二氧化碳致裂器止飞技术研究

基于二氧化碳致裂器爆破瞬间飞管的问题,分析了致裂器内部的压力变化规律、孔内力学变化规律,探讨了致裂器飞管的主要因素,试验结果表明:为了测定爆破瞬间高压、高速气体的压力,通过压力测定系统,精确测定出最直接造成飞管现象的管内压力185 MPa,同时也分析了泄能孔面积和方向对飞管的影响;通过压力的计算和三维流体模拟,提出了3种止飞手段,封孔止飞作为常规辅助手段,计算封孔物长度,机械止飞膨胀摩擦角为30°,泄能口倾角75°,上下排列,两两径向对称,这些止飞手段,很大程度上提高了致裂器爆破的效果,确保致裂器在瓦斯抽采方面的广泛应用。     

产气具气体预裂技术在巨厚层状坚硬岩层的应用

为解决马泰壕煤矿煤层顶板赋存巨厚层状坚硬岩层的问题,选用MCQY1-50型产气具实施气体致裂技术对覆岩进行预裂破坏,达到冲击地压防控的目的。对比爆破冲击、水力压裂和气体致裂技术的优缺点,采用经验分析、理论分析方法对气体致裂范围进行研究,并进行单孔、双孔的燃烧和爆轰过程模拟,分析装置因素和炮孔因素对气体致裂效果的影响。     

二氧化碳相变爆破致裂机理与应用研究进展

煤岩体结构改造是解决煤矿许多技术难题的共性核心科学问题,二氧化碳相变爆破因其安全可控、能量易调节等优点成为煤岩体致裂的有效手段之一。为确定二氧化碳相变爆破致裂机理,扩展相变爆破致裂工程应用,分析了二氧化碳相变爆破原理和致裂器材与装备,统计比较不同方式相变爆破能量计算方式,相较于传统炸药爆破,相变爆破属于一种低能量致裂方式;通过分析二氧化碳相变射流传播特征,探究相变爆破中等应力起裂和高压气体协同作用方式,煤岩体在中等冲击作用下,受到拉应力破坏产生径向初始断裂,并在冲击波和卸载波综合作用下形成多重起裂特征,高压气体在多重裂隙中进一步扩展,驱动裂隙向外扩展,明确了相变爆破应力气体协同致裂过程;进一步研究了泄能方向、煤岩体性质、爆破参数、初始地应力、钻孔布置参数和钻孔切槽特性等因素对相变爆破致裂效果的影响,泄能方向对煤岩体破坏起到直接作用,引发非对称损伤破坏,煤岩体抗压强度和致裂孔间距是影响致裂效果的关键因素,初始地应力、钻孔布置参数和钻孔切槽特性等影响裂纹发育扩展特征;在相变爆破致裂工程应用方面,揭示了相变爆破多重裂隙渗流特征,确定了高瓦斯煤层致裂增透效果,对比了预裂前后煤体截割特征,验证了...     

二氧化碳致裂器在土石方工程中的应用

二氧化碳气体致裂技术,是一种理念先进、方法安全、效果显著的爆破技术,属于物理致裂技术,具有致裂过程无火花外露、致裂威力大、无需验炮、操作简便、不属于民爆产品,其运输、储存和使用免审批等优点,被许多石方工程广泛应使用。本文从二氧化碳致裂器的工作原理、相较于传统爆破法施工的优势、行业发展现状,以及工程中的应用实例等方面,对二氧化碳气体致裂器设备行业的科技发展现状和进步进行了探讨,希望能为该产业的健康发展和进一步的推广应用提供有益的参考。     

炮孔位置对含软分层煤体爆破致裂规律的数值模拟

本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟了九里山矿含软分层煤体的爆破致裂情况,论述了含软分层煤体的致裂、裂纹扩展及能量传播规律,并重点探讨了炮孔位置对含软分层煤体的致裂效果。结果显示:炮孔位置对含软分层煤体的致裂规律有较大影响,其在影响下部硬煤层裂隙分布的同时也对上部硬煤层及软分层裂隙情况产生影响;综合分析爆炸能量、波阻抗匹配理论及模拟结果,得出了不同软分层厚度煤体存在不同的最优炮孔致裂位置的结论,其中,当软分层厚度为50cm时,最优炮孔位置为炮孔中心距软分层上表面以上35cm处。     

