煤巷卸压带对煤和瓦斯突出的作用机理

应用岩石力学、弹塑性力学等有关知识，探讨了煤巷卸压区对煤和瓦斯突出发生的作用机理，建立了煤层界面的应力分布状态方程以及煤巷卸压带和地应力、瓦斯压力、煤强度之间的关系式，分析了煤苍卸压区中煤体稳定性的条件，表明：煤和瓦斯突出与工作面前方卸压区的大小有关，突出危险性预测就是检测卸压区的大小，现行防突措施的有效性取决于采取措施后卸压区的长度是否足以防止突出的发生。     

煤巷卸压带及其在煤和瓦斯突出危险性预测中的应用

本文应用岩体力学,弹塑性力学等有关知识,探讨了煤巷卸压带对煤和瓦斯突出的作用机理,建立了煤层界面的应力分布状态方程以及煤巷卸压带和地应力,瓦斯压力,煤强度之间的关系式,并分析了煤巷卸压带中煤体稳定性的条件。研究工作表明:煤巷卸压带中的瓦斯压力,煤体透气性值可以作为突出危险性预测指标和防突措施效果检验的敏感指标。最后,利用自行设计的泡沫封孔测压仪对现场进行了突出危险性预测和防突措施效果检验,得到了十分满意的结果。     

上山掘进时卸压区应力及防突长度分析

在急倾斜煤层矿井中，上山掘进时突出频繁发生，因此，找出可以防止突出的卸压区长度及其应力分布有着重要的意义．本首先对掘进头前方煤体进行了一定的假设，进而从力学的角度分析掘进头前方煤体的应力分布状况，并得出了一个方程组．采用它可以计算防止突出的卸压区长度．最后，应用Mathcad计算出了4种条件下防止突出的卸压区长度以及当y=z=0时卸压区的正应力表达式，并用Matlab绘画出来该条件下的应力分布图．理论分析结果与实际情况基本一致，因此，它们可以用来指导现场的防突工作．     

软岩巷道爆破卸压机理分析

为了增强爆破卸压效果,运用岩石爆破内部作用理论,分析了软岩巷道爆破卸压的作用过程以及其影响因素,设计了爆破卸压效果现场测试系统.结果表明,爆破卸压具有硬化软岩、形成爆扩空腔和裂隙区,最终形成卸压区,并使高地应力转移到距巷帮R以远围岩深部的特征.适当加大炮孔直径、提高装药密度、选择爆速高的炸药,使炮孔间距满足L≥2R2,并尽可能减少炮孔深度,均可提高爆破卸压效果.     

基于爆破卸压地应力快速释放的强岩爆防治方法与效果评价研究

深埋隧洞强岩爆灾害是制约工程开挖施工安全和高效实施的难题,科学爆破开挖设计已成为有效控制强岩爆灾害的重要技术手段。针对锦屏二级引水隧洞工程随隧洞埋深增加、地应力增大所频现的强岩爆灾害的防控问题,对爆破卸压方法的强岩爆防治效果开展了数值仿真设计与现场试验研究。围岩内双排倾斜辐射孔和掌子面垂直超前孔两种爆破卸压方法的数值论证结果表明:前者可在左侧边墙爆破孔及拱顶中部附近、右侧拱腰下部和拱肩爆破孔附近形成了应力松弛区,应力集中部位从轮廓线附近转移到距轮廓线约5.0 m的围岩深部,后者通过爆破卸压作用在掌子面前方产生一定延伸范围的松弛区,可有效释放掌子面处的集中应力。进一步基于拉森斯岩爆判别法对比两方案的岩爆防治效果表明原来可能发生强烈岩爆的部位,采用爆破卸压释放应力后岩爆烈度等级均降低为弱岩爆,掌子面发生岩爆的可能性也显著降低。现场试验验证研究进一步论证了基于爆破卸压理论的快速应力释放方法来防治岩爆的可行性和有效性,并深入分析了两种爆破卸压方案对强岩爆防治的优势。综合研究成果并结合现场实际应用情况,提出了锦屏二级引水隧洞工程岩爆防治的综合措施,为强岩爆环境下爆破开挖设计和施工提供方法与理论支撑。     

