顶板深孔爆破防治压架突水灾害效果的实证研究

以祁东煤矿8222工作面压架突水灾害防治问题为工程背景,基于顶板预裂爆破防治压架突水灾害的机理,就深孔预裂爆破在防治松散含水层下采煤压架突水灾害的效果进行实证研究。形成了基于关键层位置的顶板预裂爆破设计方法;提出了利用实测压力、长观孔水位联动类型的变化、钻孔窥视等3种验证顶板预裂爆破实施效果的方法,并进行了现场应用。工作面来压步距及持续长度减小、水位波动周期增大、顶板钻孔内裂隙发育程度增加等均说明了顶板深孔爆破的有效性,从而保障了8222工作面的安全回采。     

余吾矿S1203工作面开切眼处顶板深孔预裂爆破研究

以余吾矿S1203工作面上覆顶板岩层中存在坚硬且较厚的粉砂岩层为工程背景,提出了采用深孔预裂爆破技术对开切眼和工作面两侧顺槽实施深孔爆破。通过理论计算确定了深孔预裂爆破炮孔的垂直高度和炮眼布置方案,并通过有限元非线性动力学软件LS-DYNA对爆破效果进行了模拟研究,结果表明顶板预裂效果良好,为后续工作面采空区顶板垮落及安全高效开采起到了很好的指导意义。     

综放工作面厚层坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究

以综放工作面厚层坚硬顶板为工程背景,针对顶板开采过程中大面积悬顶及强矿压显现,提出了深孔爆破预裂顶板技术,分析了爆破破岩分区、致裂机理和钻孔及爆破工艺合理参数。确定了现场爆破方案,在工艺巷两帮及顶板实施深孔预裂爆破。该技术在预裂顶板与减缓强矿压显现方面取得了良好的技术效果,实现了综放工作面安全高效开采。     

水压致裂技术在综采工作面顶板管理中应用

针对大同矿区坚硬顶板难以垮落,威胁工作面安全生产的现状。在燕子山煤矿8403工作面实施水压致裂技术控制顶板,通过现场观测、钻孔窥视、工程类比等方法对水压致裂控制顶板效果进行了研究。结果表明:对顶板实施水压致裂技术后,顶板预先断裂,在岩体内部形成了纵横相间的裂隙,致使岩体完整性受到破坏,在工作面回采过程中提前垮落;通过对8401与8403工作面初次来压步距对比,实施水压致裂技术较深孔预裂爆破技术工作面初次来压步距缩短了10 m,实现了对坚硬顶板岩层的充分弱化,保证了初采期间顶板的及时冒落,消除了坚硬老顶初次破断冲击的安全隐患。     

韩家洼矿综放工作面坚硬顶板深孔预裂爆破控制放顶技术研究

文章针对韩家洼煤矿22号煤层综放工作面坚硬顶板条件下顶板初次垮落步距大的实际情况,将深孔预裂爆破技术首次应用于22205工作面。现场钻孔窥视检验结果显示,孔内完整的围岩在爆破后出现了显著的竖向张拉裂隙,甚至还有裂隙贯通的情况,利用矿压观测结果显示,采用深孔预裂爆破后,22205工作面初次来压步距为55 m,而临近未采取深孔预裂爆破时的初次来压步距约为70 m,顶板初次来压步距提前了约15 m。本次研究成果可为综放工作面坚硬顶板弱化处理提供技术实践参考。     

雁崖矿8305工作面切巷坚硬顶板密集钻孔联合深孔爆破预裂技术

针对雁崖煤矿8305工作面切巷坚硬顶板预裂问题,采取了切巷顶板密集钻孔联合深孔爆破预裂卸压的施工工艺,确定了合理的密集钻孔及深孔爆破参数,取得了较好的顶板平面定向切缝效果.     

煤矿顶板弱化处理研究

为了使回采工作面能够安全、高效地生产,运用超前深孔预裂爆破的方法结合深孔窥视技术,对坚硬顶板进行处理,改变顶板岩体的物理力学性质,预先破坏顶板的完整性,从而达到预裂效果。在永泰煤业有限公司15201工作面进行了现场试验,取得了较好的成果。     

9-209中厚煤层工作面沿空留巷切顶卸压技术研究

为阻止采空区上覆岩层的应力传递,降低回采应力对留巷段顶板破坏作用,店坪煤矿9-209工作面实施以采空区侧预裂爆破、切顶卸压、支护阻力控制构成的中厚煤层无煤柱沿空留巷开采技术,结合理论分析、预裂爆孔窥视和工程实践等方法,证实了留巷围岩的稳定性,取得了显著应用成效。     

冲击波预裂工艺技术在高地压矿井上覆硬岩层的工程实践

高地压矿井煤层采空后上覆硬岩层容易造成悬顶等动力灾害隐患,常规的治理方式效果欠佳,亟需探索一种新型的工艺技术来实现顶板灾害绿色治理。提出高位定向钻孔+可控冲击波长距离断顶工艺技术,通过专用设备对岩层进行单点多次冲击破碎,进而实现致裂岩层的目的。对某矿顶板坚硬岩层进行先导性试验,设计1个高位定向长钻孔,预裂作业每隔10 m冲击1次,每点冲击10次;采用1个穿层顶板窥视钻孔来检验预裂效果。试验结果表明：愈靠近定向聚能棒裂缝的形态愈发育且呈递减趋势,初步确定上覆岩层的有效预裂半径为10 m。通过效果对比试验证明,该技术在顶板灾害治理中技术可行,值得推广。     

