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深孔爆破构造裂隙卸压技术研究

煤炭科学技术 2015年第7期43卷 55-59页

作者：杨胜江李正杰娄金福山西潞安矿业(集团)有限责任公司潞宁煤业有限责任公司山西忻州034000 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为解决坚硬顶板大采高工作面停采后的超前应力动态前移,造成前方巷道变形严重的难题,探讨了超前支承压力动态前移的规律以及断层构造应力的分布特征,认为加大巷道保护煤柱尺寸未能有效缓解前方巷道变形。通过对断层附近应力重新分布规... 详细信息

为解决坚硬顶板大采高工作面停采后的超前应力动态前移,造成前方巷道变形严重的难题,探讨了超前支承压力动态前移的规律以及断层构造应力的分布特征,认为加大巷道保护煤柱尺寸未能有效缓解前方巷道变形。通过对断层附近应力重新分布规律和顶板深孔爆破前后应力分布特征的对比分析,提出解决停采后前方巷道围岩失稳的新技术,即深孔爆破构造裂隙卸压技术。结果表明:工作面前方一定距离深孔爆破人为构造裂隙能够有效阻断超前支承压力的前移,卸压炮孔到总回风下山的保护煤柱宽度41 m超出爆破本身的最大影响距离40 m,与不采取卸压措施相比,在炮孔前方40 m处应力降低了11%,能够保证巷道的稳定。深孔爆破构造裂隙卸压技术为解决超前应力带来的巷道围岩失稳提供了一种新的思路和方法。

关键词：超前支承压力深孔爆破构造裂隙围岩稳定性

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深孔爆破弱化坚硬顶板不耦合系数研究

煤矿开采 2009年第1期14卷 20-21,4页

作者：徐刚刘全明天地科技股份有限公司北京100013

深孔爆破弱化坚硬顶板的爆破参数直接影响弱化效果,在爆破参数中,不耦合系数影响破碎区和裂隙区半径的大小。当不耦合系数太大时,炮孔壁初始压力太小,影响爆破效果;不耦合系数太小时,炸药能量都损失在破碎区,不能形成较大的裂隙区,也影... 详细信息

深孔爆破弱化坚硬顶板的爆破参数直接影响弱化效果,在爆破参数中,不耦合系数影响破碎区和裂隙区半径的大小。当不耦合系数太大时,炮孔壁初始压力太小,影响爆破效果;不耦合系数太小时,炸药能量都损失在破碎区,不能形成较大的裂隙区,也影响爆破效果。因此,需要针对合理的不耦合系数进行深入的研究。

关键词：深孔爆破不耦合系数裂隙区

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深孔爆破冲击充填体损伤与控制研究

深孔爆破冲击充填体损伤与控制研究

作者：刘宏颖华北理工大学

学位级别：硕士

工程爆破中,爆破冲击造成的损伤及损伤控制一直是研究的重要课题,相对于静荷载造成的损伤,爆破产生的动态破坏影响更加显著。其中采用阶段空场嗣后充填法的矿山在二步回采过程中爆破对充填体矿柱产生的动态效应会诱发其失稳破坏,因此研... 详细信息

工程爆破中,爆破冲击造成的损伤及损伤控制一直是研究的重要课题,相对于静荷载造成的损伤,爆破产生的动态破坏影响更加显著。其中采用阶段空场嗣后充填法的矿山在二步回采过程中爆破对充填体矿柱产生的动态效应会诱发其失稳破坏,因此研究爆破后充填体矿柱的损伤情况并依据损伤情况优化爆破参数,可以有效的控制矿柱的损伤程度,减少爆破危害。依托于中关铁矿的矿山开采项目,对矿山的岩体地质、水文等地质条件进行实地调查与分析,结合深孔爆破的理论研究,应用GDEM软件对地下落矿过程中爆破对充填体矿柱损伤情况进行分析。应用选取的爆破参数建立GDEM深孔爆破模型,探究充填体矿柱内部的振速及应力衰减规律,同时应用损伤因子分析充填体与矿房在爆破过程中的损伤演化规律。模拟得出结论,X方向的冲击明显大于Y、Z方向;三个炮孔爆破产生了应力波的叠加,使得爆破振速与应力冲击变大,对充填体的破坏更大;矿房与充填体矿柱之间存在一条天然的缝隙,导致交界面处发生了明显的应力与振速的衰减,应力波在交界面处被大量反射;3号孔爆破对充填体产生的损伤最大。依据深孔爆破的损伤研究,模拟不同边孔距、炮孔直径情况下充填体的损伤情况及矿石的爆破效果,可知随着边孔距的减小、孔径的增大,充填体损伤深度增大;引入边孔距/孔径的值η,拟合装药系数为0.5、0.75、1情况下η与损伤深度的相关曲线,得到不同孔径下允许的边孔距范围。因此通过模拟结果选取最优的爆破参数,得出结论合理的爆破参数能够在保证充填体稳定的情况下得到最好的矿石爆破效果。图47幅;表6个;参63篇。

