深部高应力大断面岩巷快速钻爆成套技术

为克服深部高应力坚硬围岩条件下的巷道快速钻爆难题,以现代爆破理论、断裂力学、岩体力学为基础,提出一整套深部巷道坚硬围岩快速爆破技术,实践表明:该套技术的应用,大大减少了钻孔数量,提高了巷道成形效果和围岩稳定性,提高了炮眼利用率和岩石破碎质量,增加了循环进尺和掘进效率,减少了支护和爆破材料消耗,实现了深井高应力全岩巷道的快速钻爆。     

深井高应力大断面岩巷掘进技术研究

深井掘进矿压大、地质复杂、巷道凿岩成孔困难,钻孔效率低,爆破效果差,岩巷掘进循环作业进尺小。为解决高应力坚硬围岩条件下的巷道快速钻爆问题,某矿采用了直眼中空四角柱式掏槽、多向聚能爆破、井巷定向断裂巷道轮廓成形技术,增加了循环进尺和掘进效率,减少了支护和爆破材料消耗,实现了全岩巷道快速钻爆。     

深井高应力大断面岩巷掘进技术

深井井巷掘进集中了矿压大、地质复杂、矿井灾害多等多重不良条件,巷道凿岩成孔困难,钻孔效率低,爆破效果差,掘进循环作业进尺小。为了解决高应力坚硬围岩条件下的巷道快速钻爆问题,本文介绍了直眼中空四角柱式掏槽技术;多向聚能爆破技术;井巷定向断裂巷道轮廓成形技术。多种技术综合运用,可增加循环进尺和掘进效率,减少支护和爆破材料消耗,实现深井高应力大断面全岩巷道的快速掘进。     

深部高应力岩巷快速钻爆施工技术

在新汶矿区地应力测试结果的基础上,分析了深部高应力岩巷快速钻爆施工的难点。基于现代爆破理论、断裂力学、岩体力学,通过实施技术创新,采用CMJ17A全液压凿岩钻车代替传统风钻,提出新型岩石定向断裂控制爆破技术、双空孔楔形-筒形复式掏槽技术,形成了一套深部高应力坚硬围岩巷道快速钻爆新技术。工程实践应用表明,该套快速钻爆新技术,可大大减少钻孔数量以及支护和爆破材料消耗,提高炮眼利用率,改善巷道成形效果和围岩稳定性,提高循环进尺和掘进效率,实现平均月进尺122 m,最高月进尺155 m,达到了深部高应力岩巷“长进尺、高效率、弱扰动、少欠挖、小超挖”的快速钻爆施工目的。     

中深孔与空气柱爆破技术在岩巷炮掘中的应用

随着煤层开采深度增加,巷道围岩赋存条件愈加复杂,岩巷掘进机械化程度受到限制,但钻爆法掘进工艺仍广泛应用。基于岩巷炮掘工艺循环进尺低、施工进度慢、巷道光爆成型差等缺陷,采用中深孔爆破技术,增加循环进尺,减少劳动投入,提高施工效率,优化生产工艺;采用空气柱爆破技术施工巷道周边炮眼,利用爆炸压力作用,使被压缩空气释放准静态能,均匀作用于岩壁,减小破碎带范围,控制巷道光爆成型。两项爆破技术配合应用,实现岩巷快速掘进,提升巷道爆破成型效果。     

大断面岩巷中深孔爆破快速掘进技术应用

通过推行直眼中空四角柱式掏槽技术、多向聚能爆破技术、新型定向断裂巷道轮廓成形控制技术等一套坚硬围岩中深孔爆破技术,巷道成形效果和围岩稳定性明显增强,循环进尺和掘进效率显著提高,实现了全岩巷道的快速掘进,有效缓解了矿井单一煤层采掘接替紧张局面,对高产高效矿井建设和提高经济效益具有重要作用。     

高应力巷道围岩应力转移技术与工程应用研究

高应力巷道围岩塑性区、破碎区范围大,在其服务期间围岩破坏严重,巷道支护成本很高、造成资源开采极端困难,是巷道围岩控制中的关键问题,也是研究的前沿和重点。对于极难维护的高应力巷道,将巷道围岩应力从浅部转移到深部是控制巷道围岩变形、保持巷道良好维护状态的根本技术途径。针对不同巷道围岩条件和控制要求,通过理论研究、力学计算与工程实践,提出了巷道顶板掘巷松动爆破、巷道底板掘巷松动爆破、上行开采、巷道底板松动爆破再注浆加固和巷道迎头超前开槽(孔)等5项应力转移新技术。实践表明,提出的应力转移技术为高应力巷道治理及其它地下工程支护提供了新技术支撑,具有广阔的推广应用前景。     

