综采工作面采用聚能管预裂爆破提块研究

本文针对综采工作面采用微差预裂爆破的方法，存在作业时间较长，影响工作面的出煤时间，产量受影响，难以充分发挥爆破提块的优势作用。本文根据聚能管定向控制爆破机理，首次提出采用聚能管对工作面煤层进行预裂爆破，形成长的分布裂缝，在割煤机的扰动下，以提高开采的块率。试验表明，聚能管能够比原先爆破方法提高块率5％，可为矿取得良好的经济效益；同时该技术也是首次应用到综采工作面，丰富了爆破理论。     

焦作矿区深孔定向预裂割缝技术研究

为了研究工作面切顶卸压工程中深孔定向爆破割缝关键技术,对焦煤集团多个工程地点的切顶卸压工程进行了研究和分析,研究了双向薄壁点状聚能管、双向常规点状聚能管、双向常规线状聚能管及半圆形聚能管的特性,并确定了最优聚能管形式,制作了加工模具。结果表明,聚能管定向预裂爆破,利用切缝管对能量的导向作用进行割缝,是目前比较适应焦煤集团地质情况的深孔爆破定向割缝理论和方法,“双向常规线状聚能管”模具的研制,能够有效解决加工改造聚能管的瓶颈问题,使用方便,操作简单。工作面开切眼实施深孔预裂爆破后,开切眼产生大量裂隙,实现了顶板预裂的目的,有效地降低了综采面基本顶初次来压的强度,在工作面运输巷实施的顶板预裂爆破工程,对采面压力也产生了积极的影响。     

深孔预裂爆破在综采工作面过断层中的应用

根据钱营孜煤矿W3₂11风巷实际揭露情况,在W3₂11工作面外段揭露落差在0～16 m的F17-2逆断层,该断层构造发育,岩石坚硬。如采取采煤机直接推过的方式,煤机截齿消耗大,滑靴损坏严重。为保护设备、减少截齿消耗、提高煤机割煤速度,在受F17-2逆断层影响的工作面中设计1条预裂巷,对预裂巷进行深孔爆破,造成工作面方向的岩石松动破碎,提高了工作面的推进速度,缓解了工作面接替紧张的局面。     

复杂破碎岩体矩形聚能药包预裂爆破试验研究

矿山靠帮作业中,确保节理裂隙发育地带的预裂爆破效果具有重要意义。为解决复杂破碎岩体预裂爆破效果差、半壁孔率较低的难题,以酒钢集团西沟石灰石矿西帮为例,结合炮孔特点及施工工艺,提出 了一种聚能槽角度85°、药柱与孔壁之间约有13 mm空气间隔的矩形聚能装药装置,并分析了其聚能射流定向破岩机理;建立了聚能装置ANSYS/LS-DYNA数值模型,提取分析了沿聚能槽水平方向、垂直方向的监测点应 力特征。研究表明：由于聚能药包的存在,调整了炮孔周边岩体应力分布状态,使得在与孔壁相同距离下,沿炮孔中心水平方向应力明显大于沿炮孔中心竖直方向应力,前者为后者的1.62~3.51倍,爆炸能量充分作用 于聚能槽方向,使沿炮孔中心竖直方向（即被保护岩体方向）能量减弱,有效提高了聚能成缝效果。现场进一步试验结果表明：采用矩形聚能药柱预裂爆破区域半壁孔率为64%~82%,不平整度小于20 cm,远优于普通 预裂爆破,验证了矩形聚能药柱装药结构的可行性,对于类似矿山具有一定的借鉴意义。     

小直径炮孔点聚能爆破技术

本文介绍了适用于小直径炮孔爆破的岩石聚能切割爆破技术。其聚能药包能产生两股方向相反的锥形金属射流，在炮孔壁上形成两个相对的“占状”穿孔。每个炮孔装有若干个聚能药包，起爆后在孔壁上形成一排聚能穿孔，从而使岩石在此方向上产生裂缝并扩展、断裂。文中根据脆性断裂力学理论建立了装药参数设计公式，并以实例说明此聚能爆破技术方便易行，可用于预裂爆破，光面爆破和石料开采。     

过大断层深孔预裂爆破方法研究

为解决大断层影响推采进度、常造成工作面被迫停采的问题,山东新巨龙能源公司提出了在综采工作面采用深孔预裂爆破过大断层工艺,对爆破巷布置及深孔预裂爆破参数进行分析论证。实践证明,深孔预裂爆破可切实提高过大断层的效率,为工作面高效推采提供了保障。     

间隔聚能装药爆破技术与应用

针对小直径炮孔光面，预裂爆破的特点，提出类似空气间隔装药的聚能爆破技术，并介绍该方法的基础思想及聚能药包的优化设计方法，分析间隔聚能装药爆破促使岩石定向断裂的裂的基本过程及其主要控制参数，以预裂爆破为例，给出主要爆破参数计算公式，并在花岗岩石料开采现场进行了实际应用，说明该技术在某些工程中具有实用价值。     

