岩石断裂控制爆破孔壁切槽钻具

采用切槽爆破是减轻爆破对围岩损伤最有效的方法,本文介绍了切槽爆破、炮孔壁切槽钻具的结构原理和使用效果。     

基于损伤机制的切槽控制爆破特性研究

通过LS-DYNA的自定义接口,嵌入基于混合应力准则的统计损伤模型,对比分析了常规圆孔和V型切槽的爆破应力与损伤分布特性,分析了V型切槽的存在产生两个力学效应,既在切槽尖端处产生高度拉应力集中,同时切槽孔壁其它部位的应力分布相对减弱;针对切槽角度和切槽深度两个重要参数进行了优选。结果表明,随着切槽角度增大,损伤控制效果呈开口向下的抛物线规律变化,最佳角度为60°左右,切槽深度存在门槛值,在一定范围内切槽深度越大,损伤控制效果越好,但切槽深度超过门槛值后对损伤控制效果的影响不明显;岩体的不同强度对最佳切槽角度和最佳切槽深度取值的影响,不同强度对岩体的最佳切槽角度影响不大,但对最佳切槽深度的影响明显,随着岩体强度的增大,最佳切槽深度变大。     

水力压裂纵向切槽钻头的研制与试验

为解决采用常规水力压裂进行强烈动压巷道切顶卸压效果难以控制的问题,研发了一种钻孔内纵向切槽钻头,进行了一系列实验室试验和井下试验。研究结果表明,纵向切槽钻头可有效实现孔内纵向切槽,引导水力压裂主导裂缝沿切槽方向起裂和扩展,满足强烈动压巷道水力压裂切顶卸压要求,切槽效率比传统的横向切槽钻头效率提高30%~50%;何家塔煤矿井下试验表明,纵向切槽水力压裂主导裂缝沿巷道轴向起裂和扩展,扩散范围达20～30 m,起裂压力明显小于常规水力压裂的起裂压力;受工作面回采影响后纵向切槽水力压裂段煤柱应力增量相对普通水力压裂段和未压裂段明显较小,切顶卸压效果明显好于普通压裂段和未压裂段;纵向切槽水力压裂切顶卸压段工作面端头三角区悬顶长度平均3.7 m,明显小于常规压裂段和未压裂段平均悬顶长度6.2 m和8.0 m,且顶板断裂较为整齐。     

分段矿房法切槽爆破技术改进与实践

在分段凿岩阶段出矿的分段矿房法回采实践中,采用扩井、切槽爆破一次同步进行,提高了爆破施工的生产效率,同时减小了炮烟对整个矿山生产的影响.     

切槽成墙技术在堤防工程中的应用

介绍了振动切槽成墙技术（简称切槽成墙）的原理、适用范围、设备与机具、施工工艺、工程应用等方面的概况 。     

振动切槽法建造防渗墙的原理与应用

１　工作原理振动切槽法是用大功率振动器，将一个具有一定厚度和长度的切头切入到预定深度，再起出地面，在切入和起拔的同时，向已切成的槽内灌入设定的防渗材料，如水泥浆、水泥砂浆、砼、塑性砼等，从而形成地下防渗墙的技术。切成第一段槽后，在紧邻第一槽的位置再连续切第二段槽，为保持相邻槽的连续性，在切头和振管上设有导正和纠斜机械，相邻槽段间，还有０．３～０．４ｍ的重复切入段。形成单个槽段的时间只有１０～２０ｍｉｎ，远远小于浆液的初凝时间，槽段间不存在任何接缝，这些措施和特点使建成的地下连续墙完整、连续可靠。…     

义棠煤业巷道底鼓切槽控制技术研究

针对100505工作面回采巷道底鼓的问题,通过建立力学模型,分析了底鼓的成因并提出了切槽卸压防治底鼓的措施,计算出了卸压槽的具体尺寸.利用FLAC3D数值模拟试验,得出了切槽宽度越宽,底鼓控制效果越好的结论,但巷道两帮及顶板变形量增加的特征,结合理论计算及数值模拟结果,确定了巷道切槽最佳尺寸;并在现场进行了工业试验,切槽切槽后150 d巷道最大底鼓量仅为73 mm,底鼓防治效果显著.     