深井软岩大巷深孔爆破卸压机理及工程应用

针对深井高应力软岩巷道变形量大、返修时间短的特点，提出巷道基角深孔爆破卸压方法和设计原理，并在淮南矿业集团谢桥矿进行了现场试验。对比试验表明，高应力软岩巷道基角卸压在巷道掘进初期对围岩变形速度、变形量及稳定时间得到了很好的控制，表明深部爆破卸压可以充分改变围岩应力状态。     

深井软岩爆破快速掘进施工技术

针对某矿井大巷埋深大、地压高、岩石破碎、超欠挖严重的特点,在掘进时采用预留周边眼超挖保护层的直眼钻孔技术,通过精细的爆破施工作业,解决了深井软岩巷道成形困难、围岩离层严重等问题。该方案与原方案相比,可提高循环进尺38%、降低巷道围岩超欠挖量50%、降低围岩离层约30%。     

坚硬顶板厚煤层回采巷道破碎围岩修复技术

针对新疆艾维尔沟矿区2130煤矿坚硬顶板厚煤层开采条件,通过对25221回风巷和调整回风巷间煤柱及巷道顶板破碎原因进行分析,提出采用工作面超前爆破弱化老顶降低围岩应力和跨巷注浆加固围岩相结合的回采巷道破碎围岩修复技术。该技术在不影响25221回风巷正常使用的同时,很好地解决了25221工作面回风巷和调整回风巷之间煤柱及巷道顶板破碎严重、巷道不易维护的难题,对回采巷道破碎围岩控制技术研究具有积极的参考价值。     

煤矿岩石巷道中深孔聚能爆破新技术研究

针对煤矿岩石巷道掘进中"循环进尺"和"巷道成型"两个关键问题进行研究。以超前探孔做为直眼掏槽的中间空孔,实现"一孔双用",采用稳定组合钻具定向保直钻进三次成孔工艺,单孔三圈桶形直眼掏槽方式,在孔长60 m、孔径193 mm条件下,中深孔爆破循环进度可达到2.4 m。对普通光爆与聚能爆破机理进行分析,确定聚能被筒定向断裂方式,被筒内管为乳化药卷,外侧被敷两侧开缝的PVC管,通过聚能缝的导压作用实现巷道周边双向聚能定向断裂。工业试验表明,中深孔聚能爆破新技术能够实现巷道成型质量好、循环进尺高。该成套技术是岩巷钻爆法施工的一次革新,可在我国煤矿岩巷钻爆法施工中推广使用。     

煤矿岩巷爆破掘进炮孔密度优化研究

岩巷掘进工作面的炮孔密度(全断面炮孔数与断面面积之比)很大程度上影响了凿岩工作量和爆破效果,为了实现岩巷的快速掘进,需要对岩巷爆破的掏槽结构和其他爆破参数进行优化,在保证爆破循环进尺和巷道周边成型质量的基础上减少全断面炮孔数目,降低炮孔密度。根据在岩巷爆破掘进现场收集的资料,建立岩巷掘进爆破参数数据库,其中包含施工时间、矿区位置、掏槽方式、岩石普氏系数、掘进断面面积、全断面炮孔数目、炮孔深度、炸药单耗和炮孔利用率9个特征参数。通过对关键参数下的炮孔数目与断面面积进行线性拟合,得出关键参数在不同区间的炮孔密度变化规律,研究表明:大部分工程的炮孔密度约为5个/m²;炮孔密度与各参数具有一定相关性。其中,中深孔爆破的炮孔密度拟合值大于浅孔爆破;炸药单耗增大时,炮孔密度明显降低;炮孔利用率增大时,炮孔密度出现增大趋势;硬岩巷道的炮孔密度显著大于软岩;斜孔掏槽形式下的炮孔密度大于直孔掏槽的炮孔密度。炮孔密度较大是由于受到岩石破碎机理影响与爆破技术的限制,从而提出改进爆破技术,即采用二阶二段掏槽技术和周边孔切缝药包定向断裂控制技术。通过现场试验,发现同时采用二阶二段掏槽和周边孔切缝药包定向断裂控制技术既能够大幅降低炮孔密度,由5个/m²降到4个/m²,还可以保证爆破效果。研究对提高我国煤矿岩巷的快速掘进水平具有参考价值。     