大采高工作面回采初期深孔预裂爆破弱化顶板技术

针对大采高工作面回采初期坚硬顶板控制难题,以玉溪煤矿1301大采高工作面为工程背景,提出在工作面回采初期采用深孔预裂爆破技术对顶板岩层进行弱化,弱化了顶板岩层,缩短了来压步距,降低了来压强度。     

大采高综采面端头大面积悬顶处理方法探讨

结合大柳塔煤矿52505综采面回采期间两端头顶板三角区大面积悬顶的成因机理,对比分析了退锚、超深孔爆破预裂和高压水力预裂3种治理方案的利弊,结果表明,采用水力预裂效果最好,爆破预裂次之,退锚仅做为一种弱化顶板的辅助方法。通过对综采工作面三角区悬顶钻孔进行高压注水弱化顶板岩层而使其全部垮落,已取得成效。若采用高压水力预裂技术再辅以退锚技术,悬顶垮落效果将会明显提高。     

长平矿大采高工作面切眼小孔径预裂顶板技术

晋煤集团长平矿4311工作面由于老顶岩层致密坚硬,回采过程中不易垮落,为了防止工作面在初采初放时悬顶面积过大,造成瓦斯及顶板事故,特采用小孔径(42 mm)锚索钻机深、浅孔综合预裂方法弱化顶板,以深孔爆破预裂老顶为主,以浅孔爆破破断锚索和增加深孔爆破自由面为辅,顶板预裂处理以后,工作面上端头推进25.2 m时老顶来压,效果显著。该技术简便可靠、易于实施,具有一定的经济、社会效益,值得推广应用。     

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。     

综采工作面深孔预裂爆破技术

针对赵固一矿12041综采面顶板岩性及周期来压的特点,提出超深孔预裂爆破的循环炮眼布置、超长载体装药、注化学浆封孔等技术,通过导向孔窥视及周期来压变化分析,验证并确保了爆破实施效果。     

深孔预裂爆破坚硬顶板提高初采采出率的研究

针对某矿3407工作面初采期坚硬顶板难以垮落易造成支架冲击载荷、顶板冲击矿压、有毒有害气体异常涌出等难题,通过测定工作面煤层及其顶底板岩石力学参数,检测基本顶细砂岩的矿物成分并对其做饱水风干实验;使用ANSYS/LS-DYNA软件模拟爆破后岩石裂隙发展情况,制定深孔预裂爆破方案;利用岩层钻孔探测仪对爆破后的炮眼进行窥视,观测初采期间工作面液压支架载荷变化情况。结果表明:水对基本顶细砂岩的破坏作用非常小;LS-DYNA软件爆破数值模拟3.5 m炮眼间距可以形成顶板贯穿裂缝;3407工作面初采期顶板深孔预裂爆破切顶后,基本顶初次来压步距21.6 m,比上个工作面减少9.6 m,多采5 600 t煤,采出率提高14.4%,不仅解决了初采期坚硬顶板大面积悬顶的难题,同时提高了初采期煤炭采出率。     

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。     

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;在此基础上,开展深孔预裂爆破处理坚硬顶板技术的现场工业性试验。结果表明：深孔预裂爆破可以有效降低顶板完整性,实现回采期间矿山压力的平稳显现,实现坚硬顶板工作面切眼的安全管理。     

230905工作面坚硬顶板深孔预裂爆破效果分析

以新集一矿230905工作面为工程背景,该工作面存在坚硬顶板,强度高、厚度大,导致顶板难以垮落。采用数值模拟和现场试验等方法,分析了顶板预裂爆破后工作面推进过程中覆岩应力场演化规律及塑性区破坏特征,提出了采用扇形孔的布置方式对坚硬顶板难冒落问题进行人工预裂放顶。结果表明：预裂爆破后,煤壁前方压力峰值得到削减,在前方未切顶处形成应力集中,采空区上方岩层以拉伸-剪切破坏为主。结合顶板破坏形态特征,制定了深孔预裂爆破方案,对工作面支架的稳定性进行了定量分析,为后续工作面推进过程中的支护提供依据。     

坚硬顶板深孔预裂爆破新技术及其应用

针对坚硬顶板条件下采煤工作面在初采期间往往形成大面积悬顶并致灾问题,介绍了传统浅孔爆破治理此类顶板的弊端,并指出其与深孔预裂爆破的区别,并从理论上探讨了深孔爆破预裂顶板时,被筒炸药冲击波对岩体的破坏过程,提出了坚硬顶板深孔爆破炮孔的合理参数确定办法,并进行工程实践。     

深孔顶板定向水压致裂防冲机理及 多参量效果检验

针对深孔顶板水压致裂防冲施工技术参数选择及效果检验的难题,通过理论分析和现场测试探讨了3种不同顶板定向水压致裂防治冲击地压的类型及机理,采用钻孔窥视、应力监测、微震监测等多种检测手段对比分析了压裂前后的防冲效果。研究得出根据深孔顶板水压预裂施工位置及工作面的对应关系,可将顶板水压致裂防冲分为防治煤柱冲击、防治工作面冲击和防治初末采期间工作面冲击3种类型,现场对比分析得出巷道双侧压裂卸压效果优于单侧压裂,顶板压裂促使微震事件向工作面中部转移,工作面周期来压步距和来压期间的动载系数降低,巷道变形量和锚杆(索)应力增量随工作面推进波动上升,但变化幅值和增长趋势明显小于未压裂段。此外,间隙性顶板水压致裂人为在高位顶板制造了空白卸压区,破坏了顶板连续变形和能量传递,工作面进出该区域往往易造成动压显现的发生,为此类工程条件下顶板定向水压致裂参数选取和防冲效果验证提供理论依据和工程指导。