切槽卸压技术在巷道底鼓治理中的应用

针对阳平煤矿22202综采工作面回采巷道底鼓强烈的问题,通过理论分析巷道底鼓的机理,提出了切槽卸压的治理方案,并采用理论计算及数值模拟对切槽尺寸进行了选择,现场应用后,底板变形量大幅度减小,效果良好。     

大断面巷道底板采用切槽防治底鼓技术

针对西河煤矿大断面巷道底鼓问题,提出了切槽卸压防治技术,通过理论计算和数值模拟,确定了合理的切槽尺寸,并在现场进行了工业试验和效果监测,结果表明,采用深度2.2 m,宽度0.4 m的卸压切槽可以使得巷道底鼓变形降低76.8%,底鼓防治效果显著。     

无底柱分段崩落法中“无切井无切巷”拉槽工艺

鉴于西石铁矿顶顶板软破碎、无底柱分段崩落法的切割工程施工困难等,试验应用了一种无切无切巷的新拉槽工艺,取得了良好的经济效益和社会效益。     

煤矿砂岩横向切槽真三轴定向水力压裂试验

为揭示煤矿基本顶细砂岩定向水力压裂裂缝起裂、扩展规律,在煤矿井下原位获取并加工成300 mm×300 mm×300 mm大尺寸细砂岩,在试样正中布置直径26 mm的压裂孔,采用专用切槽钻头垂直钻孔轴向预制长12 mm的三维楔形横槽,开展大型真三轴定向水力压裂试验与高能工业CT扫描,研究了原生层理方向与水平应力差大小对水力裂缝起裂压力、扩展形态、水压-时间曲线、压裂体积的影响规律,并引入定向偏转距概念(预制切槽处裂缝沿其方向定向扩展不发生偏转的距离)来表征定向压裂效果。试验结果表明:预制横向切槽可驱使其附近裂缝沿着切槽定向起裂、扩展,裂缝形态分为单一横切型和复杂"H"型;水压-时间曲线根据裂纹扩展阶段的不同,分为平缓式波动型和断崖式跌落型。水平应力差对切槽处的裂缝定向偏转距影响程度大于层理方向。高水平应力差作用下切槽尖端应力集中程度更高,穿越层理面能力更强,裂缝从切槽尖端起裂后与层理交汇后不发生偏转,切槽定向效果较好;而低水平应力差作用下裂缝扩展时遇到层理易发生转向,切槽定向效果差。高水平应力差作用下裂缝定向偏转距为低水平应力差作用下的10倍,前者切槽可定向裂缝扩展至试样边界,后者切槽仅可控制其附近裂缝扩展方向,之后逐渐偏转至与最大水平主应力方向平行。层理平行切槽时,裂缝平均起裂压力、压裂体积是垂直切槽时的1. 7倍;高水平应力差作用下裂缝平均起裂压力、压裂体积是低水平应力差作用下的1. 3倍。层理效应在低水平应力差作用下明显,当切槽与层理方向一致时,切槽附近层理最易被激活并沿切槽定向扩展,裂缝宽度与形态复杂多样,反之,较难被激活,裂缝形态单一;而高水平应力差作用下不同方向的层理均能被激活,裂缝扩展充分,形成形态复杂多样的缝网。     

水射流切槽诱导高瓦斯煤体失稳喷出机制与应用

针对钻孔内水射流切槽诱发煤体失稳喷出问题,探讨了在水射流破煤与瓦斯压力作用下的煤体切槽诱导失稳喷出机制,并推导了诱导失稳发生的判据公式。基于古汉山矿10631运输巷二1煤层,采用ANSYS软件数值模拟分析了切槽煤体应力分布及演化特征;并基于裂纹扩展试验分析了水射流冲击煤岩断裂特性;最后,进行了现场试验与应用。数值模拟和实验室试验结果表明：围压条件下,切槽煤体周围会形成应力显著变化区,且随切槽深度的增加而扩大和增强;大直径水射流冲击破断煤岩分为初期响应、稳定破坏和断裂突变3个阶段,煤岩破裂具有瞬时性。现场试验应用表明,水射流切槽会诱发煤体失稳移动,失稳喷出现象与理论分析较吻合,切槽诱导失稳钻孔的累计和瞬时瓦斯排放量是常规钻孔的3~4倍,有利于提高钻孔瓦斯抽采能力和防治矿井煤与瓦斯突出。     

