顶板预裂爆破技术在煤矿综采工作面的应用研究

为防治工作面顶板大面积垮落造成顶板及瓦斯超限等事故的发生,沙坪坝煤矿工作面在回采前需提前对其顶板进行爆破预裂,弱化顶板,本文分析了18208工作面顶板预裂爆破方案,得出进行预裂爆破,缩小了顶板初次垮落步距,切断切眼老顶完整性,将顶板初次来压直接变为周期来压,有效防止了大面积顶板垮落带来的隐患,实现了该工作面初采期间安全、高效生产的结论。     

回采工作面坚硬顶板初次垮落冲击风暴的防治

72204工作面顶板坚硬,存在基本顶初次垮落冲击伤害的危险。通过对工作面的支架阻力观测、顶板动态监测、微震系统监测,预测了工作面初次来压,并实施了顶板预裂爆破,降低了顶板来压强度,消除了工作面坚硬顶板初次垮落产生冲击风暴伤害的隐患。     

综采工作面坚硬顶板预裂爆破技术研究

针对玉溪煤矿1301首采工作面顶板垮落特征与矿压规律不明确,主采的3号煤老顶中砂岩厚度大、致密坚硬,初次回采过程中顶板可能存在不易垮落、初次垮落步距大、易形成大面积悬顶等问题,通过理论分析与计算提出采用顶板预裂爆破技术,确定了预裂爆破的参数。应用效果表明,该方法能够在合理的预裂高度范围内,使坚硬顶板得到弱化,有效避免了工作面漏风严重、瓦斯超限、工作面煤壁片帮等强矿压现象。     

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。     

顶板深孔预裂爆破在回采工作面过煤柱中的应用

为了解决突出煤层坚硬顶板回采工作面顶板悬露不垮和采空区爆破放顶易引起瓦斯爆炸的问题,针对演马庄矿顶板特性,采用拉槽断裂法对基本顶进行预裂爆破,以干预初次来压;建立测站,观测了工作面回采期间的矿压变化和顶板位移.通过实施初次来压前的深孔预裂爆破,降低了初次来压的强度和初次来压形成飓风的可能性,达到回采工作面安全生产的目的.     

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。     

地面深孔预裂爆破顶板煤柱的试验研究

针对某矿31203综采面回采时受上部22煤集中隔离煤柱影响易发生支架冲击载荷等难题,经计算确定地面深孔预裂爆破炸药单耗、单孔装药量、炮孔间距、封孔长度等参数,制定顶板爆破的方案。爆破效果表明:爆破实施后31203综采工作面顶板回采时及时垮落,根据矿压观测数据分析初次来压步距为43 m,比上个工作面减少15 m,来压时工作面支架载荷正常,顶板大部分及时垮落,上隅角O2、CO、瓦斯等有毒有害气体浓度正常,周期来压步距12.4 m,最大压力46 MPa,来压持续1刀,工作面及两巷顶板垮落正常。工程试验表明,地面深孔预裂爆破顶板煤柱破坏煤柱的完整性,释放部分压力,避免工作面冲击载荷等事故的发生。     

深孔预裂爆破与水力压裂技术的工业性对比试验

为解决坚硬难垮顶板的技术难题,采用深孔预裂爆破与水力压裂技术分别进行工作面初次放顶的工业性对比试验。试验结果表明:深孔预裂爆破技术通过强制放顶的爆落煤岩块基本可以充满支架后的采空区,有效减弱顶板初次来压时的动载冲击作用,避免飓风的形成,但安全性较差,易产生大量有毒有害气体;定向水力压裂技术通过优化施工设计可有效弱化工作面顶板岩层,破坏顶板完整性,使得顶板能够在工作面推进过程中分层分次及时垮落,有效减弱顶板来压对工作面支架的冲击。     

深孔预裂爆破在坚硬顶板工作面中的应用

基于某矿8935试验综放工作面的坚硬顶板条件,对比分析实施顶板预裂爆破后顶板变化情况及来压特征的变化情况。经分析可知:8935工作面直接顶的初次垮落步距平均22.0 m,基本顶的初次来压步距为46.5 m,基本顶初次来压期间的矿压显现非常明显;实施了深孔预裂爆破措施后,直接顶初次垮落步距减小至13.2 m,基本顶初次来压步距降低为34.5 m,基本顶的矿压显现非常不明显,初次来压期间煤壁平整,顶煤碎裂掉落,也没有出现移架困难与支架不接顶等问题。     

突出厚煤层工作面初次来压控制技术应用与分析

为解决突出厚煤层大采高工作面特定环境下顶板难垮落及其带来的顶板压力与瓦斯涌出安全问题,在工作面初采前通过在支架后方顶板及帮部实施震动炮预裂技术,实现了顶板松动预裂和强度弱化;通过在线实时监测的对比分析,对顶板预裂垮落情况、支架工作阻力与来压步距、推进度与瓦斯抽排关系进行了分析。结果表明,顶板浅孔爆破预裂技术应用后,初次来压步距在18 m左右,来压周期缩短5 d,工作面初次来压得到合理控制。     

察哈素煤矿工作面顶板岩性变化对矿压规律的影响研究

针对工作面走向长度不断加大、顶板岩性变化剧烈的情况,有必要研究其对工作面矿压分布规律的影响。采用理论分析、支架工作阻力和宏观矿压显现监测的方法,研究了工作面不同阶段周期来压步距、支架来压判据限和煤壁片帮、冒顶等参数的差异,进而获得了不同顶板岩性对工作面矿压分布规律的影响:顶板岩层中存在坚硬基本顶时支架来压判据限和周期来压步距要大于存在软弱基本顶的工作面,且周期来压步距不仅和强度有关,而且也和顶板岩层厚度有关;另外,工作面直接顶厚度增大会减缓支架的工作阻力强度变化;基本顶的强度较高且厚度较大时,宏观矿压显现也较强烈。     