钱营孜煤矿W3_225工作面过DF71逆断层施工技术

针对钱营孜煤矿W3225工作面回采中过DF71逆断层存在的施工难题,通过分析断层产状,结合现有的施工技术及装备水平,提出3种工作面过断层施工方案。经施工安全、新技术应用以及经济效益方面的比较,确定采用重型强力煤机滚筒截割+中深孔预裂爆破直接过断层的施工方案。实践结果表明,该方案精准度较高,安全效果好,生产高效,可以在类似地质条件下推广使用。     

切顶沿空留巷双向聚能爆破关键参数研究北大核心

通过理论分析与数值模拟相结合的方法,分析双向聚能爆破作用下岩石的定向断裂规律、不同间距下双孔聚能爆破的岩石裂纹扩展规律。结果表明:双向聚能爆破能有效的定向断裂顶板,双孔聚能爆破中,由于相邻炮孔的应力波叠加作用,促使裂纹进一步的扩展;炮孔间距500mm时,两炮孔间能形成良好的贯通裂纹。综合数值模拟结果、前人的研究成果、工作面的工程地质条件制定了现场的爆破试验方案,试验结果表明:4+4+3+3+2的单孔装药结构能够有效的预裂顶板;通过钻孔窥视显示间距500 mm时,顶板断裂效果最佳;对爆破切顶后工作面倾向不同位置处液压支架工作阻力进行观测,结果显示距离切顶线越近的支架最大工作阻力越小,验证了爆破参数的可行性。     

新型聚能药柱在东鞍山铁矿的研究及应用

新型聚能药柱爆破是利用聚能效应改变炮孔内能量分布的一种爆破方式,可以实现对金属露天矿台阶的预裂作用,从而达到更好的爆破效果。通过对其现场试验结果前后对比分析,得出新型聚能药柱预裂爆破不仅可以形成明显的预裂缝,而且形成的预裂缝对主爆有一定的减震作用。为降低边坡维护成本、提高生产率有积极的作用。并可以在其它露天矿以及其它方面推广运用。     

深孔预裂爆破在工作面过大落差断层中应用

传统回采工作面过大落差断层采用搬家方式,存在耗时长、煤炭资源浪费等问题。本文提出将深孔预裂爆破技术应用于采面过大落差断层中,辅助采煤机割岩,并详细对爆破钻孔装药结构、装药方式、封孔、爆破等技术进行分析。现场应用表明,采用深孔预裂爆破技术后,爆破孔间岩石块度分布均衡,爆破破岩效果显著,可以辅助采煤机破岩,使得采煤机可以顺利通过大落差断层。     

深孔预裂爆破弱化坚硬陷落柱技术研究

针对庞庞塔煤矿综放工作面范围内陷落柱岩石坚硬、采煤机截割困难、截齿损耗大,严重制约工作面的推进速度和生产效率等问题,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,分析了综放工作面煤层赋存情况和岩石预裂爆破机理,提出过陷落柱构造采用深孔预裂爆破技术方案和爆破参数,并利用数值模拟和现场工业性试验验证了爆破方案及参数的合理性,取得了良好的爆破松动效果。研究表明:利用深孔预裂爆破弱化工作面的陷落柱,打眼放炮工作均在工作面运输巷内进行,不干扰工作面正常生产作业,极大地提高了工作面的推进速度和生产效率。     

沁新煤矿厚层灰岩顶板预裂技术参数研究

聚能爆破技术能很好的解决传统爆破导致的裂缝发散问题,通过双向聚能定向预裂爆破将顶板沿走向切断形成一个断裂面,同时又保护了沿空巷道顶板不受破坏。本文针对沁新煤矿9+10号煤层灰岩顶板进行了聚能预裂顶向爆破参数设计,并采用数值模拟和现场试验相结合的方法,分析了最优的炮孔间距和装药量确定方法,得出了适用于一般沿空留巷顶板预裂的爆破参数设计及试验途径,现场试验效果裂缝率达到80%以上,满足了切顶需要,可为切顶留巷爆破参数设计试验提供理论指导。     

岩体中线型聚能爆破切割试验及损伤规律研究

线性聚能爆破在预定方向破坏岩体的同时,也不同程度地造成炮孔周围岩体的损伤。为了对岩体线型聚能爆破致裂效果和损伤范围开展研究,在井下巷道壁开展了线性聚能爆破和损伤测试实验,得到了岩体中线型聚能爆破时聚能槽方向和炮孔其它方向的损伤增量随孔深的变化情况。研究表明:岩体线型聚能爆破切割技术产生的金属射流作用于聚能槽开口方向使岩体定向致裂,损伤增量大,而聚能槽开口之外的岩体损伤增量很小。线性聚能爆破具有良好的定向切割作用,保证了切割方向岩体的平整度和块度大小,减少了岩体中的裂纹,提高了工程品质。     

