坚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术研究与应用

采用现场调查、理论分析与现场工程实践等方法,研究了王庄煤矿8101切眼坚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术。研究指出,坚硬顶板弱化是爆炸应力波和爆生气体共同作用的结果,粉碎区与裂隙区半径是衡量爆破效果的主要标准。通过理论计算,合理确定了炮孔(装药)直径与长度、炮孔间距、装药与封孔结构等主要技术参数。     

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。     

缓斜厚煤层坚硬顶板安全综采支架适应性研究

针对顾北矿A组煤13121~上工作面坚硬顶板俯斜长壁综采实际,建立了坚硬顶板支架结构力学模型,计算液压支架的最大支护阻力,并进行支撑掩护式液压支架的选型校核。通过在13121上工作面切眼和两巷分别进行超前深孔预裂爆破,结合FLAC~(3D)数值模拟和综采支架压力在线监测。研究表明:采取分层开采和超前预裂爆破,有效地防止坚硬顶板悬顶过大,预裂爆破后初次来压步距为40.8 m,工作面周期来压步距为10.1～11.7 m,工作面选用短臂强支撑掩护式ZZ13000/24/50型支架,额定支护阻力13 000 kN,动载系数为1.2～1.6,有效地实现A组煤上分层安全高效开采。     

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。     

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。     

厚层坚硬石灰岩顶板深孔预裂爆破技术研究

为解决厚层坚硬石灰岩顶板煤层开采过程中悬顶面积大的问题,综合运用理论分析、数值模拟、现场实测等手段,采用深孔预裂爆破技术控制初次来压步距。研究表明:原生顶板条件下,根据关键层理论预计工作面初次来压步距为59.2 m,顶板来压非常强烈。通过数值模拟分析深孔爆破裂纹扩展特征,在开切眼实施深孔预裂爆破后,沿炮孔径向产生大量次生裂隙,破坏了K2石灰岩的完整性。根据爆破过程中炮孔周围监测点应变响应特征,确定炮孔间距为6 m。支架工作阻力在线监测系统显示初次来压步距平均值为34.3 m,动载系数为1.35。工作面初次来压步距减小24.9 m,来压强度减弱,实现了工作面初采阶段安全高效生产。     

首采工作面坚硬顶板预裂技术研究与实践

玉溪煤矿1301首采工作面老顶为一层坚硬厚实的中粒砂岩,在工作面切眼内实施工作面回采前深孔预裂爆破,通过对顶板预裂前后老顶断裂极限跨距的理论分析、回采初期顶板垮落情况、工作面综采支架工作阻力等的综合分析,发现顶板爆破有效缩短了初次来压步距,减小了悬顶面积,防止了大面积垮落时工作面瓦斯超限,减弱初次来压对支架的冲击破坏性。     

镇城底矿大采高坚硬顶板工作面顶板弱化技术应用

镇城底矿22301综采工作面基本顶为厚硬砂岩,岩性坚硬致密,在工作面推进过程中易出现架后大面积悬顶现象,造成支架压架、煤壁片帮等问题,同时顶板破断后积聚能量的骤然释放将引发动力冲击现象,威胁采面的生产安全。为此,提出开采前在切眼处提前采取预裂爆破措施弱化顶板结构和力学性能,并根据工作面条件设计了具体爆破方案。结果表明：预裂爆破顶板弱化技术有效劣化了顶板岩体的结构完整性和力学性能,减小了顶板破断步距和悬露面积,降低了工作面来压强度,支架工作阻力显著降低,保障了采面的生产安全。     

坚硬顶板综采面初采深孔预裂爆破技术研究

针对西曲煤矿18403工作面坚硬顶板悬空较大容易引起剧烈来压等问题,根据工作面具体条件和工程经验,工作面初采期间,采用在开切眼、端头、胶带顺槽、回风顺槽实施深孔预裂爆的方法对顶板进行弱化处理。确定了炮孔布置方案及爆破技术参数,并对胶带顺槽、回风顺槽超前30 m加强支护。     

煤峪口矿回采工作面坚硬顶板预裂爆破处理

针对煤峪口矿回采工作面顶板坚硬且不易自然垮落的问题,通过现场实测考察与分析,决定采用超前深孔预裂爆破的方式对工作面顶板进行提前处理,以达到提前弱化顶板的目的。研究表明：经在工作面回采巷道向煤层坚硬顶板内布置超前深炮孔进行爆破后,工作面顶板来压情况稳定,且在来压期内工作面煤壁稳定,液压支架工作正常。     

综放工作面初采期顶煤深孔爆破弱化试验研究

为解决兴隆庄煤矿3306工作面初采阶段顶煤整体性强、冒放性差、顶煤放出难的问题,在工作面回采前实施顶煤深孔预裂爆破、开切眼顶煤与顶板截断爆破试验。深孔预裂爆破提高了顶煤裂隙发育程度,降低了顶煤破碎块度,顶煤冒放性得到增强;开切眼中的顶煤、顶板截断爆破在顶板岩层中形成裂隙自由面,促使顶板提前弯曲、断裂,缩短初次来压步距。通过上述方法,初采阶段顶煤放出率由45%提高到75%,直接顶和基本顶初垮步距分别减小40.4%和36.6%,实现了顶煤的强制冒放和初次来压前的充分放出,有效提高了综放工作面初采阶段的顶煤采出率。     