钻屑法检验深孔爆破卸压技术效果

冲击地压的发生与工作面前方煤体应力场的分布密切相关,可以采用深孔爆破卸压技术来改变巷道附近围岩的应力场分布形式及煤岩体的物理力学性质,降低巷道附近围岩的受载应力,使得巷道附近煤岩体的冲击倾向性指标及冲击临界载荷降至临界值以下,从而避免冲击地压的发生,利用钻屑量和钻屑粒度对深孔爆破卸压效果进行检验。研究表明:钻屑量与钻屑粒度能够有效地反映工作面前方煤体应力分布及转移情况,能够有效地检测爆破卸压效果,为深孔爆破卸压防治冲击地压技术的效果检验提供一种检测技术。     

中深孔全断面切缝管定向断裂爆破技术应用研

分析了切缝管定向断裂爆破裂纹的形成与扩展机理,在切缝处应力集中和压力差共同作用下形成初始裂纹,而后的裂纹扩展经历了切向拉伸应力作用下的扩展阶段、爆生气体驱动压力作用下裂纹稳态扩展和爆生气体驱动下的宏观裂纹扩展3个阶段。在理论分析的基础上结合工程实际,提出了切缝管药包定向断裂复合楔形掏槽爆破和周边孔切缝管药包定向断裂爆破技术。现场应用效果表明：切缝管爆破可提高炮孔利用率和眼痕率,降低爆破对围岩的扰动损伤,改善掏槽爆破和周边爆破效果,有利于提高巷道掘进速度。     

深部大断面岩巷快速掘进技术研究

结合孙村煤矿深部大断面岩巷掘进，解决了液压钻车、侧卸式装岩机配套在岩巷掘进的关键技术问题，提出了适用于深部岩巷掘进全断面多重锚喷支护和中深孔爆破技术，实现了大断面岩巷全断面一次打眼、一次装药、一次起爆、一次支护的一次掘进技术，提高了深部岩巷工程质量，掘进速度提高30％以上。     

大采高厚坚硬顶板巷道定向爆破切顶卸压技术研究

针对马道头煤矿5209工作面回风巷在高强支护情况下,伴随着上临5210工作面回采产生的巷道大变形问题,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,对大采高厚坚硬顶板巷道定向爆破切顶卸压技术进行了研究。研究结果显示：巷道爆破切顶卸压的工作机理是通过对煤柱侧未垮落基本顶岩层进行爆破切顶,使其及时垮落,进而减小煤柱载荷和基本顶岩层因为旋转下沉而对煤柱造成的挤压变形|基本顶岩层在爆破切顶卸压后初次垮落步距与周期垮落步距均减小,进而减轻了矿压显现程度|爆破切顶卸压的最佳切顶角度为60°,在爆破切顶卸压后,煤层垂直应力峰值由21.1MPa降低至16.3MPa|爆破后钻孔窥视结果显示,爆破孔与导向孔均沿着孔内聚能管聚能槽方向产生了与走向切缝方向一致裂纹|在5209回风巷进行了巷道表面位移观测发现总体变形量较小,巷道完整性较好,定向爆破切顶卸压效果显著。     

底板型冲击危险巷道深孔断底爆破防冲原理及实践研究

通过采用弹性薄板小挠度理论对巷道底板受力分析,弄清冲击危险巷道底板冲击的主要影响因素,采用理论分析、数值计算相结合的方式研究断底爆破的防冲机理和优化方案,并对深孔断底爆破的防冲效果进行现场验证。研究发现,采动水平应力是造成巷道底鼓的主要原因,而底板的分层厚度、力学性质以及巷道两侧围岩的支护强度是巷道底鼓的主要影响因素。当底板岩层为致密厚质岩层时,当其断裂过程中所释放的弹性变性能会造成底板型冲击动力显现。深孔断底爆破其防冲实质为钻孔卸压法与振动爆破法防冲技术的有机结合。采用底板中部断底爆破与煤层断底爆破相结合的方式,不但可以释放底板内积聚的高应力,破坏其连续传递应力和积聚高能量的能力,也可使巷帮煤体的应力得到释放,卸压效果更为明显。     

恒源矿深井大断面岩巷快速掘进技术的研究与应用

为了解决恒源煤矿深部大断面岩巷因高地应力以及矿井灾害多等导致的巷道进尺较慢的问题,本文通过对-960m水平东翼轨道大巷原有掘进技术进行分析,得到影响掘进速度的因素为地质条件客观因素和装备人员主观因素,然后通过对新型掘进技术的调研并结合大巷的地质条件,引进了"CMJ2-30液压掘进钻车+ZWY-180/79L型挖掘装载机+ST-8/6B型梭车"机械化作业线,使用了中深孔光面爆破技术并加强了劳动组织管理,炮眼利用率提高到80%左右,日进尺由1.6m提升至2.8m,并在2018年9月～12月期间共进尺354m,平均月进尺88.5m,较大程度地加快了大巷掘进速度,有效缓解了该矿采掘失衡的问题。