显现强度。

超前动压影响下西曲矿18503工作面巷道围岩控制技术研究

研究了工作面合理回撤通道附近定向爆破断顶减压技术及配套施工工艺,即对工作面合理回撤通道附近的顶板进行爆破断顶,切断工作面采动应力传递路径,改善工作面回采时动压影响区域内巷道的应力环境,继而实现受动压影响巷道围岩的长时稳定,现场应用效果显著。

预裂爆破切顶卸压技术在放顶煤工作面的应用

为了尽可能减小西山晋兴能源有限责任公司斜沟矿21采区23105孤岛工作面回采期间受相邻工作面的采动影响,并在条件允许的情况下缩小13#煤相邻工作面的留设煤柱,减少煤炭损失,提高回收率,对23107皮带巷下帮采用深孔预裂爆破切顶卸压技术,通过效果检测,得出该技术的应用有效降低了工作面回采时的动压影响,保证了工作面的安全回采,降低了维护工程量及工人劳动强度,缓解了工作面采掘紧张局面,实现了降本增效。

用垂斜截面仿预裂爆破法处理台阶断界的实践

露天矿坚硬岩台阶深孔爆破断界常见但其相关技术研究较为少见。吉朗德露天煤矿在台阶断界处先后采用过垂直截断面爆破开挖断界法和垂斜截面爆破开挖断界法,爆破质量差,紧邻保留区岩体拉裂损伤严重,开挖后不能形成规整断界轮廓面。结合垂斜截面构状(半"V"形构状面)有利于岩石台阶爆破外推和预裂爆破有止裂、减振的作用而提出垂斜截面仿预裂爆破断界法(断界斜线长15 m,爆破外推倾角为130.6°,仿预裂炮孔7个,孔径120 mm,孔深12 m,孔距2.5 m,相邻炮孔间呈互耦状间隔装药,先于主爆区110 ms齐爆)来处理该矿坚硬岩台阶断界工程问题,爆破效果好,开挖后易于形成规整轮廓面,消除了保留区后续钻爆施工隐患,为坚硬岩台阶断界提供了典型工程实例参鉴。

TPS1100机载预裂孔放样程序的开发与应用

利用GeoBasic平台开发瑞士徕佧公司生产的TPS1100系列全站仪机载应用软件;利用此技术成功开发了预裂孔放样的机载应用软件。该系统在溪洛渡大坝预裂孔放样过程中的应用极大地拓展了全站仪自身的功能,实现测量过程中专业化的特殊需要,降低了野外放样的劳动强度、工作效率得到成倍的提高,产生了可观的经济效益。

控爆技术、无声破碎和被动防护网在危岩排险中的综合应用探讨

危岩是三峡库区主要地质灾害之一,现呈现出多发、频发的趋势。危岩的分类为坠落式、倾倒式和滑塌式。危岩的综合治理措施有清除、支撑、锚固、拦截、封填、灌浆、排水、防护网等。控爆技术,包括洞室控爆技术、深孔控爆技术、光面爆破、预裂爆破、浅眼循环控爆技术等,以及无声破碎和防护网,均适用于危岩排险工程。危岩的爆破不同于一般的工程爆破,针对不同的危岩类型采用不同的控爆技术和综合应用措施,可以充分保护母岩,稳定岩体,达到应急排险的目的。

深孔断顶爆破技术在坚硬顶板卸压中的应用

介绍了深孔断顶爆破的基本原理,对深孔断顶爆破工艺进行了详细的分析,制定了详细的深孔断顶方案,通过人工装药并成功实施了深孔断顶爆破。结果表明:深孔断顶爆破改变了上覆岩层结构,增加了顶板裂隙程度,使储存在顶板的能量得到有效的释放,避免了采动应力集中,且该装药方式减轻了工人的劳动强度,提高了装药速度,有效地防止了冲击地压的发生。

集贤煤矿深孔断顶爆破卸压钻孔间距优化

为了保障集贤煤矿西二采区左一片工作面安全回采,采用深孔断顶爆破技术对冲击地压进行防治。通过理论计算,初步确定了爆破孔间距为4.8 m,并选取3、5、7 m 3组钻孔间距进行工业试验,采用钻孔窥视技术对爆破效果进行了对比分析。结果表明:随着钻孔间距的增大,钻孔间裂隙发育长度、发育密度、孔隙度都有减小的趋势。为了保证预裂爆破效果,并考虑工程量和成本投入,最终确定预裂爆破钻孔合理间距为5 m,为下阶段的深孔爆破防治冲击地压提供了一定指导和参考。

底板型冲击危险巷道深孔断底爆破防冲原理及实践研究

通过采用弹性薄板小挠度理论对巷道底板受力分析,弄清冲击危险巷道底板冲击的主要影响因素,采用理论分析、数值计算相结合的方式研究断底爆破的防冲机理和优化方案,并对深孔断底爆破的防冲效果进行现场验证。研究发现,采动水平应力是造成巷道底鼓的主要原因,而底板的分层厚度、力学性质以及巷道两侧围岩的支护强度是巷道底鼓的主要影响因素。当底板岩层为致密厚质岩层时,当其断裂过程中所释放的弹性变性能会造成底板型冲击动力显现。深孔断底爆破其防冲实质为钻孔卸压法与振动爆破法防冲技术的有机结合。采用底板中部断底爆破与煤层断底爆破相结合的方式,不但可以释放底板内积聚的高应力,破坏其连续传递应力和积聚高能量的能力,也可使巷帮煤体的应力得到释放,卸压效果更为明显。

“两硬”条件下回采巷道强矿压显现防治技术

针对"两硬"条件下工作面回风巷强矿压显现问题,采用现场实测及理论分析的方法,对强矿压显现发生机理进行了研究,并提出采用深孔断顶爆破和大直径卸压钻孔的防治方案,确定了爆破参数和卸压孔的布置参数。通过比较采取上述措施前后工作面回风巷的变形和微震活动的强烈程度对防治效果进行检验。结果表明,深孔断顶爆破和大直径卸压孔防治措施的实施,安全释放了回采巷道煤体中聚集的弹性能,成功地破坏了采空区坚硬顶板的完整性和煤柱体的储能条件,消除了工作面回风巷强矿压显现的危险性,保证了工作面安全高效回采。

松散含水层下工作面防压架突水开采实践

根据祁东煤矿7131工作面开采地质条件及水文地质情况,制定了预防工作面压架突水灾害的技术方案。结果表明:深孔预裂爆破关键层技术是解决松散含水层条件下覆岩整体破断导致灾害的重要途径,ZY10000/23.5/42液压支架能够满足开采条件要求。