松软低透煤层深孔微差聚能爆破致裂机理

针对松软低透煤层微差聚能爆破致裂增透问题,在分析微差聚能爆破作用过程及影响因素的基础上,利用流固耦合算法建立了微差聚能爆破数值模型,研究了煤体单元应力及裂隙发育特征,并通过煤层深孔微差聚能爆破现场试验探讨了微差聚能爆破致裂机理及对煤层增透的影响。结果表明:深孔微差聚能爆破的新自由面和应力波叠加效应是促进爆生裂隙扩展、衍生裂隙形成的关键因素,炮孔间煤体在短时间内经两次爆破作用使裂隙进一步发育和扩展。先爆炮孔为后爆炮孔提供了新的裂隙面,爆炸应力波经裂隙面绕射、反射并与入射波叠加,使裂隙面附近煤岩体处于拉伸应力状态并促进衍生裂隙的形成;后爆炮孔利用先爆炮孔形成的残余应力场使爆生裂隙密度增加,扩大了煤体致裂范围。微差时间与炮孔间距是影响爆生裂隙扩展特征的重要因素,在其他条件不变的情况下,两者共同作用决定了爆生裂隙的发育形态。当先爆炮孔产生的应力波在微差时间内传播距离小于炮孔间距时,爆炸应力波在两炮孔间煤体中相互叠加增强,随后在裂隙面之间发生反射形成拉伸应力波对煤岩体产生复杂的破坏作用,在原有爆生裂隙间形成新的裂隙。煤层实施深孔微差聚能爆破后增透效果显著,先爆炮孔附近煤体裂隙在后爆炮孔作用下进一步发育,炮孔间煤体裂隙随孔间距减小更易贯通。     

钻爆法中炮孔填塞的研究现状及发展趋势

钻爆法是当前岩体开挖的主要方法。钻爆法施工时,适宜的填塞相比无填塞,能提高爆破作用效果10%～50%,炸药单耗降低10%以上,空气冲击波压力降低75%～80%,爆生气体对待爆介质的作用时间能延长3～5倍。炮孔填塞质量是影响钻爆法爆破效果的重要因素。经过三十多年发展,炮孔填塞研究取得巨大进展,本文通过开展填塞的作用机理、填塞物的运动规律、填塞长度和填塞材料等方面的文献分析,指出填塞体对爆破冲击波和爆生气体的作用机理研究尚未明确、尚未建立不同爆破作用下填塞长度计算公式、缺乏使用方便快捷和填塞效果好的新型填塞材料等问题,并提出通过新型电爆破装置代替传统起爆源、新型膨胀填塞材料研究、加强高校与爆破企业的合作是未来填塞研究的发展趋势。     

多孔同段聚能爆破煤层增透数值模拟及应用

构建三维多孔同段(多个炮孔同时起爆)聚能爆破模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件再现聚能射流及爆炸应力波传播与叠加的过程,探讨应力波的传播规律;同时对多孔同段聚能爆破下不同间距炮孔间的煤体单元应力进行了分析。研究结果表明,炸药爆炸后形成聚能射流侵彻煤体,随后形成的爆炸应力波沿着各自的方向传播,之后相遇叠加,相邻炮孔间距越大,应力波叠加所需时间越长且叠加应力越小;比较不同间距相邻炮孔间煤体单元应力,发现裂隙首先在炮孔周围产生,随着爆轰气体的传播,裂缝将主要沿着炮孔连线扩展。只要相邻炮孔间距得当,相邻炮孔间煤体区域相当于受到2次爆破作用,使得煤体裂隙充分发育并相互贯通,提高瓦斯抽采率。同时在平顶山开展了煤层多孔聚能爆破现场实验,结果表明多孔聚能爆破能有效提高煤体致裂程度,同时确定了多孔聚能爆破最佳相邻炮孔间距。     

天山矿区综放工作面矿压控制技术

分析了在不同炮孔角度下,超前深孔顶板预裂爆破单孔爆破方式和组合爆破方式的爆破效果。采用FLAC3D数值分析软件对单孔爆破的炮孔角度及多孔爆破的组合炮孔角度进行了模拟。同时,在现场进行了不同参数下的爆破试验,实测了爆破前后煤体应力和钻屑量的变化。超前深孔顶板预裂爆破可有效降低应力水平,高应力区向煤岩深部转移,炮孔附近形成一定的卸载区域,得到了超前深孔顶板预裂爆破的最佳炮孔角度。     

