基于“气-液-酸”综合预裂煤层坚硬夹矸技术

针对工作面煤层坚硬夹矸预裂问题,结合小保当煤矿112201超长综采工作面局部出现的大范围硬岩夹矸层,突破了单一煤层预裂技术手段的局限性,提出“气-液-酸”综合作用于煤层的夹矸预裂技术,含高压水射流割缝技术、二氧化碳预裂技术及酸液软化技术。通过对“气-液-酸”综合预裂技术的原理及工艺进行研究,确定了高压水射流割缝工艺、二氧化碳预裂及酸液软化工艺,设计了350m长工作面局部大范围硬岩夹矸的“气-液-酸”综合预裂试验方案。现场试验结果表明：方案实施后,采煤机截割效率及日产能明显提高,截齿消耗量大幅下降,日产能达到4万吨,较方案实施前提高了35%,吨煤截齿消耗量下降到40个,下降幅度达到50%,吨煤油脂消耗量降低了29.4%。该破碎过程由高压水射流割缝-气体爆破-酸液软化按一定工艺组成,具有定向作用,破碎网络可控性好,对工作面煤层顶底板免扰动,保证了综采面的安全及截割效率。为工作面煤层坚硬夹矸预裂提供了一种新的技术手段。     

基于“气-液-酸”的综合预裂煤层坚硬夹矸技术

针对工作面煤层坚硬夹矸预裂问题,结合小保当煤矿112201超长综采工作面局部出现的大范围硬岩夹矸层,突破了单一煤层预裂技术手段的局限性,提出"气-液-酸"综合作用于煤层的夹矸预裂技术、含高压水射流割缝技术、二氧化碳预裂技术及酸液软化技术。通过对"气-液-酸"综合预裂技术的原理及工艺进行研究,确定了高压水射流割缝工艺、二氧化碳预裂及酸液软化工艺,设计了350 m长工作面局部大范围硬岩夹矸的"气-液-酸"综合预裂试验方案。现场试验结果表明:方案实施后,采煤机截割效率及日产能明显提高,截齿消耗量大幅下降,日产能达到4×10~4 t,较方案实施前提高了35%,吨煤截齿消耗量下降到40个,下降幅度达到50%,吨煤油脂消耗量降低了29.4%。该破碎过程由高压水射流割缝-气体爆破-酸液软化按一定工艺组成,具有定向作用,破碎网络可控性好,对工作面煤层顶底板免扰动,保证了综采面的安全及截割效率。为工作面煤层坚硬夹矸预裂提供了一种新的技术手段。     

坚硬厚夹矸复合煤层安全高效开采关键技术研究

协庄煤矿为提高坚硬厚夹矸复合煤层工作面单产,开展了坚硬厚夹矸复合煤层安全高效开采关键技术研究,首先调研国内外同类煤层开采情况,确定了合理的采煤方法及开采工艺。本文针对确定的开采工艺将设备进行改造升级,提高三机对现场的适应性,使其发挥最大效能,同时对工作面通风方式、综合防尘体系的建立进行了研究,创造了较大的经济效益和社会效益。     

深孔预裂爆破在综采工作面过细砂岩断层构造带的应用

本文针对突出煤层综采工作面回采过程中遇断层构造造成煤层上移(或下移)、工作面前方出现大范围坚硬岩石(细沙岩),严重影响采煤机割动,且采空区煤层有自然发火等问题,采用深孔预裂爆破弱化坚硬岩石技术,使工作面前方细砂岩体弱化、松动,利于综采煤机割动。     

镐型截齿对含不同分布夹矸层煤岩的截割过程研究

在采用综合机械化采煤设备进行煤炭开采时,由于煤岩中常随机分布有厚度较小、硬度较高的夹矸层,而导致采煤机镐型截齿使用寿命大大缩短。为揭示夹矸层对镐型截齿截割煤岩过程的影响,在分析镐型截齿截割煤岩过程、假设夹矸层在煤岩中的分布情况的基础上,将Pro/E建立镐型截齿及煤岩模型导入LS-DYNA完善后,设定材料属性及边界条件,修改K文件后,分别模拟镐型截齿截割不同分布夹矸层的煤岩。模拟结果与理论计算结果共同表明夹矸层厚度、位置、层数对镐型截齿截割煤岩过程中截割力的影响规律。研究结论为采煤机采煤工艺的确定、镐型截齿的选用与设计及采煤机其他部件性能参数的设计提供理论依据。     

综放工作面快速过断层方法——预掘爆破巷

断层是影响采煤工作面实现正常回采的一个重要因素.为解决1152综放工作面所遇落差为3.6m正断层的快速过断层问题,经深入研究分析,在该工作面运输巷预掘爆破巷,然后对巷道两帮坚硬岩石进行打眼、松动爆破,提前对影响工作面推进范围内的岩石进行处理.现场实践表明,消除了坚硬底板岩石对工作面正常推进的影响,实现了综放工作面快速过断层.     

