破碎矿体扇形深孔双点起爆位置优化研究

在采用无底柱分段崩落法开采破碎矿体时,常常面临眉线破坏的问题,这一问题不仅影响后续爆破作业,还严重制约现场的安全高效生产。为解决这一问题,以尖山铁矿1280分段回采进路为工程背景,综合运用现场调研、数值模拟和理论分析等方法,研究双点起爆不同起爆位置下爆轰应力场的分布规律。综合评价不同起爆位置下爆炸能量的空间分布及爆破效果,发现适当调整起爆位置,可以调整爆轰应力场在矿体内部的分布规律,并降低对眉线口处应力作用。现场试验结果表明,当双点起爆时药包布置在装药段1/2~孔底位置,能够加强对顶部矿体的破坏作用,同时减弱对眉线口部位的影响,有效保护眉线。

集贤煤矿切顶留巷关键参数及留巷稳定性分析

针对双鸭山集贤煤矿东二采区16#右三工作面切顶留巷难题,建立了切顶留巷围岩力学模型,给出了切顶高度、切顶角度等关键参数理论计算式;分析了切顶参数(切顶高度、切顶角度)对留巷围岩应力分布及变形特征影响规律。模拟结果表明:切顶高度越大,卸压效果越好;切顶角度增大,实体煤侧应力呈现增大趋势,同时也为矸石垮落创造一定条件。相似模拟结果表明:当煤层开采至一定距离时,采空区上位岩层同期垮落,切缝范围岩体和垮落岩体形成铰接,即巷旁充填基本完成,留巷上方形成“低位悬臂梁+高位铰接岩梁”结构。实践结果表明:切顶高度8.0 m(即切断2.39 m的中砂岩),切顶角度10°,切顶钻孔排距600 mm,距工作面60 m左右时,顶板下沉量为168 mm,实体煤帮移近量212 mm,矸石帮变形量几乎为0,底鼓量120 mm。

大同矿区石炭系8#层沿空留巷方式下的切巷掘进工艺实践

针对石炭系8#层沿空留巷切巷掘进时,受大断面、沿空留巷切顶卸压及开采时周期来压等因素作用下,邻面切巷会出现底鼓、顶板下沉、煤帮变形等矿压显现问题,采用“先同后异平齐法”掘进工艺,实现了安全、快速掘进,并在晋能控股煤业集团同忻煤矿C8#层8105工作面得到应用,创经济效益10万元左右。

黑山铁矿井下采场切割与回采过渡期损失贫化控制方法

针对黑山铁矿无底柱分段崩落法开采切割与回采过度期矿石损失贫化大的问题,分析了该时期盲区块产生及矿石损失贫化大的原因,认为下水平切割边壁对上水平布孔阻隔作用,生产中单方面考虑切割槽空间补偿作用而增大自由空间,忽略了切割边壁对上水平的后续影响,是造成扇形自由面失效形成盲区块的主要原因。由于大块主要聚集在放出体顶部,随着放矿的进行,大块提前到达眉线,不得不组织下一次爆破,导致二次矿量损失;同时,大块的存在导致其上部覆盖层小块废石沿着块体间空隙先到达出矿口,造成矿石贫化率较大。从消除盲区块与控制矿石损失贫化角度入手,根据上下水平切巷投影情况,明确了每种情况下的过渡关系,并根据上下两水平切割巷位置关系,提出了合理优化切割巷布孔参数及有效消除盲区块的矿石损失与贫化控制方法。通过现场实践,黑山铁矿井下采矿切割与回采过渡期矿石贫化率与损失率分别降低26.2%与29.3%,同时为类似条件矿山生产提供了借鉴。

瑞能煤矿密集孔预裂切顶留巷技术实践

切顶卸压自动成巷技术中预裂切顶是无煤柱开采技术中重要的一环,预裂切顶效果是决定留巷质量的决定性因素之一。双向聚能爆破在预裂切缝中发挥了良好的作用,而免爆破预裂切缝成为了未来预裂切缝技术的发展趋势。在分析密集孔切顶留巷方法的基础上,通过施工一定直径、角度、深度和密度的连续孔,可以充分利用岩石的“抗压怕拉”特性,破坏岩体的连续性,使岩体抗弯强度进一步降低,从而在矿山压力的作用下,形成巷道与采空区间滑裂面,最终形成切缝线。经现场实践,采用密集孔进行预裂切缝的留巷效果较好。