天山矿区综放工作面矿压控制技术

分析了在不同炮孔角度下,超前深孔顶板预裂爆破单孔爆破方式和组合爆破方式的爆破效果。采用FLAC3D数值分析软件对单孔爆破的炮孔角度及多孔爆破的组合炮孔角度进行了模拟。同时,在现场进行了不同参数下的爆破试验,实测了爆破前后煤体应力和钻屑量的变化。超前深孔顶板预裂爆破可有效降低应力水平,高应力区向煤岩深部转移,炮孔附近形成一定的卸载区域,得到了超前深孔顶板预裂爆破的最佳炮孔角度。     

爆生气体对高应力低透气性煤层深孔爆破增透影响的数值模拟

考虑爆炸波和爆生气体时程荷载,采用FLAC3D有限差分动力模块,模拟了衰减规律不同的爆生气体对高应力高瓦斯低透煤层深孔爆破裂纹扩展的影响。其中,随裂纹扩展的时间和速度而衰减的爆生气体时程荷载,既作用在炮孔壁上又作用在爆生裂纹表面。研究结果表明:爆生气体在深埋高应力低透气性煤层深孔爆破致裂过程中起主要的驱动作用,煤层增透的效果随爆生气体衰减速度的降低而显著增加;高量爆生气体的低爆速炸药的研发对高应力高瓦斯低透煤层深孔爆破增透的现实意义重大。     

露天边坡含水炮孔预裂爆破试验研究

针对棒磨山铁矿露天台阶炮孔涌水量大的实际情况 ,研究采用水耦合预烈爆破方法解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题。根据炮孔含水高度的不同 ,进行了不同装药结构的水耦合预裂爆破现场试验。经爆破效果测试分析 ,利用该技术解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题是可行的     

高家堡煤矿顶板深孔爆破致裂半径数值模拟及试验研究

冲击地压灾害是制约高家堡煤矿安全高效回采的难题之一,顶板深孔爆破作为一种有效的冲击地压灾害控制手段,已被应用于高家堡煤矿的冲击地压防治。顶板深孔爆破致裂半径是设计爆破方案的重要参数之一。为探究高家堡煤矿顶板深孔爆破的致裂半径,以高家堡煤矿二盘区205工作面地质条件为工程背景,采用数值模拟和现场试验方法进行研究。首先,基于Hoek-Brown破坏准则的应变软化模型数值模拟了岩石柱状爆破,数值结果表明该条件下顶板深孔爆破钻孔径向方向粉碎区半径为0.58 m,裂隙区半径为3.00 m。然后,在高家堡煤矿205工作面回撤通道开展顶板深孔爆破致裂半径测定现场试验,采用束管分析技术对检测孔在顶板爆破前后的气体成分进行测定。结果表明,距离爆破孔2.95 m处的3号检测孔中氧气和二氧化碳含量降低,氮气含量增加,且检测到一氧化碳气体,说明爆破试验孔产生的爆破裂隙导通了3号检测孔,可确定高家堡煤矿顶板爆破致裂半径可达到2.95 m,该结果与数值模拟基本一致。研究结果能够为类似条件下顶板深孔爆破方案设计提供指导。     

公路高边坡开挖二氧化碳膨胀破岩新工艺与应用

基于汕头牛田洋快速通道高边坡环境条件,通过比较二氧化碳孔内充装破岩替代以前二氧化碳孔外充装破岩的工艺特点,采用二氧化碳膨胀破岩新工艺,进行高边坡岩石开挖.根据具体工程特征,优化了二氧化碳破岩技术方案,使用一次性孔内充装致裂管装备,制定适配性爆破参数,选用优化的激发网路,制定针对性安全防护措施和管理要素,实现了良好的破岩效果,为其他类似工程提供了很好的借鉴作用.     