夹矸煤层条件下硬岩掘进机刀盘结构优化

为更准确地获得硬岩掘进机在夹矸煤层掘进过程中刀盘的受力情况,基于EDEM软件建立岩层夹矸模型,并联合ANSYS有限元分析软件对刀盘截割不同岩石工况进行受载分析,并采用ANSYS软件的Design Explorer模块对刀盘结构参数进行优化设计.研究结果表明,随着夹矸层比例的增大,硬岩掘进机刀盘承受的载荷越大,即需要提供的驱动载荷越大;随着夹矸层位置越靠近刀盘中心,硬岩掘进机刀盘承受的载荷越小,即需要提供的驱动载荷越小.通过优化设计使得刀盘最大等效应力比优化前应力值降低了77.3%;其最小寿命比优化前提高了85.6%,在很大程度上可以确保刀盘的安全使用性能.研究结论更好的模拟硬岩掘进机实际掘进时可能会遇到的多种复杂地质条件工况,解决传统分析时截割岩石属性单一等问题,为硬岩掘进机刀盘设计和改进提供依据.     

大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用

新疆焦煤集团2130平硐煤层大倾角煤层顶板坚硬,易形成大面积悬露,严重影响矿井安全生产,本文运用物理相似材料模拟实验和三维数值模拟研究手段,分析研究了坚硬顶板预爆破弱化项板变形破坏规律,并结合坚硬顶板深孔超前预爆破机理,提出了"非等长多炮孔、非均匀大药量、高层位低震动"坚硬顶板超前爆破弱化方法,实现对坚硬顶板进行控制性处理,降低项板强度,消除顶板大面积悬露和冒落产生的冲击性矿压显现和由此导致的工作面围岩灾变隐患.     

厚煤层分层开采托夹矸技术实践与探讨

针对厚煤层分层开采处理夹矸的难题,通过现场观测和理论分析的手段,采用厚煤层分层开采过程中顶板铺网的技术措施处理夹矸,选择合理的作业方式,实现了夹矸煤层综采工作面的高效回采。实践表明:采用该措施防治了工作面回采过程中冒顶事故频发,有效提高了煤炭质量,提高了综采工作面单产水平,取得了较大的经济和社会效益。     

错层位巷道布置夹矸对顶煤冒放性研究

为解决厚煤层错层位巷道布置下夹矸对顶煤冒放性的影响问题,采用理论推导和数值模拟的方法,研究在错层位巷道布置下工作面支承压力对夹矸破坏程度的影响以及夹矸对顶煤冒放性的影响导致顶煤冒放的难易程度.结果表明:厚煤层错层位巷道布置取消了区段保护煤柱,首采工作面和接续工作工作面连接成整体.随着接续工作面的不断增加导致发挥作用的关键层位置提高,使工作面支承压力增大,同时使夹矸的承载增大.与传统巷道布置相比,错层位巷道布置下工作面支承压力对夹矸破坏剧烈,夹矸破坏充分,顶煤冒放性较易,进一步推出错层位巷道布置下煤层中夹矸的断裂步距缩小,煤层中夹矸的临界厚度增大.     

复杂环境条件下的逐孔松动爆破技术试验研究

采用逐孔松动爆破方法解决复杂环境条件下土石方爆破对振动、飞石等危害有严格要求的难题,并在小径湾华润大学土石方爆破开展现场试验研究.依据爆破方案、岩体工程条件与周围环境,合理选择爆破参数和装药结构,计算确定了孔间微差时间和排间微差时间,采用电子雷管V形爆破网络起爆.试验结果表明,采用电子雷管逐孔松动爆破方法,显著降低了爆破振动,现场无飞石,爆堆规整,能适用周边环境复杂的土石方爆破.     