硬岩体强度弱化范围理论分析与工程验证

岩石巷道综合机械化快速掘进有助于改善采掘接续紧张的局面,而岩石硬度是影响综掘设备快速掘进的关键因素之一。针对硬岩巷道围岩岩性特点,利用超深孔预裂爆破技术,对硬岩巷道岩体强度进行弱化,并通过工程实践检验预裂效果,结果表明：硬岩巷道超深孔预裂爆破后,钻孔周围形成压碎区、裂隙区,使岩体有效强度降低,有利于综掘截割机具经济破岩;理论及数值模拟分析得出钻孔爆破后形成半径为1．8 m左右的松动破坏区;通过对新庄孜矿-812 m水平B4胶带大巷硬岩进行超深孔预裂爆破,钻孔窥视及工程验证爆破松动半径能够达到1．5～2．5 m之间,取得了良好的岩体强度弱化效果,为硬岩巷道机械化快速施工技术研究提供指导。     

水力卸压防止承压散体煤和瓦斯突出机理

从散体煤和瓦斯失控突出条件出发，分析了超前水力卸压防止散体煤和瓦斯突出作用原理，并通过检测水力卸压前后瓦斯涌出量变化、利用电磁辐射技术检测煤体破裂变形以及相关实际资料验证了该机理的正确性。结果表明，实施水力卸压防突措施时电磁辐射强度及脉冲数增大，有利于防止突出，其防突作用原理有3条：1）煤体增裂预释放瓦斯，增加切向应力和散体摩擦阻力，2）增加煤体位移，预降低高压侧径向有效地应力，减少散体突变运动径向应力差，3）注水湿润使散体间及相邻蝶岩体黏结，增大了散体摩擦阻力系数．     

松软煤层巷道掘进快速消突技术应用研究

针对严重突出的松软煤层巷道掘进防突难度大、措施效果不理想、掘进进度缓慢、矿井采掘抽平衡失调、生产接替紧张等问题,通过分析比较超前排放钻孔、浅孔抽放、松动预裂爆破和水力挤出等4种常用防突措施的施工工艺、消突机理和适应条件,认为水力挤出是适宜于松软煤层煤巷掘进快速消突的技术措施.依据水力挤出防突技术设计,进行了松软煤层煤巷掘进时水力挤出快速消突的应用实验.实验结果表明,水力挤出防突措施工艺简单,实施过程短,工时消耗少,措施效检超标率低,可成倍提高掘进速度.     

煤与瓦斯突出过程中地应力作用机理研究

为了进一步探究地应力在不同工况下对突出发生的参与控制机理,本文开展了变应力因素下的诱突实验研究,并基于含瓦斯煤流-固耦合数学模型对受载含瓦斯煤体卸压后的应力分布与演化规律进行了数值模拟研究.研究结果表明:内部应力状态的分布及演化行为受到瓦斯流场状态、地应力以及卸压情况等因素的共同控制;吸附瓦斯压力与卸压口径的增大都会对...     

深孔注水技术在掘进工作面防突中的应用

介绍了掘进工作面深孔注水技术防突原理,结合具体掘进工作面,分析说明了深孔注水的防突和防尘效果.     

深孔注水技术在掘进工作面防突中的应用

介绍了掘进工作面深孔注水技术防突原理,结合具体掘进工作面,分析说明了深孔注 水的防突和防尘效果.     

突出煤层深孔水力致裂驱赶与浅孔抽采消突研究

通过三角形布置水力致裂钻孔、互为卸压孔和观测孔、深封孔短封孔长度等保障了突出煤层掘进头超前深孔水力致裂驱赶的安全性.采用现场试验观测了水力致裂的裂缝扩展与瓦斯驱赶范围,分析了水力致裂前后突出危险性指标、打钻难易程度、迎头瓦斯体积分数、瓦斯抽采效果和消突效果的变化.在水力致裂导致的孔隙水压力和瓦斯驱赶作用下,水力致裂结束后立即钻区域抽采孔较困难;4h后打钻就非常容易,很少出现吸钻、喷孔、煤炮声等现象.薛湖矿4条煤巷掘进的实践表明该技术区域消除了突出危险性.突出煤层掘进节省了10个区域孔的工程量和施工时间,区域消突瓦斯抽采时间减少8.3h以上.     

N-J水电站岩爆区卸压技术的能量耗散率分析

为研究岩爆区卸压技术的能量耗散率,对巴基斯坦N-J水电站引水隧洞TBM施工的岩爆区进行钻孔卸压和爆破卸压分析,主要对108 mm直径钻孔的卸压应力释放、预裂爆破等情况进行数值模拟,模拟钻孔间距分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m时的孔内钻孔卸压和预裂爆破情况。分析结果表明:预裂爆破卸压法的能量耗散率最高可达到27%,而单纯的钻孔卸压法的能量耗散率最大仅为5.9%,因此预裂爆破卸压的卸压效果远好于单纯的钻孔卸压方法的卸压效果;对于预裂爆破法来说,能量耗散率随卸压孔间距的增加而增大,基本呈指数型增长趋势,对于单纯的钻孔卸压法来说,能量耗散率随卸压孔间距的增加而减小,因此在生产现场应根据不同卸压方法布置合理的钻孔间距。     