寺河煤矿爆破卸压无煤柱沿空留巷技术研究

针对寺河煤矿沿空留巷中存在的采高大、推进速度快、爆破效率低的工程难点,研究快速爆破卸压无煤柱沿空留巷技术,设计了以聚能管为载体的快速装药工艺和以无机爆破封孔材料、封孔囊袋、封孔设备为主体的快速灌浆封孔工艺,设计了混凝土机械化泵送充填工艺,进行了现场试验和效果考察。结果表明:快速装药工艺通过孔外制作聚能药包、整体送入的方式,单孔装药时间12 min,为传统方式的30%,快速灌浆封孔工艺替代炮泥封孔,实现了封孔作业机械化,单孔封孔时间4~5 min,为传统炮泥封孔方式的10%,冲孔率<0.2%,远小于炮泥封孔方式的5%,实现了快速定向聚能爆破,混凝土墙体维护良好,留巷两帮移近量约130 mm,顶板下沉量约80 mm,底鼓量约200 mm,工作面后方250 m以后基本稳定。

切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术实践

为缓解晋邦德煤矿采掘接替紧张的问题,消除区段煤柱应力集中,提高煤炭采出率,保持巷道的稳定性,以10404回风巷为研究对象,通过理论分析、数值模拟、现场测试等方法,对综放工作面沿空巷道的顶板结构特征、顶板切顶参数、围岩控制技术与配套设备、沿空巷道的矿压显现规律等进行深入研究,形成一套适合综放工作面的切顶留巷技术。通过矿压监测结果分析可知,在滞后工作面80 m距离时,由于采空区一侧的顶板随回采的进行逐渐被切落、充填和挤压,巷道的围岩变形逐渐变得稳定,证明取得了良好的留巷效果,保证下一工作面综放开采的顺利开展。

限制性空间内无底柱分段崩落法组合式放矿方案及实验研究

以金川龙首矿西二区上部中段由下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法开采为例,研究了限制性空间内无底柱分段崩落法采场各分段的矿石回采和回收特点,构建了一种以分段为放矿控制单元的组合式放矿方案:第一、二分段采用总量控制方式出矿以确保顶板安全冒落形成覆盖层;第三分段采用低贫化方式出矿以避免无效贫化,实现矿石的高质量回收;第四分段采用正常回采进路低贫化放矿+辅助回收进路截止品位放矿以实现矿石的充分、有效回收。设计并开展了3种不同放矿方案的物理实验,结果表明,本文设计的组合式放矿方案在限制性空间实现崩落法安全高效开采和损失贫化控制方面具有显著优势,可使矿山整体开采经济效益处于较优水平,为后期工程实践提供科学的理论和技术指导。

基于模糊物元模型的中深孔爆破布孔优化研究

针对目前单一爆破布孔参数优化方法的主观性带来的误差或不合理等问题,提出了一种基于模糊物元模型与数值模拟相结合的中深孔爆破布孔参数优化综合评价方法。根据某矿实际条件确定出不同中深孔爆破布孔优化方案,利用ANSYS/LS-DYNA模拟研究了不同方案的岩石爆破效果,分析其爆炸应力波与爆炸裂纹的扩展规律;结合数值模拟结果,采用模糊物元模型对爆破方案进行优选,最终确定平均有效应力峰值、大块比例、粉矿比例、钻孔量、装药量、进路顶板拉应力6个评价指标,优选结果表明:扇形炮孔数目为9孔时,关联度最大,为0.746,该方案爆破效果最佳。

切顶卸压自动成巷无煤柱开采切缝钻机关键技术

为解决切顶卸压无煤柱开采技术顶板预裂钻孔成孔效率低、钻孔角度调节偏差大、钻孔保直率差等问题,研制了ZDY2-300LM型切缝钻机,研究了切缝钻机的结构布局、车体平台、调角装置、施工钻具、水路系统和液压系统的关键技术和设计要点。进行了空载试验和负载试验,型式试验结果表明钻机各项指标满足设计要求。进行了3个煤矿井下试验,钻孔累计进尺近50000 m,井下试验结果表明:钻机满足切顶卸压无煤柱开采技术顶板预裂钻孔施工要求,并取得了良好的切顶卸压效果,有效解决了顶板预裂钻孔施工缺乏专用、可靠设备难题;且钻机具备施工作业高效、钻孔间距调节范围广、钻孔角度参数调节多,机身窄小及较好的钻孔保直率等显著特点。

方山店坪煤矿5-200工作面切顶卸压留巷研究

为了提高煤炭资源回收率,缓解采掘接替紧张的问题,方山店坪煤矿5-200工作面采用了切顶卸压沿空留巷技术。现场应用结果表明,切顶卸压后巷道的变形量显著减小,生产综合成本下降10%~20%,经济效益显著。

苇町煤业92309工作面沿空留巷无煤柱开采技术应用

针对苇町煤业92309综采工作面沿空留巷无煤柱技术进行研究,提出对92218进风巷超前支护段顶板切顶卸压,并提出超前、架后主动支护设计及留巷支护设计,现场实践表明围岩变形控制效果显著。

