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瓦斯隧道爆破方案优化及掌子面处瓦斯运移规律研究

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爆破 2024年

作者：王贺田成林王清标孙永刘忠磊魏元津梁龙毕元甲山东科技大学安全与环境工程学院山东科技大学资源学院中铁十四局集团隧道工程有限公司中铁十四局集团有限公司中铁十四局集团第四工程有限公司

为研究高瓦斯隧道在开挖爆破后的瓦斯扩散运移规律及通风对瓦斯浓度的影响，以我国在建某瓦斯隧道为研究对象，对瓦斯条件下的隧道爆破方案进行了优化并在此基础上研究了在通风和未通风两种工况下的掌子面附近瓦斯扩散运移特征，获得了... 详细信息

为研究高瓦斯隧道在开挖爆破后的瓦斯扩散运移规律及通风对瓦斯浓度的影响，以我国在建某瓦斯隧道为研究对象，对瓦斯条件下的隧道爆破方案进行了优化并在此基础上研究了在通风和未通风两种工况下的掌子面附近瓦斯扩散运移特征，获得了掌子面附近的瓦斯扩散运移规律。研究表明：当爆破预计进尺为1.2m，不耦合系数设定为0.76时，炮孔残留率和炮孔利用率均在90%以上，超挖控制效果较好；数值模拟表明，未通风条件下，隧道掌子面处拱顶和拱腰附近瓦斯积聚现象严重，瓦斯浓度接近30%，瓦斯状态稳定后距离掌子面7m范围内瓦斯浓度较高，7m以外的区域瓦斯浓度变化梯度较小；在通风30s左右瓦斯浓度均可降到安全范围内，但风筒异侧的拱脚和拱腰处容易发生瓦斯积聚现象，尤其是拱脚处的瓦斯积聚现较明显，瓦斯浓度接近20%，风筒同侧的拱脚处存在通风盲区，瓦斯小范围积聚，浓度在5%左右，应该加强对上述区域的监测和防治；现场实测瓦斯浓度分布及瓦斯影响范围与模拟结果较为一致，研究结果可为类似瓦斯隧道爆破施工及通风优化提供参考依据。

关键词：瓦斯隧道爆破优化数值模拟瓦斯运移通风效果

添加复合稀释剂的低爆速乳化炸药的制备及性能

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工程爆破 2024年第2期30卷 132-139页

作者：何志伟李志远周汉红岳嘉伟张功震程维卢朝喜安徽理工大学化工与爆破学院安徽淮南232001 武汉市公安局治安管理局武汉430077 山东北方民爆器材有限公司山东淄博255208

以玻璃微球和滑石粉共同作为稀释剂制备一种低爆速乳化炸药。观察不同质量分数的玻璃微球和滑石粉对乳化炸药形貌的影响,并对乳化炸药的爆速、猛度、空中爆炸冲击波压力及储存稳定性进行测试。实验结果表明,随着滑石粉质量分数的增加,... 详细信息

以玻璃微球和滑石粉共同作为稀释剂制备一种低爆速乳化炸药。观察不同质量分数的玻璃微球和滑石粉对乳化炸药形貌的影响,并对乳化炸药的爆速、猛度、空中爆炸冲击波压力及储存稳定性进行测试。实验结果表明,随着滑石粉质量分数的增加,乳化炸药的形貌由乳胶状逐渐向颗粒状转化,爆速呈线性下降,对玻璃微球质量分数为5%、10%、15%的乳化炸药,测得最低爆速分别为3440、2740、2188 m/s。而随着滑石粉质量分数的增加,猛度、空中爆炸冲击波峰值超压均呈非线性下降,当滑石粉控制在一定量时,冲击波正压作用时间变化不大,乳化炸药储存稳定性较好。这种低爆速乳化炸药成本低廉、爆轰性能可调、储存稳定性好,具有较好的实用性。

关键词：低爆速乳化炸药玻璃微球滑石粉爆轰性能储存稳定性

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新巨龙煤矿煤层大巷冲击地压防治技术

煤炭工程 2024年第6期56卷 89-95页

作者：白光超贾海宾卢绪涛赵荣学山东新巨龙能源有限责任公司山东能源集团鲁西矿业有限公司

针对新巨龙煤矿3303工作面回采末期开采扰动对煤层大巷产生的冲击地压风险，采用微震监测分析了开采期间工作面超前煤岩体破裂的分布和演变规律，理论分析了大巷保护煤柱区应力分布形态，数值模拟分析了工作面开采前后大巷煤柱区应力分... 详细信息

针对新巨龙煤矿3303工作面回采末期开采扰动对煤层大巷产生的冲击地压风险，采用微震监测分析了开采期间工作面超前煤岩体破裂的分布和演变规律，理论分析了大巷保护煤柱区应力分布形态，数值模拟分析了工作面开采前后大巷煤柱区应力分布特征及煤层大巷在工作面采动影响下的应力分布及演变规律，阐述了新巨龙煤层大巷区域冲击地压发生机理。研究表明：大巷保护煤柱区域应力呈“马鞍形”分布，受工作面采动影响，应力与超前支承压力叠加逐渐增大。工作面回采末期，采空区连通范围增大也导致支承压力峰值增大。3303工作面超前支承压力影响范围约为180 m,工作面距大巷小于180 m时，受采动垂直应力影响较明显，巷道帮部冲击风险增强。此外，通过优化3303工作面终采线位置，采取巷道加强支护、巷道煤体卸压及顶板爆破卸压等针对性防治方案，工作面回采末期大巷区域矿震少且能量低，冲击地压防治效果显著。

