东欢坨矿切顶卸压沿空留巷聚能爆破关键参数研究

为确定切顶卸压沿空留巷合理的聚能爆破参数,实现成功留巷的目的,以东欢坨矿20221工作面倾斜中厚煤层为工程背景,采用理论分析、工程经验和现场试验研究相结合的方法,对双向聚能张拉爆破参数进行了研究,对不同爆破参数下单位长度爆破孔成缝率进行了分析。结果表明,在爆破孔深7.5 m、炮孔间距500 mm的情况下,“4-4-1”的装药结构爆破成缝效果明显,成缝率达到90%以上,在工作面回采过后顶板垮落及时,现场应用效果良好。

坚硬灰岩顶板破断对煤层底板破坏特征

为研究坚硬灰岩顶板破断对煤层底板变形破坏的影响,以黄河北煤田邱集煤矿111107工作面为背景,基于顶板岩体破断动载应力函数,运用FLAC^(3D)模拟了坚硬灰岩顶板破断对采空区底板的破坏过程,对比了不同动载幅值下采空区底板破坏特征,基于深孔聚能爆破预裂技术,设计了爆破切顶方案,为坚硬灰岩顶板工作面安全开采提供保障。模拟结果表明:动载作用前后底板破坏范围和深度有明显增加,底板最大破坏深度达12 m,动载作用结束以后,残余应力波仍持续影响采场底板,直到灰岩顶板破断150 ms后,采场底板的动力响应才全部结束;随着动载幅值增大,底板破坏范围逐步增大;在持续时间相同的条件下,当幅值小于10 MPa时,动载作用前后底板破坏变化不明显;当幅值大于10 MPa时,动载作用前后底板破坏有明显变化。

煤矿爆破切顶卸压沿空留巷开采技术应用

该文以某煤矿的回采工作面为例,探究爆破切顶卸压沿空留巷开采技术的应用策略。采用双向聚能爆破技术进行顶板预裂,通过合理设计切顶高度、切顶角度以及炮孔间距等关键参数,提高爆破预裂效果,保证巷道围岩的稳定性。在完成爆破后进行煤层开采,使用锚索支护和U型钢支护,提高巷内支护效果;使用工字钢和U型钢档矸支护,防止矸石对围岩的侧向冲击,为煤矿安全作业创造有利环境。

压缩空气储能人工硐室储气库爆破开挖技术探讨

为支撑世界首例300 MW级压缩空气储能人工硐室储气库工程的安全建设,满足储气库围岩的损伤控制要求,对人工硐室储气库爆破施工中的掏槽孔区域位置、最大一段装药量和爆破临空面布置等参数设计展开分析,获得人工硐室储气库先导洞掏槽孔区域位置的基本布置方法,阐明多段位爆破装药量设计和延时设计的平衡原则,提出“一变二、二转四;二四同进、直至洞底”爆破开挖思路。通过联合应用上述3种方法,发现爆破开挖后硐壁围岩新产生的裂缝较少,表明爆破应力得到较好控制。

基于聚能爆破切顶的煤矿巷道保护创新方法研究

随着煤矿开采向深部发展,巷道控制已成为现代矿山持续发展的重要内容。为有效保护深部巷道免受动力灾害的影响,提出了基于聚能爆破切顶保护巷道的创新方法。通过理论分析、数值模拟和现场试验相结合,分析了基于聚能爆破切顶的巷道控制作用,其利用破碎扩展岩体支撑老顶断裂结构,降低了对留巷的影响;同时,顶板切割方式显著改善了应力环境,对巷道形成了有效保护。现场试验结果验证了基于聚能爆破切顶保护巷道创新方法的有效性,巷道收敛明显减小。

深埋强矿压综采工作面撤架通道预裂卸压技术研究

胡底煤业3号煤层在开采过程中盘区大巷矿压显现明显,胡底煤业为优化爆破切顶施工工艺,提高爆破切顶卸压效果,实现1311(上)采面对应盘区大巷“不变形”的目标,在1311(上)工作面撤架通道实施深孔爆破切顶卸压护巷方案。根据现场地质条件进行了理论计算,并借鉴了周边矿井爆破切顶的实际经验,最后确定1311(上)工作面撤架通道切顶角度为15°,即切顶钻孔施工倾角为75°,倾向煤柱侧15°。确定预裂孔开孔位置为距离撤架通道煤壁1.0 m处,预裂孔装药起始位置位于煤壁以里1.8 m处,终孔位置在煤壁以里7.5 m处。在施工顶板爆破钻孔时,选用直径为65 mm的钻头,钻孔间距在1.8~2.2 m之间。炮孔深度为33 m,确定封孔长度为11 m,装药长度为22 m。方案对周边强矿压矿井以及条件相似矿井爆破预裂切顶卸压有一定参考意义。

