坚硬顶板深孔预裂爆破参数优化数值模拟研究

深孔预裂爆破是弱化坚硬顶板的一种有效方式,预裂爆破参数的选择对顶板弱化效果有很大影响。以山西某矿22205厚煤层坚硬顶板综放工作面的具体工程地质条件为背景,采用基于Hoek-Brown强度准则的岩体深孔预裂爆破影响区等效连续力学参数估算方法,运用FLAC3D软件建立了坚硬顶板深孔预裂爆破的三维数值计算模型,研究了不同的爆破孔距开切眼距离、爆破孔深度等关键参数对坚硬顶板初次来压的影响规律。在此基础上,合理设计优化了22205综放工作面坚硬顶板的深孔预裂爆破方案与参数,并进行了现场工程实践。现场矿压监测结果表明,采用深孔预裂爆破技术后,坚硬顶板的初次来压步距减小了约20m,显著改善了坚硬顶板来压期间的安全状况,保障了工作面的正常安全生产。     

深孔预裂爆破在综放工作面坚硬顶板控制中的试验研究

针对坚硬顶板工作面由于回采初期顶板垮落步距大而易引发矿井灾害的问题,选取了忻州窑煤矿8935工作面作为研究对象,提出了采用深孔预裂爆破弱化顶板的方法。依据相关爆破理论和力学理论,结合8935工作面的实际条件,通过分析深孔预裂爆破弱化顶板的机理,对深孔预裂爆破试验参数进行了优化,并实施了现场试验。试验结果显示,初次来压期间矿压显现不剧烈,直接顶初次垮落步距约为13 m,基本顶的初次来压步距约34 m;放炮后支架工作阻力稍微增大,瓦斯与CO浓度存在短时间的微增;顶煤垮落及时,可多回收33.2 m长的顶煤。深孔预裂爆破对顶板的弱化作用明显,可降低相关灾害的发生性,增加顶煤回收效益。     

基于深孔预裂爆破的工作面坚硬顶板弱化技术研究

为有效解决慈林山煤矿工作面切眼坚硬顶板大面积悬顶的技术问题,系统分析比较了现有坚硬顶板处理技术,论证了深孔预裂爆破技术的技术经济优势.以15201工作面为试验对象,采用理论计算方法获得了包括压碎圈半径、裂隙区半径和预裂高度在内的影响预裂爆破效果的关键参数;基于工程类比法,确定了科学合理的炮孔布置、爆破方式和装药方式;在...     

坚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术研究与应用

采用现场调查、理论分析与现场工程实践等方法,研究了王庄煤矿8101切眼坚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术。研究指出,坚硬顶板弱化是爆炸应力波和爆生气体共同作用的结果,粉碎区与裂隙区半径是衡量爆破效果的主要标准。通过理论计算,合理确定了炮孔(装药)直径与长度、炮孔间距、装药与封孔结构等主要技术参数。     

深孔预裂爆破提高综放初采顶煤回采率的研究

针对某矿3407工作面坚硬顶板难以垮落的现象,通过对其顶底板物理力学性质的分析,确定深孔预裂爆破参数,使用ANSYS/LS-DYNA2D软件模拟爆破过程,以及使用UDEC软件模拟切顶后顶板垮落破坏情况。研究结果表明:采用深孔预裂爆破的方法弱化坚硬顶板,初次来压步距缩短了9.6m,顶煤采出率提高了14.38个百分点,实现了综放初采的安全高效开采。     

深孔预裂爆破在综采面坚硬顶板控制中的应用

针对坚硬顶板工作面由于回采初期顶板垮落步距大而易引发矿井灾害的问题,选取了马兰煤矿18506工作面作为研究对象,提出了采用深孔预裂爆破弱化顶板的方法。依据相关爆破理论和力学理论,结合18506工作面的实际条件,通过分析深孔预裂爆破弱化顶板的机理,确定了深孔预裂爆破参数,并实施了现场试验。结果显示,初次来压期间矿压显现不剧烈,直接顶初次垮落步距缩短10 m,基本顶的初次来压步距缩短了14.2 m。试验表明,深孔预裂爆破对顶板的弱化作用明显,可降低相关灾害的发生。     

顶板预裂爆破孔封孔技术研究

针对某矿402工作面厚硬顶板深孔预裂爆破中的封孔技术难点,通过分析工作面的地质情况、爆破孔的参数和布置,得到封孔参数,确定27 m为封孔长度,并确定采用减水剂+早凝剂+砂浆联合封孔的方法。通过实验得到封孔材料的配比,应用特制的预裂爆破专用封孔器改进封孔工艺。通过考察402工作面深孔预裂爆破工程实施结果,确定没有冲孔、漏顶现象发生,并对工作面支架平均工作阻力进行统计分析。结果表明预裂爆破达到了预期的良好效果。     

深孔爆破弱化坚硬顶板不耦合系数研究

深孔爆破弱化坚硬顶板的爆破参数直接影响弱化效果,在爆破参数中,不耦合系数影响破碎区和裂隙区半径的大小。当不耦合系数太大时,炮孔壁初始压力太小,影响爆破效果;不耦合系数太小时,炸药能量都损失在破碎区,不能形成较大的裂隙区,也影响爆破效果。因此,需要针对合理的不耦合系数进行深入的研究。     