李雅庄矿中深孔松动预裂爆破技术研究

为解决李雅庄煤矿2-605工作面回采过程中遇到断层时难截割,推进缓慢,材料消耗大的问题,采用中深孔松动预裂爆破技术降低工作面断层处围岩强度,提高生产效率。实践证明,通过此技术,2-605工作面通过断层时推进速度提高约1.4倍,圆班减少截齿消耗约20个,提高了产能和推进速度,同时也节约了生产材料。     

巴彦高勒煤矿311202采煤工作面过断层技术研究

为了降低断层对采煤工作面回采影响,以311202采煤工作面过DF19断层工程实例,提出预掘巷道深孔爆破方式辅助采煤机破岩来提高采煤工作面过断层效率。在运输巷与断层交汇处,沿断层在采煤工作面展布方向预掘巷道,在巷道内施工深孔预裂爆破孔弱化岩层。优选了预掘巷道深孔爆破下采煤工作面过断层方案,即采煤工作面与断层交线相距55.84m时按-7°俯角破底掘进并具体确定了预掘巷道内深孔爆破技术参数。采用的预掘巷道深孔爆破技术方案可实现预裂爆破与采煤工作面回采同步进行,可显著提高采煤工作面过断层效率。     

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。     

大采高综采工作面高能氮气浅孔预裂岩石技术研究与应用

慈林山煤业15103大采高综采工作面回采至432 m时,遇到断层地质异常区域,该断层区域岩石硬度大,采煤机组截齿截割能力不足,鉴于煤矿井下回采工作面采用炸药及雷管预裂岩石极易引发工作面瓦斯爆炸、损毁设备、顶板冒漏等危险,矿方开展了高能氮气预裂岩石技术研究与工程应用。研究表明：(1)高能氮气预裂技术适用于煤矿井下(瓦斯突出、高瓦斯矿井都可以)环境下的岩石预裂,威力为三级乳化炸药的85%.其产生的主要化学成分具有较高的推进力及能量,燃烧分解产物主要为氮气,具有低烟无毒等特征,且不受民爆火工品管制要求;(2)利用预裂剂膨胀达到与炸药相同的破裂效果,不会造成顶板事故;(3)使用高能“氮气”预裂剂预裂与传统炸药爆破相比较,在材料的储存、运输、爆破等方面人员操作安全系数高,降低了工作面安全风险,减少了操作环节,预裂后可有效提升割煤效率。     

松软低透煤层深孔微差聚能爆破致裂机理

针对松软低透煤层微差聚能爆破致裂增透问题,在分析微差聚能爆破作用过程及影响因素的基础上,利用流固耦合算法建立了微差聚能爆破数值模型,研究了煤体单元应力及裂隙发育特征,并通过煤层深孔微差聚能爆破现场试验探讨了微差聚能爆破致裂机理及对煤层增透的影响。结果表明:深孔微差聚能爆破的新自由面和应力波叠加效应是促进爆生裂隙扩展、衍生裂隙形成的关键因素,炮孔间煤体在短时间内经两次爆破作用使裂隙进一步发育和扩展。先爆炮孔为后爆炮孔提供了新的裂隙面,爆炸应力波经裂隙面绕射、反射并与入射波叠加,使裂隙面附近煤岩体处于拉伸应力状态并促进衍生裂隙的形成;后爆炮孔利用先爆炮孔形成的残余应力场使爆生裂隙密度增加,扩大了煤体致裂范围。微差时间与炮孔间距是影响爆生裂隙扩展特征的重要因素,在其他条件不变的情况下,两者共同作用决定了爆生裂隙的发育形态。当先爆炮孔产生的应力波在微差时间内传播距离小于炮孔间距时,爆炸应力波在两炮孔间煤体中相互叠加增强,随后在裂隙面之间发生反射形成拉伸应力波对煤岩体产生复杂的破坏作用,在原有爆生裂隙间形成新的裂隙。煤层实施深孔微差聚能爆破后增透效果显著,先爆炮孔附近煤体裂隙在后爆炮孔作用下进一步发育,炮孔间煤体裂隙随孔间距减小更易贯通。     

双聚能槽药柱的理论研究及其工程应用

"双聚能槽药柱"在炮孔内爆炸时,可聚集炸药爆炸后的成缝能量,并使炸药爆速变小,在采用专用对中装置后可确保聚能射流能够沿着预裂(光爆)面发挥气刃作用,这样爆破应力波作用、高压气体的膨胀作用、聚能射流的气刃作用在岩体形成裂缝的瞬间能够更完美地相互作用,从而完成将预裂(光面)爆破和聚能爆破机理的完全结合。该项专利技术可以减少造孔工作量、单位面积装药量、能源消耗50%~65%,可节约成本50%~55%,同时还可以大大减小爆破对保留岩体的危害作用和增强岩石边坡的稳定性,因此加快了施工进度和提高了施工质量,推广该项技术无疑会创造极大的经济效益和社会效益。