关键词：深孔爆破损伤因子 GDEM 边孔距/孔径参数优化

深孔爆破预裂顶板及其对综放面初采期矿压与瓦斯影响规律的研究

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深孔爆破预裂顶板及其对综放面初采期矿压与瓦斯影响规律的研究

作者：侯永鹏太原理工大学

学位级别：硕士

我国煤炭资源储量丰富,坚硬顶板煤层较多。厚硬顶板的存在严重威胁采煤工作面的安全生产,特别是在初采期间,顶板完整性较好,在短期内不会自行垮落,使得初次来压步距加大。一旦顶板大面积垮落,采空区瓦斯瞬间涌出,极易造成顶板和瓦斯事故... 详细信息

我国煤炭资源储量丰富,坚硬顶板煤层较多。厚硬顶板的存在严重威胁采煤工作面的安全生产,特别是在初采期间,顶板完整性较好,在短期内不会自行垮落,使得初次来压步距加大。一旦顶板大面积垮落,采空区瓦斯瞬间涌出,极易造成顶板和瓦斯事故,轻则设备损坏,重则人员伤亡。因此,使坚硬顶板提前垮落,从而避免顶板事故及瓦斯事故的发生得到了人们的高度重视。本文研究了采用深孔爆破技术对坚硬顶板进行预裂使其提前垮落的理论与技术,对深孔爆破岩石破碎基础理论进行了探讨,利用ANSYS/LSDYNA和UDEC软件分别对岩石爆破裂隙扩展和顶板初次断裂步距进行了模拟分析,并以大阳煤矿3404综放工作面为工程背景,设计和实施了爆破方案,并对深孔爆破预裂顶板改善综放面初采期顶板初次来压和瓦斯治理效果进行了实测分析。得出了以下主要结论:(1)确定了岩石爆破的相关参数。通过理论计算,得出岩石爆破形成的破碎区半径为38.5cm,裂隙区半径为195cm。利用ANSYS/LS-DYNA3D软件对岩石爆破后的裂隙扩展进行了数值模拟,得出岩石爆破形成粉碎区半径为39.5cm,裂隙区半径约为185cm。数值模拟结果同理论计算结果基本一致。(2)深孔爆破使顶板由固支梁结构变为悬臂梁结构,使顶板初次垮落步距减小。利用UDEC数值软件,对顶板在预裂条件下和非预裂条件下的初次垮落步距进行了模拟,结果表明:预裂爆破使顶煤的初次垮落步距减小了6.0m,直接顶初次垮落步距减小了9.6m,老顶初次来压步距减小了12.0m。(3)同一钻孔爆破前后进行窥视,爆破前钻孔壁比较完整,爆破后钻孔壁出现了较多的裂缝,证明爆破对顶板岩石起到了有效的预裂作用。(4)现场实测表明,与未进行预裂措施的3303工作面相比,3404综放面顶煤初次垮落步距和老顶初次来压步距分别提前了8m和11m;初次来压期间支架动载系数最小1.03、最大1.26,平均1.10。说明采取顶板预裂后,顶板初次来压期间,采场支护是安全的。(5)深孔预裂爆破能有效预防工作面初采期间瓦斯超限问题。初采前对顶板进行爆破预裂,使顶煤煤岩体内原生裂隙扩张,并产生新的裂隙,破坏了顶板的完整性,明显减小了顶煤的初次垮落和老顶的初次来压步距,减小了采空区的悬顶面积,使顶层辅助回风巷提前发挥作用,有利于工作面通风管理,降低了工作面和上隅角瓦斯浓度,确保了初采期间工作面的安全生产。(6)对高位钻孔瓦斯抽采浓度和抽采纯量的变化进行了实测分析,结果表明:高位钻孔瓦斯抽采浓度和抽采纯量的变化与顶板活动规律一致,说明预裂顶板使顶板岩层产生裂缝,并且老顶岩层提前断裂来压,导致大量瓦斯被高位钻孔抽出是初采期间工作面和上隅角瓦斯浓度降低的原因之一。

