煤柱高应力区煤体爆破卸压效果研究

卸压爆破作为较为重要的一种冲击地压防治措施,在冲击地压矿井得到很广泛应用,基于数值模拟研究方法,采用FLAC~(3D)非线性动力模块与Mohr-Coulomb弹塑本构方程建立了5303轨道巷非线性动力计算模型,研究巷道在煤柱高应力区域的应力集中情况及爆破卸压效果。研究结果表明:在巷道接近煤柱边界区域时,存在较高应力集中现象;动力模拟显示模型爆破区域垂直应力峰值出现了明显降低,高应力区向煤体深部进行了转移;在5303轨道巷爆破卸压现场监测结果可知应力降低幅度均达到65%以上。     

煤体爆破漏斗的试验研究

通过相似材料配比试验得到煤体相似材料及4组配比关系,根据配比制作煤体模型进行爆破漏斗试验。对爆破漏斗半径、可见爆后漏斗深度和爆破体积爆破漏斗参数等试验数据进行分析,得到了相同药量和埋深下,一般煤体(第Ⅱ组)较岩体(第Ⅰ组)容易爆破、不同药量和埋深下煤体爆破漏斗特性曲线及其关系式,1—4组爆破最佳埋深分别为0.092、0.096、0.094和0.100m。试验结果可为煤体爆破作用研究和煤体中爆破参数合理选择提供参考。     

用正交试验法优化爆破参数

爆破参数是影响爆破效果的主要因素，而影响爆破效果的参数较多，其影响因素也较多，因此爆破参数优化的工作量也较大。如采用多因素试验问题的数学法──正交法，来优化爆破参数，可同时考虑多个因素及多个水平，让各个因素同时参与变化，可以大大减少试验工作量，并取得良好的效果，为生产提供了可靠的数据。     

煤体爆破作用机理模拟试验研究

为进一步改善煤体爆破效果,在岩石爆破理论基础上分析了煤体爆破作用特点与原理,确定了煤体爆破损伤断裂准则。试验结果表明：煤体中爆炸应力波一般包含两段波形,爆炸应力波的衰减速度较一般岩石更快,爆炸应力波的主要作用是形成少量新裂隙、激活原生裂隙并打破瓦斯气体的平衡状态;煤体爆破损伤包含爆炸波作用的初始阶段和爆生气体与瓦斯气体作用的后期阶段,在近区,爆破损伤以爆炸波的衰减速度迅速减小;中远区在准静态爆生气体和瓦斯气体压力作用下爆破损伤缓慢减小。LS-DYNA数值模拟结果表明,瓦斯对煤体爆破具有积极作用,瓦斯压力可以增大应力波作用时间和应力峰值。煤体爆破是爆炸应力波、爆生气体和瓦斯气体共同作用的结果。     

煤体爆破模拟材料选择试验研究

在对煤体物理力学性质进行研究的基础上,根据相似材料理论进行了煤体爆破模拟材料选择试验研究.试验以水泥、沙子、石膏和水为基本材料模拟煤体,以碎煤、珍珠岩、云母碎和发泡剂为添加材料控制控制煤体的微裂隙、微空洞、结构面和内部吸收、吸附及自由气体.试验分2步对试块的5个物理力学性能参数进行测试与煤体对比,试验结果表明可以通过选定的模拟材料模拟煤体,并初步确定了5类媒体的材料配比.     

煤体爆破损伤规律模拟试验研究

为进一步研究煤体爆破作用机理,提高瓦斯抽放效果,从理论上将煤体爆破损伤断裂分为爆炸波作用的初始阶段和爆生气体与瓦斯气体作用的后期阶段,并确定了两个阶段的断裂损伤准则.根据相似理论设计了煤体爆破损伤规律模拟试验,测试了试块超声波波速(计算损伤参量)和爆炸应变波,试验结果表明,模拟煤体爆破损伤是爆炸冲击波、爆炸应力波、爆生...     

基于正交试验的煤层卸压钻孔参数优化分析

钻孔卸压是防治冲击矿压的一种有效卸压措施。卸压效果主要受钻孔孔深、孔径、布置角度及其组合方式的影响。在正交试验设计基础上进行数值模拟研究,并对模拟结果进行多指标综合平衡分析,得出了钻孔深度、孔径及布置角度对卸压效果的影响规律,并选取孔径为133mm,上下2排钻孔的角度分别为15°和8°,孔深30 m和60 m交错卸压的组合卸压方式,结果符合现场工程的实际情况。     

煤体卸压爆破技术在冲击地压区的应用

介绍了以钻屑法预测冲击危险程度的方法为基础,对煤体进行卸压爆破达到防治冲击地压目的而进行的研究和应用。煤体卸压爆破具有解除和预防冲击地压的双重功能,效果明显,简单易行,可作为防治冲击地压的主要手段。该方法与顶板动态仪、低音、钻屑法、电磁辐射法等预测冲击危险程度技术相配合,效果更佳,可供同类矿井借鉴。     

