煤矿岩巷掘进爆破掏槽孔超深问题探讨

掏槽技术是影响煤矿岩巷钻爆法掘进效率的关键,为了探讨掏槽孔超深深度(掏槽孔与非掏槽孔深度之差)与炮孔利用率之间的关系,采用文献检索法和现场试验开展相关研究,以近40年岩巷爆破掘进实际案例为对象,从时间、岩性、断面大小、炮孔深度、掏槽形式等5个维度对我国煤矿岩巷掘进施工相关文献进行了统计分析研究。研究结果表明:自20世纪80年代以来,岩巷爆破设计的掏槽孔超深深度均设定约为200 mm,炮孔利用率维持在90%左右,5个维度中岩性对炮孔利用率的影响最为显著,并就掏槽孔超深深度为200、300、400和500 mm时进行了现场爆破试验,炮孔利用率较超深深度为200 mm时的89%分别提高到93%、97%和97%,最大提高了8%,试验条件下掏槽孔超深深度的最优为400 mm;掏槽孔超深深度与炮孔利用率具有较强的相关关系,适当加大掏槽孔超深深度能显著提高炮孔利用率,而不同施工条件下掏槽孔超深深度的确定有待研究。     

GM模型在矿建工程施工目标集成管理中的应用研究

质量、成本、工期是项目管理的三大目标,而传统挣值管理缺少对质量目标的管理,结合挣值管理加入质量系数来实现项目管理目标的集成管理。针对传统挣值管理具有的只能根据现有数据进行趋势预测的缺点,利用GM模型能进行数据序列预测的优势对矿建工程数据建立GM(1,1)模型。以井筒建设为例建立模型,从预测结果看,模型预测具有临近时点精度高,"累计造价"的预测误差(1%左右)小于对"月度造价"误差(3%左右)的特点。所以,GM(1,1)模型与挣值管理的联合应用完全能够对矿井建设的施工起到指导作用。     

石膏类相似材料的配比试验研究

根据地质力学模型试验的相似原理,针对石膏类相似材料的配比进行试验研究。材料有石膏粉、石英砂、水泥、聚丙烯纤维和水,试件按规定配比均匀拌合并压实脱模而成。对模型标准试件进行单轴抗压强度试验和直剪试验等材料力学参数测试,探讨各相似材料成分配比对试件σc、γ与 E的影响特征,选取适合大型地质力学模型试验的配比值,为一次性浇注大尺寸模型试件做准备。该材料具有重度可调、力学参数变化范围广、性能稳定、价格低廉、干燥快速、制作工艺简单、无毒无害等特点。     

初始压应力场对爆生裂纹行为演化效应的实验研究

采用自主设计的动静组合加载系统,实现了在模型试件中产生静态应力场和爆炸动应力场,并对动静组合应力场中爆生裂纹的扩展行为演化特征进行焦散线实验研究,探讨初始应力场对爆生裂纹扩展规律的影响效应。通过对四周施加均布载荷和不施加载荷的两组试件进行实验,对比分析两组试件中爆生裂纹的扩展长度、速度和裂纹尖端动态应力强度因子随时间的变化规律,发现在垂直于裂纹扩展方向的压应力降低了裂纹尖端的应力集中程度,阻碍了裂纹的扩展,而平行于裂纹扩展方向的压应力对裂纹的扩展基本没有影响。     

大断面软岩斜井高强度钢管混凝土支架支护技术

查干淖尔矿主斜井泥岩段围岩变形量大,速度快,巷道支护困难,结合主斜井泥岩段膨胀性软岩的工程地质条件和围岩变形特征,并结合主斜井泥岩段的巷道围岩变形特点,设计了高强度钢管混凝土支架支护方案,其中,巷道断面采用马蹄形,钢管混凝土支架主体钢管选用194 mm×10 mm无缝钢管,充填C40钢纤维混凝土,辅助金属网支护和混凝土喷层支护。通过数值分析可知,主斜井泥岩段开挖后及时施加钢管混凝土支架支护方案,钢管混凝土支架承载能力大,能够提供强大的支护反力,限制巷道围岩向巷道空间的移动,保证巷道围岩稳定和支护结构可靠。通过巷道施工和现场监测分析可知,大断面软岩巷道高强度快速支护方案易于施工,能够维持主斜井泥岩段软岩巷道围岩的稳定。     

深部岩巷爆破机理分析和爆破参数设计

分析了深部岩巷端部的高应力分布特征和爆破应力场的分布规律，采用数值计算和模型试验的手段对预加应力条件下的岩巷爆破作用机理进行了探讨.研究结果表明，深部岩石的水平应力大于垂直应力，因而岩巷掘进时爆破应力场分布是不均匀的，爆破裂纹的扩展具有方向性，优先朝应力小的方向扩展；深部岩巷的炮孔周围夹制作用增强，岩石强度增加.提出了适用于深部高应力岩巷掘进的爆破参数设计方法，使深部岩巷爆破效果得到改善.     

基于工程类比煤巷支护智能预测系统与应用

基于煤巷支护理论研究成果和生产一线调研,分析研究了影响工程类比法煤巷支护设计的六个主要影响因素。采用一线调查问卷和实验室实测等方式,获得52条煤巷支护典型巷道数据,并结合领域专家成果建立了煤巷支护设计典型案例知识库。应用最新的人工智能技术、计算机技术和可视化的设计方法,研发了工程类比煤巷支护智能预测系统。将工程类比、现场实测和专业理论有机结合,实现待测巷道的支护方案预测和优化,较大程度发挥了工程类比法支护设计的优势。应用系统对山西霍州煤矿进行支护方案预测,其预测结果与实际情况吻合较好。系统的研发和使用对利用信息技术发挥工程类比优势,提高煤巷实际支护效果具有一定的实用价值。     

充满配重水钻井井壁筒在泥浆中竖向结构稳定的理论研究

提出了被广泛采用的钻井法施工悬浮下沉井壁有其深度极限的概念， 分析了泥浆中钻井井壁底接触岩石后的受力状态，建立了固井前泥浆中充满配重水井壁的力学模型，该模型类似于液体中的有底管状细长压杆. 以能量法为基础，利用结构稳定理论和流体力学理论原理，推导了井壁结构轴向临界稳定高度的解析式，并给出了典型算例. 强调了工程设计中利用该公式的注意事项，提出了井壁深度超过屈曲极限后可以改变井壁结构或改变井壁下沉方法的建议. 最后，指出进一步研究这一问题的内容和方法.     

薄壁结构双曲线冷却塔的定向爆破拆除技术

介绍了钢筋混凝土双曲线薄壁冷却塔定向爆破拆除技术特点和工程实践.给出了这类薄壁结构物爆破拆除的设计方法,通过采取合理的预拆除、合适的爆破切口和优化的爆破参数,保证这类建筑物定向爆破拆除的安全,达到减少炮孔数量、定向准确和倒塌顺利的爆破效果.     

多孔台阶爆破破裂过程的模型试验研究

应用高速摄影仪和超动态应变仪研究模拟台阶爆破的水泥砂浆模型破裂过程，解决了三维模型爆破试验中装药结构、可靠起爆和同步实现等一系列技术问题.研究了水泥砂浆台阶爆破裂纹的起裂、扩展、分叉、止裂.实验发现，裂纹扩展速度一般为400～600 m/s；密集系数m影响台阶爆破炮孔间裂纹贯通时间，并随m增大而推迟，应变波持续作用时间和最大拉应变峰值随m增大，说明较大m提高了炸药能量利用率，使爆破微裂纹充分发育，爆破破碎块度合理.