龙马煤矿切顶卸压爆破炮孔间距研究

以龙马煤矿切顶卸压沿空掘巷为研究背景,通过理论分析、采用理论计算及ANSYS/LSDYNA数值模拟对切槽聚能爆破炮孔间距进行了研究。理论分析表明,应力强度因子修正系数F值随着炮孔切槽深度的增加而增大。数值模拟表明,随着炮孔间距的增加,切槽炮孔尖端最大切向拉应力逐渐减小,当炮孔间距为1.4 m时,切槽尖端可以达到的最大切向拉应力为113.1 MPa,相比炮孔间距为2.0 m时的切槽尖端最大切向应力78.4 MPa提高了44.2%。在炮孔间距离小于1.8 m的情况下,切槽孔能够开裂贯通形成较为平整的断裂面。     

不同侧压下底板切槽对围岩稳定性影响模拟研究

底板切槽是一种通过改变围岩应力状态抑制底鼓的主动防治措施。采用数值模拟研究不同侧压系数条件下底板切槽对围岩变形及应力演化规律的影响,研究结果表明:底板切槽会引起帮、顶位移的增加,从控制围岩变形的角度,底板切槽更适合于侧压系数较大的巷道;底板切槽对顶板围岩应力分布没有明显影响,随切槽深度的增加,帮、底围岩应力峰值向深部转移同时峰值降低,帮部以应力峰值降低为主,底板以应力峰值向深部转移为主;侧压系数越大,帮、顶应力峰值向深部转移的距离越小。     

控制爆破切割石材损伤层范围探测

采用了非金属无损探伤仪对切槽控制爆破切割石材的炮孔周围损伤层厚度进行了检查，得出其损伤范围很小，用切槽爆破切割石材不会产生岩体损伤的结论.     

厚煤层开采切槽卸压控制底鼓技术研究

针对某矿厚煤层开采巷道底鼓问题,研究采用现场监测与理论分析相结合的方法对巷道底鼓机理及其控制技术进行了研究。结果表明：采动压力影响下,巷道底板破坏宽度达1.65 m,底鼓量达270 mm,在底板两帮剪切力的作用下,致使底板软弱岩体沿剪切面凸起形成底鼓。底板切槽形成的“强-弱-强”结构,可以限制巷道底鼓变形的发展。基于切槽卸压机理,提出了“巷道顶帮锚索+锚杆+网带联合支护与底板切槽卸压”巷道底鼓控制措施。现场实践表明,该技术可有效控制巷道顶帮变形底板底鼓巷,可为类似条件矿山巷道底鼓控制提供工程借鉴。     

切槽压裂协同措施在矿井防突中的应用研究

采用脉冲水射流切槽与水力压裂相结合的研究手法,通过对高压脉冲水射流切槽的先进工艺进行分析、研究并进行试验分析,以此联合水力压裂控制增透工艺,对矿井3号煤层7215工作面进行试验研究。实践证明,切槽和压裂协同措施是一种较好的增透工艺,在高突、低透矿井具有很好的应用效果。     

CO_2切槽定向致裂机理实验研究

基于CO_2致裂理论和实践,结合切槽定向爆破方法,提出了CO_2切槽定向致裂技术,定性分析了CO_2切槽定向致裂机理,开展了CO_2切槽定向致裂实验。结果表明:在CO_2致裂过程中,切槽产生了应力集中和孔壁裂纹抑制2个力学效应,再加切槽对裂纹方向的引导作用,在三者共同影响下,使裂纹沿着设计方向起裂和扩展,从而实现CO_2致裂裂纹的定向控制。     

深井巷道底鼓机理及切槽控制技术分析

为了确定水平应力对深井软岩巷道底鼓的影响,采用数值模拟软件FLAC^3D对不同岩性、不同侧压系数的巷道变形破坏情况及底板切槽深度对巷道变形的影响进行了研究.结果表明,岩性较弱时,侧压系数对巷道变形影响较大,侧压系数小于1时,巷道顶板下沉量较大,侧压系数大于1时,两帮变形量及底鼓量较大,且侧压系数越大,两帮变形量及底鼓量越大.底板垂直切槽技术能有效减少巷道底鼓量和顶底移近量,切槽深度为巷道宽度一半时,巷道稳定性最好.     

不同切槽孔方向爆生裂纹扩展行为试验与分析

为研究炮孔不同切槽方向对爆生主裂纹动态扩展行为的影响,采用数字激光动态焦散线实验系统,研究了5种不同切槽方向时爆生裂纹扩展及相互影响规律。研究结果表明:1切槽方向夹角角度不同,爆生主裂纹的扩展轨迹有明显差异。2切槽方向夹角度数越大,则在爆生主裂纹扩展中期裂纹扩展速度越大。3切槽方向夹角为90°,135°,180°试件的爆生主裂纹尖端KdI会出现第2次峰值。