高压水力压裂技术在综放工作面初采放顶中的应用

针对12204工作面初采期间老顶来压不及时,采空区出现大面积悬顶,经常出现瓦斯积聚超限且给顶板管理带来极大安全隐患等问题,提出利用高压水力压裂技术方案处理坚硬顶板不及时垮落问题。12204工作面采用高压水力对切眼顶板岩层逐层进行分割、压裂后,破坏了岩层的整体稳定性,使其强度大大降低。采用高压水力压裂技术处理顶板后,工作面初次来压步距比原工作面老顶初次来压步距缩短了36.6m,工作面回采过程中顶板能够实现随采随落。通过理论计算分析和现场实践结果表明,达到了预期效果。     

综放工作面厚硬顶板破断特征与支架工作阻力确定

针对综放工作面厚硬顶板初次来压步距难以确定的问题,以东周窑煤矿8301工作面为工程背景,建立厚硬基本顶的固支梁模型,运用能量法求得分布于基本顶中的水平应力,进而得到基本顶初次来压步距解析式,采用数值模拟对顶板破断特征和工作面支架工作阻力进行分析,并对不同推进距离下工作面不同位置支架工作阻力进行了现场监测。研究结果表明:相比一般综放工作面,坚硬顶板条件下工作面初次来压步距和支架工作阻力明显增加,顶板破断后对工作面形成冲击较大,矿压显现剧烈;8301工作面初次来压步距为58 m,周期来压步距为15~20 m,动载系数为1.5~1.8;基于能量法求得支架额定工作阻力为13 000 kN,而来压期间支架工作阻力为11 000 kN,是额定工作面阻力的84.6%,能够满足厚硬顶板条件下煤矿安全高效开采的要求。     

综采工作面上覆岩层运动与破坏规律研究

以王楼煤矿11301综采工作面为研究对象,首先对顶板岩梁的运动步距进行理论计算,包括直接顶的初次垮落步距,老顶的初次来压步距以及岩梁的周期来压步距,然后通过对综采支架工作阻力和巷道围岩变形实测,确定了工作面顶板岩梁的运动步距,从而为综采工作面顶板管理提供了技术支持。     

石灰岩顶板综采工作面水力压裂放顶技术实践

为了解决石灰岩顶板工作面来压步距大,进、回风隅角悬顶面积大,瓦斯易积聚的问题,通过在工作面切眼和两顺槽布置水力压裂钻孔,对工作面坚硬顶板进行高压致裂弱化顶板,并进行工业试验。结果表明:采用水力压裂治理顶板后,工作面老顶初次来压步距28.5周期来压步距13.8 m,进、回风隅角悬顶面积为4-8m2,坚硬顶板得到有效弱化。     

巨厚砾岩条件下的工作面顶板来压特征研究

某矿217综放面主采煤层上方的两层巨厚砾岩将对工作面的顶板来压、顶板管理造成潜在的威胁。通过顶板来压特征分析,得出了顶板周期来压步距、来压强度,进行了直接顶分类和老顶分级;通过支架的初撑力、末阻力与运转特性分析,证明了支架具有良好的适应性。     

东风煤矿工作面覆岩结构及破断规律研究

应用数值计算,分析43002工作面覆岩结构特征。通过分析该工作面直接顶、老顶初次垮落和周期性垮落的条件,建立力学模型。对模型的受力条件进行分析,建立力学数学关系式,计算、推导得出直接顶工作面中部及煤壁处的弯矩与支护阻力关系,以及老顶初次断裂和周期性断裂的极限跨距。     

老顶初次来压时工作面底板破坏深度研究

老顶初次来压是一种十分剧烈的矿山压力显现现象,多数情况下,工作面来压最猛烈、最难控制的是老顶的初次来压。初次来压前后,工作面端部底板是破坏深度较大处,对底板存在承压含水层的煤层也是易发生透水的危险地段。应用弹塑性理论进行分析,建立了计算底板最大破坏深度的理论公式,并提出了初次来压时预防底板突水的措施,可供开采受底板承压水威胁的煤层时借鉴。     

两煤层工作面上下重叠布置矿山压力显现及控制

锦富煤业有限公司03和2号煤层工作面采用外错重叠布置工作面,利用顺槽超前支护、初次来压、同期来压等矿山压力观测数据,采用来压显现程度、来压步距、来压强度分析顶板来压特征,根据观测数据获得直接顶初次垮落步距、初次来压步距及周期来压步距,合理控制开采错距,确保工作面支护稳定,保证采煤工作面安全生产。     

任楼煤矿提高回采上限首采面突水溃砂原因分析

针对任楼煤矿首个提高回采上限工作面回采过程中发生的突水、溃砂事故,从覆岩结构、矿压显现、支架阻力等角度,对突水溃砂的原因进行了分析。结果表明,风巷顶板破坏并沿巷帮发生失稳导致顶板侧向支承结构消失,周期来压期间覆岩整体破断时支架阻力不足、支护不及时而导致覆岩砌体梁结构失稳、端面漏冒加剧,进而造成严重突水溃砂。在后期的复采过程中,提高支架阻力、修复变形严重的风巷、改变巷道支护形式、完善排水系统以及加强工作面支护管理是防范突水溃砂的主要手段。