回采工作面沿空留巷爆破切顶卸压实践

煤层掘巷留保护煤柱开采,不仅会造成应力集中,还会损失高达10%~30%的煤炭资源。通过对比德丰源煤矿1334采面运输巷实施切顶卸压沿空留巷的效果总结、分析,得到巷道顶底板最大移近373 mm,非回采侧最大移近63 mm,且巷道顶板8 m范围内没有发生离层现象,该巷道可为下一回采工作面安全回采提供可靠保障。沿空留巷爆破切顶卸压有利于解决煤柱应力集中、提高煤炭回采率、缓解采掘接替紧张、防止煤柱自燃、改善矿井安全生产条件、提高煤炭开采的经济效益,为矿井无煤柱安全高效开采奠定了基础。

双向聚能爆破技术在岩巷掘进中的应用

针对潘三矿准备采区系统巷道炮掘施工进度慢、效率低的问题,分析了影响炮掘岩巷进尺主要因素并确定了其影响权重,结合双向聚能爆破机理提出了一种新型的聚能管装置,改进了爆破掏槽方案,优化了炮眼参数、炮眼布置以及炮眼装药量,形成了双向聚能爆破技术。现场应用结果表明:该技术打眼少、效果好、出矸快、费用低,既保障了巷道周边成型,又提高了进尺效率,掘进进尺由最高的48 m/月提高到81 m/月,进尺效率增加了68.8%,实现了硬岩大断面岩巷炮掘快速施工,节约了施工成本,可为同类型地质条件下巷道施工提供借鉴。

坚硬基本顶切顶沿空留巷关键技术:典型案例研究

坚硬基本顶切顶沿空留巷产生的采空区悬顶、遗煤自燃发火和巷道围岩破坏是影响无煤柱开采安全高效的难题。为解决上述难题,本文提出了三向聚能预裂爆破装置、阻燃水泥毯采空区封堵技术和巷道围岩随态控制策略。建立了三向聚能预裂爆破的力学模型,三向聚能预裂爆破装置可促使岩体沿三个方向产生裂纹,减少悬顶产生。为防止采空区遗煤自燃,发明了阻燃水泥毯采空区封堵技术。该技术不仅考虑了切顶预裂爆破过程中矸石垮落的时空特征,而且实现了采空区快速密闭。监测结果表明采空区内一氧化碳、氧气和瓦斯浓度分别显著下降至0、3.0257%和0.0899%。根据切顶巷道围岩破坏时空特征,提出了考虑分阶段和分区域的随态控制策略,靠近切顶帮和实体煤帮的顶底移近量分别为115 mm和104 mm,两帮移近量为88.7 mm,巷道破坏得到有效控制。三项关键技术为坚硬基本顶切顶沿空留巷实践提供了有益借鉴。

屯兰矿12509工作面皮带顺槽切顶卸压爆破技术研究

为了解决屯兰矿12509工作面皮带顺槽工作面端头悬顶问题,需要弱化巷道顶板深部岩层的完整性和稳定性。经现场实测分析12509工作面皮带顺槽上部稳定的岩层主要是灰岩、粉砂岩和中砂岩,石灰岩坚硬稳定,难以垮落。综合考虑决定采取爆破技术切顶卸压。通过爆破技术削弱煤岩体承载的高应力,使巷道处于低应力区域。

D型聚能爆破管在沿空留巷中应用研究

为了得到D型聚能爆破管合理的爆破参数,结合云煤一矿22204运输巷沿空留巷的条件,对影响预裂爆破效果的影响因素,包括装药量、封孔长度、装药结构以及爆破孔间距等,进行了井下爆破试验,提出采用隔孔爆破的方式,利用非爆破导向孔联结相邻爆破孔的裂缝,并采用井下钻孔窥视技术对爆破效果进行监测,最终确定了云煤一矿沿空留巷中合理的预裂爆破参数,在切顶卸压孔深度9 m,孔径48 mm,爆破孔倾斜角度为15°条件下,爆破孔单孔装药量不低于450 g/m,封孔长度不低于2 m,采用隔孔爆破方式,两爆破孔间距不大于800 mm,对于同类条件下矿井聚能预裂爆破参数的选择有一定的工程参考价值。

官地矿切顶卸压沿空留巷聚能爆破现场试验研究

为了确定110工法的合理爆破参数并实现安全沿空留巷的目的,以官地矿中厚煤层12605工作面为研究背景,采用理论分析和现场研究相结合的方法,对比分析了三种不同装药结构条件下的试验爆破效果。结果表明,在爆破孔深7m、炮孔间距500mm的情况下,由孔顶到孔底依次为"4+3+2+1"装药方式对顶板破坏严重,"3+2+2+1"的装药方式切缝效果较差。而采用"3+3+2+1"的装药方式,爆破孔内裂缝明显发育,裂缝率达到87%。满足留巷设计要求,现场应用效果良好。

塔山煤矿综采工作面切顶留巷技术

为解决塔山煤矿三采区采掘接替紧张的问题,采用切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在该采区进行切顶留巷试验研究。首先,系统介绍了切顶留巷技术原理、工艺流程及切顶留巷关键技术;其次,结合该煤矿工程地质条件,采用理论分析计算、数值软件模拟和现场爆破试验等方法,得出顶板预裂切缝高度为7.5 m、切缝角度为15°、恒阻锚索长度为9 m等关键参数,单孔最优装药结构为4+3+3+2,孔间距500 mm。留巷稳定后,顶板最大下沉量为188 mm,底鼓最大值为100 mm,两帮收缩最大值为164 mm,监测结果表明切顶卸压条件下,留巷效果满足生产需求。

