12408工作面切顶卸压沿空留巷技术研究与应用

针对屯兰矿12408轨道巷支护困难、变形严重等问题,提出采用切顶卸压技术进行沿空留巷,在切顶后将12408轨道巷,划分为超前工作面100 m、留巷段和留巷段架后三段分别采取不同方式进行支护。对切顶卸压后50 d内,12408轨道巷道表面位移监测结果表明:巷道顶底板和两帮位移量最大值分别为111.89 mm和91.12 mm,能够满足下一工作面正常使用要求。     

起爆方式对线性聚能装药射流形成的影响

以工程中常用的柔性切割器为研究对象,在不考虑端部效应的前提下,对3种起爆方式下线性聚能装药射流的形成过程进行了理论分析和数值模拟。结果表明,不同起爆方式下射流头部速度以端部面起爆最大,线起爆次之,端部点起爆在端面附近处形成的最低,但在距端面一定距离处,射流头部速度又能增大到与端部面起爆的速度相近。在射流内部,端部面起爆形成的射流在内部各点处的速度都是3种起爆方式中最大的,而端部点起爆时,则是随着距起爆点距离的增加由处处小于线起爆的射流速度分布转变到与端部面起爆相同的射流速度分布。在此基础上进一步提出3种起爆方式下线性聚能装药切割目标的数值模拟方法。     

线性聚能装药切割钢靶的数值模拟

基于非线性3D模拟软件ANSYS／LS—DYNA和LS—REPOST,用ALE算法模拟线性聚能装药射流形成以及射流对某均质钢靶切割侵彻的过程。在模拟过程中考虑到射流、空气和钢靶的流固耦合问题,故计算模型基本合理。经过计算,得到了线性聚能装药爆轰波的传播过程、射流形成过程以及钢靶切割过程的3D模拟结果,用LS—REPOST软件也得到了射流头部压力、速度和加速度变化曲线。将数值模拟和计算结果进行对比,结果令人满意、可信,3D数值模拟较以前的2D模拟更形象逼真,显示了ALE算法解决此类问题的优越性。     

双向聚能预裂爆破切割器的研制与应用

为解决普通线性聚能切割器所用炸药等问题不能满足工程中预裂和光面爆破的要求,研究了一种双向聚能预裂爆破切割器,采用廉价的低爆速工业炸药为主装炸药,以两条高爆速炸药条带动主装炸药爆轰,使主装炸药产生聚能爆轰波,利用聚能爆轰波和聚能装药的双重聚能效果产生强烈的聚能气体或金属射流。依据这种设计思想制造出以工业炸药为主体的双向聚能预裂爆破切割器,可用于预裂、光面爆破与岩石切割等。现场试验表明,双向聚能预裂爆破切割器使用方便,爆破效果显著。     

起爆方式对聚能射流影响的数值仿真研究

应用ANSYS/LS-DYNA3D有限元分析软件,采用ALE算法对在同种装药结构条件下的药型罩顶部单点起爆、顶面双环线起爆、装药面轴向外壁中心单环线起爆、三环线起爆后形成的聚能射流分别进行了数值模拟。计算结果表明,起爆方式对射流性能有着重要的影响,不同起爆方式在装药中形成不同的爆轰波形,药型罩顶部双环线起爆比单点起爆后形成的射流头部速度提高11.6%;装药面轴向外壁线起爆比药型罩顶部任何方式起爆后形成的聚能射流头部速度都低,装药面轴向外壁三环线起爆比药型罩顶部双环线起爆后形成的射流头部速度降低18%;同时进行了验证实验,仿真结果与实验结果吻合。     

采场采用聚能管爆破控顶应用研究

针对凡口矿典型难采矿体存在装药结构复杂、操作困难、作业时间长、爆后顶板破碎、松石多、易给生产带来严重的安全隐患等问题,首次采用聚能管对采场顶板进行控制爆破,利用聚能管的定向聚能作用,减少顶板的损伤破坏。试验表明,聚能管能够有效控制顶板的爆破效果,减少松石量、钻孔数量及装药量,炸药的利用效率可提高至少30%,超欠挖小于50mm,炮孔痕率大于89%,炮孔数减少20%。同时,该技术也是首次应用于采场控顶爆破,丰富了爆破理论。     

聚能切割销毁废旧炮弹

根据本次要销毁的炮弹壁较厚等特点,经方案对比与论证,选用了线性聚能切割器对其进行爆炸销毁。本文介绍了线性聚能切割器参数设计的依据,切割器外形、药型罩以及炸药种类的选择,零炸高的实现,以及起爆网路、安全警戒及安全距离的计算;同时,阐述了利用聚能切割技术销毁废旧炮弹的效果和体会。     

岩巷环向聚能及切缝爆破技术的研究

针对车集煤矿岩巷爆破中普遍存在的爆破效率低、爆破成型效果差和爆破能耗高的问题,进行了新型控制爆破技术的研究,提出了切缝药包和环向聚能药包爆破技术,并进行了基于切缝药包和环向聚能药包爆破技术的布孔设计。现场试验表明,通过爆破能量控制来缩短工序时间、增加循环进度、提高爆破质量、保障爆破安全,达到了高效低耗爆破效果,实现了岩巷快速掘进。     

常村煤矿聚能预裂爆破弱化顶板技术研究

为缩短常村煤矿S2采区S206综放面的初次来压步距,以邻近的S208综放面为工程背景,根据聚能爆破机理分析,研究出一种聚能装药结构,利用聚能爆破的特性来提高顶板预裂效果。再通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟,从应力云图、裂隙半径及压力-时间历程分析直接装药和聚能装药两种方式爆破的预裂效果,得出聚能装药爆破具有聚能效应,预裂效果更佳,更能弱化顶板,保障初采期安全。最终得出S208综放面初次来压步距为15.2m,与S206综放面相比,缩短了2.4m,提高了初采采出率,具有良好的经济价值和应用价值。     

定向爆破技术在沿空留巷中的应用

为解决平煤二矿煤层顶板坚硬而导致回采巷道围岩较难控制的问题,采用D型聚能管定向断裂爆破技术,通过理论分析定向断裂爆破技术原理、现场试验、钻孔窥视等手段,研究了D型聚能管定向断裂爆破技术对控制沿空留巷围岩变形中的积极作用,确定了平煤二矿沿空留巷中合理的爆破、装药等工艺参数,并进行了现场工业性试验。结果表明：采用D型聚能管定向断裂爆破技术可以达到定向爆破的目的,切顶预裂成缝效果良好,能够有效切断沿空留巷中的基本顶,提高巷道自身的承载力,保障动压影响期间留巷围岩稳定,提高沿空留巷支护的可靠性和安全程度,有利于安全生产,对于同类条件下矿井聚能预裂爆破参数的选择有一定的工程参考价值。