双钻臂切缝钻机研制及现场试验研究

研制了ZDY2-300LM型切缝钻机,出厂试验前进行了钻机负载试验,结果表明:钻机扭矩、转速和压力各项指标均满足预裂钻孔施工要求。钻机首次在象山煤矿进行现场试验,累计钻孔26个,最大钻孔深度29 m,最小钻孔深度8 m,有效解决了顶板预裂钻孔缺乏专用、可靠设备的难题。

无煤柱自成巷切顶高度与切顶角度参数研究

无煤柱自成巷的关键技术在于控制聚能预裂爆破的切顶高度与切顶角度,在理论层面上对比分析了传统非聚能爆破与聚能爆破的作用机理及裂纹扩展范围。以郭屯煤矿4306工作面为案例,通过UDEC软件模拟了不同切缝高度和切缝角度对顶板垮落形态与支承压力演化趋势的影响。结果表明:聚能预裂爆破的优势在于有效控制了应力波的传播方向,增加了能量利用效率。增大切顶高度可以增加采空区矸石对顶板的支撑效果,但会增加对巷道顶板的力学传递作用。增加切缝角度有利于顶板垮落,但对巷道的封闭性较差。同时指出切顶高度越高,巷道围岩卸压程度越好,切顶角度与顶板卸压效果无明显关系。

无煤柱开采工艺的围岩控制及工程实践

在煤矿实际开采作业中,为防止围岩、巷道形变发生坍塌,常采用保留护巷煤柱的开采工艺。煤柱的设计、布设不仅增加开采工作量,同时也降低了煤炭资源利用率。本文介绍无煤柱开采工艺及其围岩控制技术,并以某煤矿工程为实例,对沿空留巷开采进行研究。在实际作业中,整体围岩控制效果好,可以满足生产需要,为同类工程实际条件下无煤柱开采作业提供了成功案例。

无煤柱充填采煤工艺设计及试验

针对煤层回采率低以及维护效率低的问题,在对其工作面地质条件分析的基础上,确定采用高水速凝水灰比为1.5∶1的充填材料为核心实施充填采煤工艺;根据工作面断面尺寸和当前生产能力完成机械化充填设备的选型,并设计对应的充填工艺流程。最后,对机械充填采煤工艺的应用效果进行评估,并得出无煤柱充填采煤工艺可减少工作面顶底板近160mm的移近量,可实现工作面高效的生产。

华烨煤业沿空留巷矿压监测系统的应用与研究

华烨煤业在4号煤复合顶板条件下开展无煤柱自成巷关键技术研究,并在4105工作面回风顺槽进行了工程应用,利用切顶卸压定向预裂切缝技术,增加恒阻锚索补强支护和滞后临时支护措施,实现了无煤柱自成巷沿空留巷。针对留巷过程中工作面及留巷内矿压监测系统进行了针对性设计,通过在线矿压监测配合人工监测方法,分析工作面及留巷矿压变化,掌握留巷巷道顶板变化情况,留巷侧周期性来压步距为12.4 m,最大工作阻力减小4%,同时根据矿压数据精准分析出工作面来压步距及来压强度的变化规律,为工作面超前支护,留巷巷道临时支护提供了理论基础,得出了切顶卸压后在滞后工作面200 m时留巷处于稳定状态,可以进行临时支护的回撤,确保了无煤柱自成巷110工法在华烨煤矿的推广应用。

塔矿项目无底柱分段崩落法损失及贫化率控制

无底柱分段崩落法在爆破、出矿过程中存在贫化与损失,而采矿损失及其贫化率控制是矿山生产的重要环节之一,其直接影响到矿山的经济效益和服务年限。根据项目实际施工参数及生产放矿结果,从矿山生产探矿程度、采场结构参数、采场采出矿管理等三个方面系统地分析了影响无底柱分段崩落法损失及贫化率的影响因素,提出了采取加密地质钻探、优化采场结构参数以及提高现场管理水平等措施并予以实施,达到了降低损失及贫化率的目的。

8318工作面无煤柱充填采煤工艺设计及试验

针对忻州窑矿8318工作面回采率低以及维护效率低的问题,采用高水速凝水灰比为1.5:1的充填材料为核心的充填采煤工艺,完成了机械化充填设备的选型,设计了对应的充填工艺流程。无煤柱充填采煤工艺可减少工作面顶底板近160 mm的移近量,工作面围岩支承应力减少近5.2 MPa,应力集中系数降低0.31。

东瑞煤矿2101辅运顺槽无煤柱自成巷技术应用研究

为保障东瑞煤矿2101辅运顺槽无煤柱自成巷技术的应用效果,对其切顶钻孔布置与施工、预裂爆破装药结构、留巷期间补强支护方案等关键技术与方案进行研究。结果表明:预裂爆破钻孔合理布置参数为,钻孔直径50 mm,孔深4.5 m,倾角20°,间距0.6 m;采空区顶板随采随冒,留巷后围岩整体稳定,切顶卸压沿空留巷技术所需费用明显优于沿空掘巷和巷旁填充留巷。