坚硬顶板深浅孔组合聚能爆破技术研究及应用

针对坚硬顶板条件下实施定向预裂聚能爆破技术后存在钻孔浅部裂缝率低、架后悬顶大的难题,通过理论分析、数值模拟及现场监测,提出了深浅孔组合聚能爆破技术。分析了坚硬顶板单一深孔聚能爆破存在的问题,指出优化钻孔布设及爆破参数是提高爆破效果的主要途径。研究了深浅孔组合聚能爆破技术原理,提出了深浅孔组合能量场理论和组合导向孔力学机制。深浅孔爆破时可形成深部和浅部聚能爆破应力场,同时深孔浅部又对浅孔爆破起到了导向孔的效果,最终可形成切顶范围内的预裂面。现场爆破效果监测,孔内裂缝率提高了30%,并得到了顶板压力变化规律。架后顶板及时垮落充填,消除了坚硬顶板的断裂冲击,降低了留巷围岩控制难度。研究成果可为坚硬顶板条件下切顶留巷的定向预裂高效聚能爆破提供参考。

杉木树煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术应用研究

结合杉木树煤矿B4上保护层煤层地质情况,进行切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术应用研究,通过反复现场工业性试验,对聚能爆破相关参数、聚能装置安装方式等进行优化,形成了适合杉木树煤矿地质条件的沿空切顶成巷技术。通过研究,解决了杉木树煤矿万吨掘进率高、采掘接续紧张、保护层开采速度慢等问题,提高了矿井资源回收率。

中厚煤层复合顶板切顶卸压无煤柱自成巷技术应用研究

切顶卸压无煤柱自成巷技术可通过留巷顺槽顶板的预裂切缝,利用顶板垮落矸石对采空区进行有效充填,从而从根本上实现无煤柱开采。为进一步完善切顶卸压无煤柱自成巷技术体系,探究不同地质条件下的顶板切缝卸压效应,论文以塔山煤矿8304工作面中厚煤层复合顶板条件作为工程实例,进行该地质条件下的切顶卸压无煤柱自成巷试验。首先本文对切顶成巷的作用机理及工艺流程进行总结,随后针对8304工作面辅运顺槽顶板的具体岩性变化进行切顶关键参数设计,最后于现场进行了实地工程试验。现场试验结果表明,最终成巷顶底板移近量为261 mm,两帮移近量为63 mm,留巷断面可满足8305工作面复采需求,该试验的成功可为切顶卸压自动成巷技术的进一步推广应用提供一定的借鉴。

冲击地压矿井水射流联合水力压裂宽煤柱卸压技术研究

针对冲击地压矿井宽煤柱会积聚大量弹性能从而容易引起地压灾害事故的问题,基于理论分析和现场试验,对葫芦素煤矿21103工作面区段煤柱进行了"钻-切-压"一体化卸压技术研究,通过布置钻孔进行射流切缝和压裂对区段煤柱弱化卸压,增大了区段煤柱内塑性区宽度,减少了弹性能量积聚,同时为减少煤柱卸压对巷道支护产生的负面影响,在21103工作面临空回风巷进行了定向水力压裂切顶,减少了侧向采空区悬露顶板向区段煤柱上的应力传递。"钻-切-压"一体化卸压技术与定向水力压裂切顶技术的联合应用,在21103工作面临空回风巷内取得了良好的实践效果,解决了区段煤柱内塑性区宽度增加同时对巷道支护不利这一矛盾。

切顶沿空留巷双向聚能爆破关键参数研究

通过理论分析与数值模拟相结合的方法,分析双向聚能爆破作用下岩石的定向断裂规律、不同间距下双孔聚能爆破的岩石裂纹扩展规律。结果表明:双向聚能爆破能有效的定向断裂顶板,双孔聚能爆破中,由于相邻炮孔的应力波叠加作用,促使裂纹进一步的扩展;炮孔间距500mm时,两炮孔间能形成良好的贯通裂纹。综合数值模拟结果、前人的研究成果、工作面的工程地质条件制定了现场的爆破试验方案,试验结果表明:4+4+3+3+2的单孔装药结构能够有效的预裂顶板;通过钻孔窥视显示间距500 mm时,顶板断裂效果最佳;对爆破切顶后工作面倾向不同位置处液压支架工作阻力进行观测,结果显示距离切顶线越近的支架最大工作阻力越小,验证了爆破参数的可行性。

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。

光面爆破控顶技术在上向分层采矿中的应用

详述了光面爆破控顶技术在金亭岭矿业有限公司上向水平分层充填采矿法中的应用,通过与普通爆破作业进行对比,提出了光面爆破控顶技术在设计和实际施工作业时的改进措施,可有效地提高采场生产能力、降低采矿成本。