高压水射流螺旋式切槽辅助松动爆破模型

基于水射流独特的切割优势提出了高压水射流螺旋式切槽辅助松动爆破的新方法,实验研究了高压水射流切割煤岩体所形成缝槽的断口形貌并建立了其几何模型.在此基础上,基于断裂力学理论同时结合Westergaard方法,确定了复变函数,进而推导出爆生气体准静态作用下射流螺旋切槽孔的应力场公式,得到了射流螺旋切槽孔缝槽尖端应力强度因子计算公式,并分析了高压水射流切槽辅助松动爆破松动效应.最后,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对该模型进行了验证,结果符合较好.     

拆除爆破中墙体剪切坍塌模型及力学判据研究

提出了墙体剪切坍塌破坏的结构模型,从能量观点出发,结合对模型的分析给出了墙体爆破缺口的实用计算方法.通过对拆除爆破中墙体发生剪切坍塌的力学条件分析,给出了墙体剪切长度的计算公式.上述研究为拆除爆破中运用延时爆破改变楼房的破坏机制,控制坍塌姿态提供了理论依据.图2,表2,参6.     

掏槽方式对光面爆破效果的影响研究

基于光面爆破施工方法,设计了甘肃北山坑探设施项目光面爆破的爆破参数。进而,着重研究了掌子面掏槽方式对光面爆破效果的影响。针对相同的地质条件、围岩及爆破耗材条件下,分别设计了直眼掏槽、单楔形掏槽、双楔形掏槽共计三种掏槽方式。进一步地实施了在不同掏槽方式下光面爆破的施工,获得了直眼掏槽方式更有利于爆破的硐室成型;而单楔形和双楔形掏槽更有利于岩石的破碎及岩渣抛掷。同时,需指出的是,钻爆施工涵盖多种不同的爆破参数,影响因素众多,此爆破试验获取的爆破数据仅仅是对不同掏槽方式的初步探索。研究可对后续工程开挖提供相应的试验数据与理论支撑,其对于深部地下工程的爆破开挖及高放废物的深地质处置,有一定的理论指导意义。     

中国北方石炭系高岭石夹矸成分和性质

研究了中国北方石炭系高岭石夹矸的矿物组成和化学成分：主要矿物是高岭石，占９０％以上，化学成分近似于高岭石的理论成分；分析了该层夹矸在不同温度煅烧后的矿物化特征；得出了北方石炭系高岭石夹矸是优质高岭石矿产资源，是生产铝盐和Ａ型分子筛的优质无机化工原料的结论。     

岩巷掘进中深孔爆破中的掏槽和光爆问题

结合岩石爆破破碎理论、模型试验和工程实践 ,对岩巷掘进中深孔光爆几个较为关键的技术问题 ,特别是掏槽爆破和光面爆破进行了较为细致地分析和研究 ,推荐了较为合理的掏槽形式和掏槽参数、光爆装药和光爆参数 ,提出了较为合理的起爆延迟间隔时间     

钢筋混凝土筒形结构物拆除爆破问题的研究

本文讨论钢筋混凝土筒形结构物拆除爆破切口参数设计问题。其爆破拆除过程可以分为三个阶段:切口施爆露出钢筋,露出的钢筋失稳破坏;承载面断裂。为满足后两者的要求,切口参数设计应进行钢筋失稳条件的计算和承载面断裂及宏观运动条件的计算,根据提出的力学模型,本文给出算例,与实际情况相吻合。     

切割爆破在城市控制爆破中的应用

在城市控制爆破技术中，切割爆破是应用的主要手段。从单体薄砖的切割爆破入手，以循序渐进的方式探讨了切割爆破的相关理论和技术，并对建筑物爆破拆除工作提出了相应的力合成简化分析方法。     

金属型材线型聚能爆炸切割试验与数值模拟研究

对于金属结构物的线型聚能切割爆破,主要是利用线型聚能切割器切割金属型材。通过试验研究了线型聚能切割器对不同厚度钢板、角钢、槽钢和工字钢的切割能力,探讨了切割器设置问题,分析了起爆点对聚能切割器切割能力的影响问题。研究发现线型聚能切割爆破装药量仅为外部药包爆破的几分之一至几十分之一;聚能切割装药可根据炸断线的要求,可以方便地加工成所要求的形状且能够实现理想的切割断面和理想的切口方向,但是起爆点位置对切割效果的影响较大。论文的结论对于切割器选型和爆破方案的设计具有指导意义。     

公路工程石方路堑的爆破施工技术

通过002线K7 220～K7 370段路堑全断面一次性爆破成型的施工实践,总结了深孔微差松动爆破和预裂爆破相结合施工的参数设计、网络设计等路堑爆破的施工经验。