关键词：煤层大巷冲击地压微震监测数值模拟灾害防治

复杂金属矿床高效低贫损上向水平分层充填采矿方法

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矿业研究与开发 2024年第6期44卷 1-9页

作者：胡松涛朱明德山东黄金矿业科技有限公司山东济南250100 山东黄金集团有限公司深井开采实验室山东莱州市261442 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

针对复杂金属矿床在开采时存在矿石贫化和损失大、采场稳定性差等难题,提出了脉内“之”字形低废采准工艺与气囊预占位成巷方法,并在此基础上研发了高效低贫损上向水平分层充填采矿方法。依托内蒙某金矿,采用现场调查和室内试验的手段... 详细信息

针对复杂金属矿床在开采时存在矿石贫化和损失大、采场稳定性差等难题,提出了脉内“之”字形低废采准工艺与气囊预占位成巷方法,并在此基础上研发了高效低贫损上向水平分层充填采矿方法。依托内蒙某金矿,采用现场调查和室内试验的手段开展了该采矿方法分层采场结构参数、预占位气囊整体结构与尺寸等方面的研究。研究结果表明,该矿山试验矿段的岩体质量指标RMR值为51~63,对应分层采场极限跨度为5.5~10.5 m。设计确定了预占位充气式气囊的整体结构,计算得到了充气式气囊的工作压力为0.2 MPa,承载能力为0.5 MPa;获得了爆破补偿空间与岩石碎胀系数的关系,确定了合理的预占位充气式气囊的跨度为2.5 m。在此基础上开展了现场工业试验,工业试验采场高4 m,宽5.5 m,长20 m。试验采场的回采结果表明,该方法二步骤采场生产能力达到150 t/d,矿石的回采率为94%,矿石贫化率为4.8%,实现了复杂金属矿床的高效低贫损开采。

关键词：复杂金属矿床分层充填法低废采准预占位气囊贫化率损失率

周边孔聚能装置间隔装药在光面爆破中的应用研究

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爆破 2024年第1期41卷 77-84页

作者：王清标王涛田成林孙永魏祥李中辉王旭李悦山东科技大学资源学院泰安271000 中铁十四局集团第四工程有限公司济南250000

隧道光面爆破工程的周边孔需要采用间隔装药方式,而大部分间隔装药方式采用“导爆索+雷管”联合起爆技术,此技术具有一定的局限性且经常发生拒爆现象。如何在保证隧道掘进效率的前提下提高光面爆破效果成为目前亟待解决的难题,从现场试... 详细信息

隧道光面爆破工程的周边孔需要采用间隔装药方式,而大部分间隔装药方式采用“导爆索+雷管”联合起爆技术,此技术具有一定的局限性且经常发生拒爆现象。如何在保证隧道掘进效率的前提下提高光面爆破效果成为目前亟待解决的难题,从现场试验方面开展相关研究,提出“聚能装置+数码电子雷管”新型联合起爆技术,将其应用于高原某隧道,通过与原始的“导爆索+数码电子雷管”联合起爆技术的爆破后效果进行对比分析。实验结果表明:对比原始技术,新技术炸药单耗降低了0.2 kg/m^(3),半孔留痕率提高了5%,平均装药时间由原来的1.3 h降为1.0 h,稳定循环进尺的同时极大降低了耗材费用,提高了隧道光面爆破效果。

关键词：隧道开挖光面爆破间隔装药联合起爆技术聚能装置

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水砂—胶结充填隔离矿柱稳定性及宽度研究

金属矿山 2024年第3期 19-28页

作者：王作鹏金爱兵孙文斌庞如顺陈帅军山东东平宏达矿业有限公司山东泰安271000 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

某嗣后充填矿山前期水砂充填泌水效果不佳,充填体富水,随着水砂充填区域增大,开采过程中顶板及上盘稳定性变差,为改善开采安全状态,改用胶结充填,水砂充填区与胶结充填区之间的隔离矿柱是保证未来采矿安全的关键。构建了侧壁承压倾斜矿... 详细信息

某嗣后充填矿山前期水砂充填泌水效果不佳,充填体富水,随着水砂充填区域增大,开采过程中顶板及上盘稳定性变差,为改善开采安全状态,改用胶结充填,水砂充填区与胶结充填区之间的隔离矿柱是保证未来采矿安全的关键。构建了侧壁承压倾斜矿柱理论分析模型,并采用FLAC3D数值模拟软件对10~15 m宽度水砂—胶结充填隔离矿柱和不同水砂充填体静水压力梯度进行了研究。研究表明:①开采扰动会使隔离矿柱内形成应力集中,且未凝固的水砂充填体会进一步增加矿柱内最大主应力;②矿柱内部应力重分布及水砂充填体水平压力使得矿柱水平变形增加,逐步产生破坏形成塑性区,10~13 m的隔离矿柱不足以保障充填体含水工况下的采场稳定性;③考虑到爆破扰动的影响,在现有富水充填情况下,建议隔离矿柱宽度为15 m;④隔离矿柱宽度15 m时,随着静水压力梯度增加,矿柱内部最大主应力和水平变形会有所增长,但塑性区未发生明显增加,15 m宽的隔离矿柱可以保障后续开采安全。