关键词：坚硬顶板深孔爆破垮落步距瓦斯抽采

深孔爆破卸压抽采煤巷消突技术在宣东二矿的应用

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煤矿安全 2012年第11期43卷 121-124页

作者：孟杏莽贾凯军张德成冀中能源张家口矿业集团河北张家口075100 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学江苏徐州221008

针对冀中能源张家口矿业集团宣东二矿煤与瓦斯突出危险性大,煤巷掘进慢,采掘接替紧张的状况,在该矿209区域采用了深孔爆破卸压抽采煤巷消突技术。结果表明:该技术对于宣东二矿防治煤与瓦斯突出、提高煤巷掘进速度(月进尺由34 m提高到70 ... 详细信息

针对冀中能源张家口矿业集团宣东二矿煤与瓦斯突出危险性大,煤巷掘进慢,采掘接替紧张的状况,在该矿209区域采用了深孔爆破卸压抽采煤巷消突技术。结果表明:该技术对于宣东二矿防治煤与瓦斯突出、提高煤巷掘进速度(月进尺由34 m提高到70 m以上)、缓解采掘接替紧张、构建安全矿井等方面发挥了重要作用。

关键词：深孔爆破卸压煤与瓦斯突出抽采煤巷掘进

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深孔爆破弱化坚硬顶板参数优化分析

煤矿开采 2010年第1期15卷 26-28,34页

作者：张学亮贾光胜徐刚煤炭科学研究总院开采设计研究分院北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

论述了坚硬顶板的危害,指出深孔爆破可弱化坚硬顶板并说明其特点。重点分析了钻孔长度、钻孔间距、钻孔直径、封孔长度4个对深孔爆破影响最大的参数及装药结构和对深孔爆破的影响及其参数优化范围。实际应用表明参数优化范围是可行且有... 详细信息

论述了坚硬顶板的危害,指出深孔爆破可弱化坚硬顶板并说明其特点。重点分析了钻孔长度、钻孔间距、钻孔直径、封孔长度4个对深孔爆破影响最大的参数及装药结构和对深孔爆破的影响及其参数优化范围。实际应用表明参数优化范围是可行且有效的。

关键词：深孔爆破坚硬顶板参数优化

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深孔爆破技术在不规则台阶中的应用

工程爆破 2019年第2期25卷 38-44页

作者：周咸领于绪杰赵君王维良丁高宋艺云陈明明福建省福宁建设集团有限公司福建宁德352000 浙江恒荣建设工程有限公司浙江宁波315800 中国矿业大学外国语言文化学院江苏徐州221008

为了解决废弃矿区垦造水田工程,存在采矿遗留高度3～10 m不规则台阶的问题。且因为工期紧,对这些不规则台阶不能采取浅孔台阶爆破和深孔爆破相结合的方式施工。同时,低台阶开挖采取大于50 mm孔径爆破施工缺少理论依据,工程案例也较少。... 详细信息

为了解决废弃矿区垦造水田工程,存在采矿遗留高度3～10 m不规则台阶的问题。且因为工期紧,对这些不规则台阶不能采取浅孔台阶爆破和深孔爆破相结合的方式施工。同时,低台阶开挖采取大于50 mm孔径爆破施工缺少理论依据,工程案例也较少。为此,根据以往经验和参考多边界石方爆破药量计算原理并结合现有钻孔设备,对不规则台阶采取梅花形布孔,用φ90 mm钻机钻孔,其中钻机无法打孔的局部位置在其后侧加密倾斜孔。采取多排深孔延时爆破技术,累计14 h一次性施工。因已购非电雷管段别有限,则利用现有雷管组网,采取分区接力的起爆网路,一次性成功爆破了高低不平的不规则台阶,除了爆堆表层2 m左右范围内有大石块,其余位置岩石破碎块度较小,爆破后无根底,达到预期效果,为后续工作创造了有利条件。

