应力解除法测量煤矿地应力精度的影响因素研究

根据在多个矿区的实测经验总结分析了影响应力解除法测量地应力精度的因素,并在张集煤矿进行了地应力测量。研究结果表明,地应力测量前应充分考虑各种因素对测试结果的影响,如测点位置的选择和围岩的性质,钻孔过程中岩芯断裂的影响、钻头高速转动对地应力数值的影响、小孔同轴度及成孔质量的影响。通过在张集煤矿进行试验巷道的地应力测量,得到巷道同一水平六号钻场最大水平主应力为37.10MPa,方位角为104.0°;七号钻场最大水平主应力为31.33MPa,方位角为112.5°,指导了巷道的走向及支护参数的设定,减轻了巷道支护难度,加快了巷道掘进速度。     

煤矿巷道顶板锚索受力特征与分区锚固机理

锚索是煤矿巷道围岩控制的主要支护材料,随着开采深度增加,巷道围岩应力环境恶化,顶板锚索破断问题较为突出,极易引发冒顶事故,严重影响生产安全。为解决煤矿巷道顶板锚索破断率高,层状顶板难以实现稳定控制等难题,综合采用数值模拟、理论分析和现场试验等方法,研究了巷道顶板不同区域锚索的真实受力特征和长短锚索对顶板的支护效应,分析了不同区域锚索对顶板的锚固机理。研究结果表明：布置在顶板不同区域的锚索受力具有显著的差异性,锚索在下位顶板岩层中受力较为复杂,同时承受拉伸荷载和剪切荷载,越靠近顶板中部其受到的轴向拉力越大,而越靠近巷帮其受到的横向剪切荷载越显著;提高锚索的预紧力有利于实现顶板的稳定控制,使锚索受力趋于均匀,减小有害受力;锚索的长度增加有利于扩大顶板的支护范围,但短锚索对其锚固范围内围岩的支护刚度优于长锚索;巷道顶板在横向可分为三区,即一个中心区和两个肩角区,长锚索优先布置在中心区,主控顶板的挠曲离层,短锚索布置在肩角区,主控顶板的层间剪切错动;巷道顶板在竖向可分为三层,即非稳定层、亚稳定层和稳定层;基于顶板锚索分区锚固机理,提出了以长短锚索为主导的多层次支护技术,并在现场取得了良好的工程...     

煤矿连采连充式胶结充填采煤技术与典型工程案例

为了解决煤矿胶结充填开采成本高、充填工艺复杂、采充矛盾突出等问题,研发了可实现采充并行作业的连采连充采煤工艺,研究了不同配比充填材料的流动特性与龄期强度变化规律,提出了适应于不同煤层倾角的充填料浆井下混合与地面混合输送系统,以及相应的工作面密实充填方法,形成了完善的连采连充式胶结充填采煤成套技术。研究了不同充填开采模式影响下,充填采煤过程采场围岩应力动态迁移规律;基于影响充填采场围岩变形的“三量”特征,提出了充填采场覆岩移动“三度”控制原则,即较快的充填速度、合理的采空区充实度与稳定的充填体强度。阐明了煤柱与充填体交替承载控顶机理,揭示了连采连充分步置换煤炭技术原理：煤柱与充填体交替承载控顶可保证稳定的充填空间,分步置换煤柱可保证充填材料具有合理的胶结固化时间,实现采煤和充填互不干扰,工作面可连续的开采和连续的充填,采充最大限度地平行作业,大幅提高胶结充填采煤效率。研究成果应用于内蒙古西部地区4个煤矿-生态园下采煤、复合顶板、处理固体废物、回收遗留大巷保护煤柱,并进行典型工程应用案例分析。现场试验结果表明：连采连充式胶结充填采煤技术在4个煤矿均取得了良好的工程应用效果,可有效控制岩层移...     