浅孔松动爆破在防突中的应用

九里山矿１１０７１工作面回采时,曾因发生突出伤亡事故而被迫停产．恢复生产时,曾采用了补充密集抽放钻孔、浅孔中压注水结合效果检验等综合防突措施,但是效果不佳,以钻孔瓦斯涌出初速度法进行防突措施效果检验,检验测试指标仍达８Ｌ／ｍｉｎ左右,迫使反复采取补充措施,顶板遭到破坏,无法正常生产,两个月内的平均日产仅１３２ｔ．针对上述问题,又对浅孔松动爆破进行了多次试验,确定了合理参数,取得了有效的防治瓦斯效果．１　参数确定（１）炮眼布置．浅孔松动爆破炮眼布置在工作面内垂直于煤壁,呈“三花”布置．上排孔距顶板…     

孔底爆破卸压法控制采区巷道底臌的数值模拟研究

卸压法是通过一定的技术手段改变某些部分围岩的物理力学性质,改善围岩内部的应力及能量分布,以此来提高围岩的稳定性的一类方法。对采区巷道底爆破卸压的数值模拟研究,初步得出了卸压后道围岩的位移场和应力场,并对不同卸压方案进行了分析比较,提出了合理的卸压方案。     

煤(矿)柱失稳冲击破坏的突变模型及其应用

应用突变理论，建立了煤(矿)柱受载失稳发生冲击矿压(岩爆)的尖点突变模型，得到了在刚度比和全位移两个变量控制空间下煤(矿)柱失稳发生冲击矿压(岩爆)动力现象的分歧点集，得出了预测预报煤(矿)柱失稳发生冲击破坏的临界点位移公式．进而，对模型的应用作了进一步讨论，并解释了冲击矿压(岩爆)发生的刚度理论和预应力锚杆支护体系加固围岩防冲、减冲机理，同时结合热力学定律阐述了煤岩体注水、深孔爆破卸压等防冲减冲措施的机理。     

深孔预裂爆破强化抽放瓦斯的研究

介绍了煤体预裂爆破的机理及深孔预裂爆破抽放瓦斯的工艺试验研究，对预裂爆破抽放效果进行了详细分析，得出了深孔预裂爆破强化抽放瓦斯方法能够大幅度提高煤层瓦斯抽放效果，实现快速抽放的结论。     

台阶深孔爆破振动控制

对某水电站蠕变体高边坡的台阶深孔爆破振动进行观测和分析,得到考虑高程效应的爆破地震波衰减经验公式.根据该蠕变体高边坡的特点,提出爆破振动控制标准.由经验公式和控制标准,得出蠕变体高边坡新浇混凝土支护区爆破安全控制参量.最后结合该蠕变体高边坡爆破实测,建议了台阶深孔爆破所需要采取的降震措施.从工程实施效果看,该研究成果与结论得到了较好的应用,保障了该工程爆破的顺利完成.     

掘进煤巷应力仿真和延时煤与瓦斯突出机理研究

掘进煤巷工作面应力“三带”分布对延时突出起着关键作用．采用岩石破裂过程RFPA^2D分析软件数字仿真了煤巷掘进工作面应力状态及“三带”分布范围，分析了渗透力对瓦斯突出的作用．结果表明：充分卸压带为2m，部分卸压带为2～6m，集中应力带为6～18m．由于掘进工作面煤层应变软化，卸压带宽度随时间延长而展宽；当煤体水平承载能力小于水平载荷时，煤体脱离，在重力作用下冒落、掉渣．此时水平载荷转移到深部煤体，使处于临界状态的深部煤层破坏．这是一个正反馈的加速过程，最后水平载荷形成应力破坏波，造成煤体的快速拉裂破坏，形成煤与瓦斯突出．     

掘进面沿顶钻进消突力学模型及配套钻具研究

对于掘进具有突出危险性的高应力易塌孔煤层,面临着掘进工作面消突困难问题.为解决煤巷掘进工作面快速掘进这项技术难题,提出沿顶钻进区域性消突方法,通过建立沿顶钻进力学模型,从力学的角度分析沿顶钻进施工后,掘进工作面煤孔解放层周围应力变化情况,验证该方法的可行性;研制高强度、高韧性钻具,完成配套的沿顶钻进工艺装备,为现场工业性试验提供完备的技术和装备支持.研究结果表明,沿顶钻进能够有效避免塌孔,有利于煤体应力释放,是解决掘进工作面难以施工钻孔、快速消突的有效技术手段.