关键词：深孔爆破不规则台阶多边界石方原理低台阶松动爆破

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深孔爆破一次成井炮孔堵塞理论研究及应用

深孔爆破一次成井炮孔堵塞理论研究及应用

作者：刘冰川中南大学

学位级别：硕士

深孔爆破一次成井是一种安全、高效、低成本的天井掘进技术。该技术的主要特点是将炮孔分成若干分层装药,分层和炮孔两端之间充填合适的炮泥长度,各分层采用微差一次爆破成井。炮孔堵塞长度是深孔爆破一次成井设计的重要参数之一,为合... 详细信息

深孔爆破一次成井是一种安全、高效、低成本的天井掘进技术。该技术的主要特点是将炮孔分成若干分层装药,分层和炮孔两端之间充填合适的炮泥长度,各分层采用微差一次爆破成井。炮孔堵塞长度是深孔爆破一次成井设计的重要参数之一,为合理确定堵塞长度,提高深孔爆破一次成井爆破质量,本文针对深孔爆破一次成井炮孔堵塞问题开展了系统与深入研究,取得了以下研究成果：(1)基于炮孔堵塞物的作用机理、弹塑性力学理论以及堵塞物作为散体的特性,深入研究堵塞物的压缩过程,建立了爆炸载荷作用下堵塞物变形量的计算模型。(2)从动能定理着手,基于堵塞物压缩变形量的计算理论,分析了炮孔堵塞物压缩和运动过程中的能量传递,同时结合深孔爆破一次成井存在的上端、中间和下端三种堵塞情况,基于炮孔堵塞物的抛出时间与岩石介质破碎时间的关系,提出了深孔爆破一次成井堵塞理论。(3)运用ANSYS/LS-DYNA三维非线性动力有限元软件,对不同堵塞长度下深孔爆破一次成井的爆炸应力波传播规律与成腔过程进行了数值模拟研究,得到了单元有效应力分布云图、节点时间-加速度历程曲线,数值分析结果为完善深孔爆破一次成井堵塞理论提供了借鉴。(4)结合三道庄地质条件数据及炮孔偏斜、分层位置等因素选取实际堵塞长度,形成深孔爆破一次成井爆破方案,取得了深孔爆破一次成井试验的成功,从而验证了堵塞理论的正确性,为深孔爆破一次成井技术提供了一定的指导意义。

关键词：深孔爆破一次成井炮孔堵塞变形量堵塞理论数值模拟工程试验

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深孔爆破在煤矿砂岩顶板中的应用研究

深孔爆破在煤矿砂岩顶板中的应用研究

作者：刘阳安徽理工大学

学位级别：硕士

随着国民经济建设的不断发展,岩石爆破技术在水利水电、矿山、交通等各个领域获得了广泛应用,并且产生了巨大的经济效益和社会效益;与此同时,随着爆破理论研究的不断深入,我们对于岩石爆破机理的研究虽然取得了可喜的进展,但是我们知道... 详细信息

随着国民经济建设的不断发展,岩石爆破技术在水利水电、矿山、交通等各个领域获得了广泛应用,并且产生了巨大的经济效益和社会效益;与此同时,随着爆破理论研究的不断深入,我们对于岩石爆破机理的研究虽然取得了可喜的进展,但是我们知道岩石爆破机理是一个极其复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟,特别是随着煤层开采条件越来越复杂,煤层厚岩顶板随之增多,严重威胁煤矿开采安全,通过对深孔爆破在煤层砂岩顶板中的应用研究,对工程实践有一定的指导意义。本文以淮南矿区煤层砂岩顶板为工程背景,以理论分析为手段,本文以顶板砂岩作为研究对象,根据现有的岩石爆破理论,分析岩石爆破破碎的三种原理假说以及深孔内部爆破作用机理,以柱状装药下的爆炸荷载为基础,对柱状爆破岩石压碎圈与裂隙圈半径进行计算,并且指出在深孔爆破时要考虑地应力的影响。对当前比较常用的计算炮孔不耦合装药孔壁压力公式进行列举;在损伤力学研究的方法的基础上,对当前存在的爆破损伤判据进行总结和分析;在理论的基础上,将深孔爆破技术应用在煤矿砂岩顶板中进行现场应用研究,深孔爆破技术主要是工作面超前深孔爆破强制放顶技术,通过两个淮南矿区现场工程实例应用,验证深孔爆破技术的可行性和合理性。结果表明：深孔爆破技术在淮南矿区取得较好的效果。本文利用的深孔爆破技术,可以在爆破参数设计时起到参考作用,同时该技术方法可以为类似工程提供借鉴和参考。

关键词：砂岩顶板深孔爆破应用研究强制放顶