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。     

短综放面初采爆破预裂顶板现场试验研究

针对较硬顶板下短综放工作面在初采阶段顶煤和顶板难以自行垮落造成的采空区悬顶面积大、漏风严重,以及突然大面积垮落带来的冲击力对支架和人员造成危害和初采期顶煤回收困难等问题,提出深孔爆破预裂弱化短综放面顶板的技术方案。通过对比实施爆破预裂的3302工作面和未爆破预裂的3301工作面顶板矿压监测数据,分析了深孔预裂爆破对3302短综放面初采期顶煤与顶板垮落和煤炭回收率的影响。     

五家沟煤矿5105工作面坚硬顶板控制技术研究与应用

为了解决5105综放工作面坚硬顶板不易垮落、来压剧烈等问题,确保工作面安全高效生产,确定采用深孔预裂爆破技术对坚硬顶板进行处理,设计了开切眼、两顺槽爆破弱化坚硬顶板的技术参数。实际应用及矿压监测表明,该技术达到了弱化坚硬顶板、降低来压强度、减少压架风险、保证安全生产的目的。     

松软煤层深孔预裂爆破合理布孔参数的确定

基于松软煤层瓦斯含量高、抽采难度大、瓦斯治理周期长等因素,提出利用环境污染程度低、块煤保留率高的深孔预裂爆破增透措施。围绕影响增透效果的布孔参数合理性进行分析,采用数值模拟得出单孔和多孔爆破形成半径1.5、3.0、6.0 m的“三级影响圈”应力波传播特征。工程实践以应力波最强的“一级1.5 m半径影响圈”为施工效果目标,以3.0 m孔间距、15孔联爆方式进行布孔,1个月内平均抽采浓度提高95%,平均单孔瓦斯抽采流量提高115%,防突参数K₁值、炮后瓦斯浓度、抽采流量和浓度等指标未出现超标现象。     

焦作矿区深孔定向预裂割缝技术研究

为了研究工作面切顶卸压工程中深孔定向爆破割缝关键技术，对焦煤集团多个工程地点的切顶卸压工程进行了研究和分析，研究了双向薄壁点状聚能管、双向常规点状聚能管、双向常规线状聚能管及半圆形聚能管的特性，并确定了最优聚能管形式，制作了加工模具。结果表明，聚能管定向预裂爆破，利用切缝管对能量的导向作用进行割缝，是目前比较适应焦煤集团地质情况的深孔爆破定向割缝理论和方法，“双向常规线状聚能管”模具的研制，能够有效解决加工改造聚能管的瓶颈问题，使用方便，操作简单。工作面开切眼实施深孔预裂爆破后，开切眼产生大量裂隙，实现了顶板预裂的目的，有效地降低了综采面基本顶初次来压的强度，在工作面运输巷实施的顶板预裂爆破工程，对采面压力也产生了积极的影响。     

8605工作面坚硬砂岩顶板深孔预裂爆破卸压技术研究

煤峪口矿8605回采工作面顶板为厚硬砂岩顶板,采面推过后不能及时垮落,在悬露顶板作用下工作面矿压显现强烈、支架工作阻力增高、煤壁片帮破坏。针对以上难题,提出深孔预裂爆破技术对顶板进行卸压,设计了深孔预裂爆破参数。应用效果表明:采取深孔预裂爆破措施后,随着工作面推进不再出现顶板悬露现象,工作面来压平稳,支架工作阻力在可控范围内。     

含夹矸顶煤破碎机理及控制技术研究

为探究含夹矸顶煤冒放性机理及增大冒放程度措施,以天安煤矿20103综放面为研究对象,分析了顶煤上方顶板三种岩梁结构和夹矸形态影响,制定了深孔预裂爆破技术措施。工程实践表明,深孔预裂爆破能够有效降低顶煤冒放块度,提高资源回收率,产生可观的经济技术效益。     

含夹矸厚顶煤冒放性机理及控制技术研究

为探究含坚硬夹矸层厚顶煤综放面的冒放性,文章以孟家窑煤业11508综放面为工程背景,研究了含夹矸顶煤冒放的应力与变性发育特征,设计了深孔预裂爆破坚硬夹矸层的技术方案。结果表明,夹矸层主要阻碍了顶煤竖向裂隙的发育和隔断了塑性区的整体延展,造成顶煤破碎系数减小,在采取爆破工艺巷进行深孔预裂爆破后,11508综放面顶煤大块度范围减小了24%,资源放出率增加了11.1%,单循环多回收煤量达300t,取得了可观的经济效益。研究结果为相似条件下增加综放工作面顶煤冒放性提供了借鉴。     

切顶卸压沿空留巷施工方案优化研究

以2901运输巷为例,对切顶卸压沿空留巷施工方案进行优化,基于2901运输巷工程概况,优化了切顶卸压沿空留巷支护技术,主要为顶板补强及切顶卸压锚索加固技术、巷道临时支护设计及巷旁挡矸支护设计,设计了顶板预裂切缝方案,主要为预裂切缝孔深、双向聚能爆破预裂技术及爆破预裂切缝施工工艺等,并进行了现场巷道围岩监测。研究结果表明,优化后的切顶卸压沿空留巷施工方案可有效指导矿井安全生产。     

煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔爆破中的研究与应用

针对高瓦斯低透气性煤层,从理论上探讨了煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔中爆破时,炸药爆炸冲击波初始峰值压力和传播到孔壁处的入射压力以及孔壁煤面上的透射冲击压力。建立了炮孔周围煤体中的动态应力场,分析了爆源区径向裂隙区的形成和扩展半径。最后将裂隙区半径应用于煤层爆破孔和抽采孔布置参数设计,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破孔和瓦斯抽采孔的合理间距,并进行工程实践。结果表明该方法为高瓦斯低透气性煤层增透,进而为解决煤层瓦斯抽采提供了一条有效的解决方案。     

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。