松裂爆破卸压的试验研究

本文依爆破理论与岩体测试技术理论为基础，进行松裂爆破参数设计。根据现场试验，对松裂爆破卸压孔进行声波检测，证明松裂爆破卸压调整了围岩的应力分布状态，提高了巷道的稳定性。     

片帮煤体相似材料配比正交试验研究

易片帮煤体具有强度低、易变形、塑性强等特征,对煤体进行准确模拟是研究煤壁稳定性的关键,其相似材料的选择及配比则是模拟试验的基础。为了能够较为准确地配制出片帮煤体的相似材料,以满足大比例相似模拟试验的需求,采用正交试验方法,以骨胶比、胶结物比例及水固比作为影响试验的几个因素,对其强度及变形(弹性模量E)进行了正交试验。研究得出了材料强度、弹性模量及塑性等力学参数与配比的变化规律,确定了煤壁片帮相似材料的合理胶结物及石膏比例,为准确进行煤壁片帮机理的模拟研究提供了依据。     

定向卸压爆破试验研究与数值计算

对定向卸压爆破进行了砂浆爆破模型试验,对护壁面、临空面、底部3个方向进行了超动态应变测试,并通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件对该试验进行3维数值计算,对距离炸药相同距离的临空面、护壁面、底部3个方向岩体内压力值与试验结果进行了对比,分析了压力的分布规律,明确了护壁材料与底部间隔空气柱对炮孔的卸压作用。结果表明炮孔临空面一侧出现了明显的应力集中现象,距炸药中心相同距离,护壁面比临空面的压力平均降低率达到了26%,PVCU隔振材料起到了很好的定向保护作用。炮孔底部空气柱对炮孔压力影响明显,具有较强的卸压功能,数值模拟结果与模型试验结果有很好的一致性。     

巷道围岩松动爆破卸压的试验研究

依据爆破理论，设计了在巷道围岩中进行松动爆破的有关参数，并在现场进行了工业试验。通过声波测试，证明了松动爆破有调整围岩应力分布的作用，即不仅降低了围岩应力峰值，且使集中应力移向深部围岩。     

爆破参数对煤体预裂爆破效果的影响

利用有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA对不同钻孔布置下的单孔、双孔爆破进行模拟分析。研究结果表明:相对于单孔,双孔同时起爆破碎区裂隙分布密度明显增大,这对提高煤层通透性,降低煤层瓦斯含量,保证安全开采是有利的。     

超高压水力割缝参数对煤体卸压影响研究及应用

为了提高瓦斯抽采效率,研究了超高压水力割缝工艺操作流程,主要为装备准备阶段、连接阶段和检查阶段。采用数值模拟软件,分析了割缝深度、割缝宽度和割缝间距等超高压水力割缝参数对煤体卸压的影响,得出了超高压水力割缝参数最优参数,分别为割缝深度1.0 m、割缝宽度0.1 m、割缝间距3.0 m,并进行了工程实践。研究表明,采用超高压水力割缝技术后,瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采流量都得到了有效的提高。     

正交试验设计在锚固参数优化设计中的应用

对锚杆的锚杆长度L、锚杆间距D、喷层厚度d等3个因素分3个水平进行了正交试验设计.通过对试验结果的分析,得出了对群锚加固边坡的一些有益结论.     

爆破煤体模拟材料及配比筛选试验研究

为了找出合适的材料及材料配比分别模拟不同实验用爆破煤体,基于对典型煤体基本性质探讨的基础上,用常见建筑材料制作八组、98块试件,分别分析了试块的孔隙率、波速、密度及应力-应变曲线与典型煤体性质的相似程度,得出了不同建筑材料对煤体性质的影响程度及规律。结果表明:用常用建筑材料能够较好的模拟不同实验用煤体,并最终确定出2种相应材料组合和配比分别模拟硬煤和中硬煤,为类似实验室模拟煤体的研究提供参考。     

含瓦斯煤体爆破裂纹扩展规律试验研究

为进一步研究含瓦斯煤体爆破作用机理,从理论上分析了含瓦斯煤体爆破裂纹的形成与扩展机理,并设计了含瓦斯煤体爆破裂纹扩展规律测试试验,利用探针法对含瓦斯煤体中的爆破裂纹扩展速度进行了测试,并对其中的爆炸应变波进行了测试.理论分析与试验结果表明:含瓦斯煤体爆破裂纹扩展经历了爆炸应力波作用下的快速衰减阶段、爆生气体与瓦斯气体共同作用下的缓慢衰减和近似匀速扩展3个阶段,瓦斯气体的存在有利于爆破裂纹的扩展,可以在裂纹扩展的后期阶段小幅度的增大裂纹的扩展速度.