关键词：水砂充填胶结充填隔离矿柱 FLAC^(3D) 静水压力梯度

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智能爆破关键装备、器材与工程应用

智能矿山 2024年

作者：李萍丰许献磊赵国瑞李大财宏大爆破工程集团有限责任公司非煤露天矿山安全智能开采国家矿山安全监察局重点实验室中国矿业大学(北京) 山东大学湖南金聚能科技有限公司

矿产作为国家重要的开采资源，在矿石开采过程中爆破工序的作业效率和安全性对智能矿山建设的发展具有重要影响。现阶段，爆破环节存在劳动强度大、工作效率较低、自动化和智能化程度不高等问题，严重制约了智能矿山建设历程。对此，本... 详细信息

矿产作为国家重要的开采资源，在矿石开采过程中爆破工序的作业效率和安全性对智能矿山建设的发展具有重要影响。现阶段，爆破环节存在劳动强度大、工作效率较低、自动化和智能化程度不高等问题，严重制约了智能矿山建设历程。对此，本文阐述了智能爆破建设的总体目标、技术路径和发展阶段，介绍了智能爆破部分关键装备、器材，具有全面感知、自动提取、少人操作、连续作业等特点。研究成果成功应用在华润水泥肇庆大排项目，实现了爆破施工多场景、全工序感知、互联与协同的全生产链智能示范工程工业应用，取得了一定的效果，可为爆破行业转型升级注入新活力，促进采矿行业高质量发展。

关键词：智能爆破工序感知矿山全生产链价值链共享示范工程

厚及特厚煤层开采煤层大巷失稳机理及控制研究

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采矿与安全工程学报 2024年

作者：蒋邦友李文帅张宇姜良金任思安山东科技大学能源与矿业工程学院山东科技大学土木工程与建筑学院兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿北京安科兴业科技股份有限公司

为解决厚及特厚煤层开采煤层大巷稳定性控制难题，采用室内试验、现场实测及监测反馈的方法，研究了硫磺沟煤矿厚及特厚煤层采动影响下煤层大巷失稳机理，并提出了煤层大巷稳定性控制方案。结果表明，4-5煤开采期间超前测点应力在距离煤... 详细信息

为解决厚及特厚煤层开采煤层大巷稳定性控制难题，采用室内试验、现场实测及监测反馈的方法，研究了硫磺沟煤矿厚及特厚煤层采动影响下煤层大巷失稳机理，并提出了煤层大巷稳定性控制方案。结果表明，4-5煤开采期间超前测点应力在距离煤壁125 m左右时进入显著增长阶段。9-15煤开采期间，位于4-5煤采空区下方测点应力值整体处于较低水平，而位于4-5煤层采空区下方外侧的测点应力在距离煤壁175 m左右时进入显著增长阶段。厚及特厚煤层开采后，煤层大巷附近位于“应力拱”拱脚区域，多次开采扰动后，煤层大巷区域容易出现支承压力升高继而发生失稳破坏。提出了煤层大巷稳定性协同控制方案，包括优化大巷保护煤柱宽度不小于180 m、顶板岩层爆破卸压以及煤层大巷补强支护。现场实践表明，该方案能较好的控制煤层大巷稳定性。

关键词：厚及特厚煤层煤层大巷覆岩特征应力分布失稳机理稳定性控制

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深部矿井冲击地压防控技术研究

冶金与材料 2024年第1期44卷 118-120页

作者：鹿腾杨勇李宵霄焦浩山东华坤地质工程有限公司山东泰安271000

针对131102综放工作面回采期间冲击地压危险性大、安全风险高等问题,在分析冲击地压主控因素及发生判据基础上,提出通过静载、动载卸压方式进行冲击地压防控,并进行工程应用。具体通过巷道底板大直径钻孔、巷帮大直径钻孔及巷帮爆破方... 详细信息

针对131102综放工作面回采期间冲击地压危险性大、安全风险高等问题,在分析冲击地压主控因素及发生判据基础上,提出通过静载、动载卸压方式进行冲击地压防控,并进行工程应用。具体通过巷道底板大直径钻孔、巷帮大直径钻孔及巷帮爆破方式实现静载卸压;通过深孔爆破实现顶板坚硬砂岩预裂方式进行动载卸压。降低采空区顶板悬空面积及垮落时应力显现程度;依据131102综放工作面现场开采条件,对采取的冲击地压防控措施进行详细分析。工程应用后,131102综放工作面冲击地压危险性明显降低,现场取得较好应用效果。

关键词：深部开采冲击地压卸压防控措施