潘三矿12418综采面坚硬顶板深孔爆破技术实践

针对潘三矿12418综采工作面厚砂岩坚硬顶板条件,开展了深孔预裂爆破强制放顶技术研究。研究成果表明:强放措施实施后,工作面初次来压及周期来压步距显著减小,缓解了工作面回采期间的矿压显现;矿压观测成果显示工作面呈现明显的"大、小"周期来压现象,实施两顺槽超深孔预裂爆破可减轻工作面"大压"显现;选用的煤矿瓦斯抽采药柱从传爆性能、爆破效果及现场操作等均能较好的满足了超深孔爆破的要求;液压支架工作阻力由6400kN提高到10800kN,极大地满足了工作面安全高效生产需要。     

坚硬顶板切缝药包深孔预裂松动爆破技术研究

以安徽淮南张集矿为背景,采用数值模拟和现场试验相结合的方法进行坚硬顶板松动爆破关键控制技术的研究。数值模拟了切缝药包深孔松动爆破效果,进行了普通药包爆破与切缝药包控制爆破现场对比试验。结果表明:所提出的基于切缝药包定向断裂的巨厚坚硬顶板超深孔松动预裂技术,可以扩大爆破裂纹定向扩展范围,解决超深孔松动预裂炮孔爆破底部眼间距过大的难题,从而实现对爆破破裂面及坚硬顶板的垮落位置的精准控制,以及人为调控周期来压步距,使坚硬顶板能够及时、安全垮落,实现工作面的连续安全开采。     

综放工作面坚硬顶板预裂爆破技术研究与应用

针对古城煤矿N1303综放工作面开切眼处坚硬顶板易造成大面积悬顶的实际情况,采用现场调查与理论分析等方法,对综采工作面深孔预裂爆破弱化顶板技术进行了研究,合理确定了弱化顶板高度、炮孔间距、倾角与深度等技术参数,为同类条件下的顶板预裂爆破技术的应用提供借鉴。     

神农煤业坚硬顶板切眼预裂爆破弱化技术应用

为避免采空区坚硬顶板大面积悬顶造成的安全事故,以神农煤业15101工作面顶板赋存K2石灰岩为工程背景,提出采用预裂爆破方法提前破坏坚硬顶板结构,避免采空区形成大面积悬顶现象。基于此,设计了工作面液压支架布置方案、预裂爆破弱化顶板方案。矿压观测结果显示,采用该技术后,初次来压步距减小了56.6%,初次来压强度降低了7.6%,表明了坚硬顶板切眼预裂爆破弱化技术的优越性和合理性。     

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。     

官地矿28412工作面初采强制放顶技术实践

针对官地煤矿28412工作面顶板坚硬,初次来压步距大,来压强度高的安全隐患,结合现场条件确定了初采强制放顶技术的基本参数:顶板处理高度、炮孔直径、炮孔间距、封孔长度和炮孔布置方式,同时,首次采用"内芯式深孔爆破炸药壳"装药技术。实践表明:当工作面推进至14.4m时,除切眼端头外,顶煤都已垮落,采空区基本充填严实;大大降低了工作面初次来压强度,没有出现"飓风"和采空区瓦斯瞬间大量涌出现象,有效地保障了工作面初采期间的安全生产。     

开元矿坚硬顶板工作面深孔预裂技术研究

开元矿9814回采工作面上覆厚硬砂岩顶板,初采初放期间易发生顶板悬露,使得支架工作阻力增高、煤壁片帮破坏,同时基本顶的突然破断会引起强矿压显现,威胁工作面生产安全。针对坚硬顶板控制难题,提出在开切眼采用深孔预裂技术,提前对工作面前方顶板进行劣化,并设计了爆破施工参数。现场应用效果表明:通过深孔预裂技术的实施,采面前方顶板劣化效果明显,顶板及时垮落,基本顶来压平稳,支架工作阻力在可控范围内,保障了工作面的正常生产。     

定向水力压裂在煤矿坚硬顶板弱化中的应用

以古书院煤矿153303工作面坚硬顶板为工程背景,分析了坚硬顶板的地质力学参数,并以此为依据,进行了定向水力压裂设计,通过监测工作面推进过程中顶板来压步距和液压支架工作阻力评价压裂效果,且与深孔爆破预裂技术进行了对比。研究表明:采用定向水力压裂技术弱化坚硬顶板岩层,顶板及时垮落,来压时支架工作阻力小,控顶效果好;与爆破控顶法相比,定向水力压裂更能削弱坚硬顶板岩层的完整性和强度,来压步距和工作面支架工作阻力更小,控顶效果更好,还具有安全性高、成本低、施工速度快和适应性强等优点,有较好的推广价值。     

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。