浅埋大采高工作面顶板初次断裂爆破机理与力学分析

纳林庙二号井621-02工作面实施"等深炮孔"预裂爆破后,顶板垮落效果不理想,初次来压时产生巨大冲击波,工作面片帮严重,30~90号支架安全阀开启。针对此,对浅埋大采高工作面顶板预裂爆破机理进行断裂力学分析,提出了"阶梯炮孔"预裂爆破新方案,理论计算出爆破后基本顶初次断裂步距和合理炮孔间距,并利用有限元非线性动力学软件LS-DYNA对两种爆破方案进行数值模拟,对比分析爆破岩体的Mises应力演化规律,得知"阶梯炮孔"爆破效果更好。现场实践表明,621-03工作面采取"阶梯炮孔"爆破后,初次来压步距约为60 m,支架压力约为38.5MPa,比621-02工作面的初次来压步距(70 m)和来压强度(42.0 MPa)均显著减小,且未出现切顶、飓风等现象,实现了浅埋大采高工作面安全高效开采。     

新集二矿211113综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术与实践

为解决新集二矿211113综采面顶板坚硬、不易垮落的问题,采用UDEC数值模拟解释了深孔预裂爆破技术处理坚硬顶板减轻工作面矿压显现的原因。根据工作面生产地质条件,制定了深孔预裂爆破方案,并确定了合理的爆破循环步距、放顶高度、炮孔角度、炮孔深度及炮眼间排距;对预裂爆破后的工作面进行了现场测量,测量结果分析表明,该设计有效地减少了来压步距,顶板压力现象不强烈,保证了工作面安全生产。     

基于AHP-模糊数学法的煤层深孔预裂爆破效果综合评价

针对煤层深孔预裂爆破存在多因素复杂的情况,为了量化分析爆破效果,基于赵固二矿煤层的深孔预裂爆破,提出了运用AHP-模糊综合评价法建立深孔预裂爆破效果综合评价的数学模型方法。模型以爆破安全、技术装备、经济效益和影响因素作为一级指标,以爆破震动、炮孔冲孔、抽采纯量和煤体硬度等13个因素作为二级指标,对煤层深孔预裂爆破效果进行综合评价和实际验证,等级得分为85.67,效果良好,同时研讨了地应力和煤体硬度等主因素对爆破效果的影响,评价结论与现场实际效果基本吻合。     

第一时间

<正>国内首创揭煤新技术在晋煤集团投入使用液态二氧化碳气相压裂技术是近年来发展起来的一项新技术,之前主要应用于瓦斯抽采。该技术是利用二氧化碳液态向气态间转换的特性进行爆破,主要是通过在压裂管中装入液态二氧化碳,经过化学加热将液态二氧化碳迅速转化为气态,使得高能二氧化碳气体瞬间从压裂管喷气孔里爆发出来,达到对煤体进行爆破的目的。该技术在实施过程无火花外露,大大提高了揭煤过程中的安全系数,还具有预裂威力大、无需验炮、操作简便等优点。同时,它还能实现煤层提前预裂,提高了煤层气的透气性和预抽效果,而且缩短了瓦斯抽放时间,减少了防突工程量。     

综放孤岛面初采顶板爆破技术在唐安矿的应用

通过对唐安煤矿煤层及其顶底板岩石力学参数的测定,确定出深孔预裂爆破的炮孔长度、炮孔间距、装药结构、联线方式等爆破参数,根据相关爆破参数设计出3407综放面深孔预裂爆破方案。方案实施结果表明,3407工作面基本顶初次来压步距与3405工作面相比缩短了9.6 m,顶煤回收率提高了14.38%,实现了综放孤岛面的安全高效开采。     

水压爆破应力波传播及破煤岩机理实验研究

开展了水压爆破爆炸应力波传播及破煤机理实验研究,采用超动态应变测试系统对模拟煤体中产生的爆炸应变进行了采集分析,研究了水压爆破爆炸应力波在煤体中的传播,根据损伤破坏区域、裂纹形态等爆破效果,研究了水压爆破破煤机理,通过分析水、空气2种炮孔不耦合介质对煤体爆破作用的影响,对比证明了水压爆破煤体致裂效果明显。研究结果表明:煤体首先呈现塑性压缩破坏,在炮孔周围形成粉碎区,粉碎区半径约为炮孔半径的1.5倍;然后呈现脆性拉伸破裂,形成大范围裂隙区,裂隙区半径约为炮孔半径的13倍;最后应力波衰减为地震波,引起煤体质点产生弹性震动,形成爆破松动区。