数码电子雷管在高瓦斯矿井岩巷爆破掘进中的应用

传统的电雷管只有5个段别,不能满足孔内分段技术对延期时间的要求。数码电子雷管采用电子控制模块,可任意设定爆破延期时间,最小延时时间可设为1 ms,满足瓦斯巷道130 ms内完成爆破过程的要求。另外,目前煤矿岩巷深孔爆破掘进中,由于炮孔底部岩石夹制作用增大导致出现炮眼利用率低等问题。基于数码电子雷管,应用孔内分段掏槽爆破技术,将原先掏槽孔内连续装药改为分段装药,实现了分段延时起爆。将新技术方案在淮南顾北煤矿进行了现场试验。结果表明：基于数码电子雷管,应用孔内分段技术,对比原方案单循环进尺提高了约0.7 m,炮孔利用率提高了约10%,平均块度减少了15%左右,且断面完整没有明显大块,为下一循环提供了良好条件。预估月进尺可由65 m提升至100 m,总体上提高了巷道掘进效率。作为数码电子雷管在井下岩巷掘进的先行试验,在高瓦斯情况下数码电子雷管仍可正常使用,可为今后类似岩巷的爆破掘进施工提供借鉴。     

定向断裂掏槽技术试验与分析

利用定向断裂控制爆破技术能使爆炸后的能量有方向性地集中释放这一特点,试验分析了该技术在掏槽爆破中的应用情况.在实验室进行模型试验的基础上进行了现场试验,并取得了较好的爆破效果.     

采场采用聚能管爆破控顶应用研究

针对凡口矿典型难采矿体存在装药结构复杂、操作困难、作业时间长、爆后顶板破碎、松石多、易给生产带来严重的安全隐患等问题,首次采用聚能管对采场顶板进行控制爆破,利用聚能管的定向聚能作用,减少顶板的损伤破坏。试验表明,聚能管能够有效控制顶板的爆破效果,减少松石量、钻孔数量及装药量,炸药的利用效率可提高至少30%,超欠挖小于50mm,炮孔痕率大于89%,炮孔数减少20%。同时,该技术也是首次应用于采场控顶爆破,丰富了爆破理论。     

爆炸载荷作用下静裂纹对运动裂纹扩展影响的实验研究

采用数字激光动态焦散线实验系统,研究爆炸载荷下静裂纹与动裂纹相互作用的影响规律。结果表明:在爆炸载荷作用下,动裂纹与静裂纹贯通,随着预制裂纹起裂点与静裂纹间距L的增大,翼裂纹平均扩展长度逐渐减小,L增大到一定值时,翼裂纹无法起裂;动裂纹的扩展速度和动态应力强度因子在接近静裂纹时呈现出减小的趋势,由于动裂纹尖端应力场的影响,静裂纹两端出现明显的焦散斑;随着间距L的增大,翼裂纹的扩展速度和应力强度因子逐渐减小;翼裂纹扩展过程中的动态特性随间距L的改变表现出明显的差异性,间距L增大,翼裂纹的扩展速度峰值和动态应力强度因子峰值减小。     

不耦合偏心装药结构爆破损伤破坏的分形研究

为研究不耦合偏心装药结构的爆后损伤范围与损伤程度,以有机玻璃(PMMA)为实验材料,设计爆破二维模型实验,通过数字图像处理方法,计算炮孔周围不同区域的损伤变量,并基于计盒维数理论,编写MATLAB程序计算不同区域爆生裂纹的分形维数。研究表明:①不耦合偏心装药结构的爆后损伤分布呈现显著的非对称性,损伤变量的数值关系:偏心装药耦合侧中心不耦合装药结构偏心装药不耦合侧。②爆生裂纹分布符合分形规律,分形维数的相对大小与损伤变量具有一致性,分形维数可准确表征爆后介质的损伤破坏。③通过回归分析与线性拟合,得到损伤变量与分形维数之间的幂函数关系,建立了相应的损伤预测模型。