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矿井深部裂隙岩溶富水规律及底板突水危险性评价研究一、本文概述本文旨在深入研究和探讨矿井深部裂隙岩溶富水规律及其底板突水危险性评价。
矿井作为地下资源开采的主要场所，其安全稳定直接关系到生产人员的生命安全和企业的经济效益。
然而，由于矿井环境的特殊性和复杂性，深部裂隙岩溶富水问题成为影响矿井安全的重要因素之一。
因此，研究深部裂隙岩溶富水规律，并建立有效的底板突水危险性评价方法，对于提高矿井安全、预防突水事故具有重要的理论和实践意义。
本文首先对矿井深部裂隙岩溶富水规律进行了系统的梳理和分析，总结了影响深部裂隙岩溶富水的关键因素，包括地质构造、水文地质条件、岩溶发育程度等。
在此基础上，通过对实际矿井的深入调查和资料收集，揭示了深部裂隙岩溶富水的分布特征和演化规律。
随后，本文重点研究了底板突水危险性评价方法。
通过综合分析国内外相关研究成果，结合矿井实际情况，建立了基于多因素耦合的底板突水危险性评价模型。
该模型综合考虑了地质构造、水文地质条件、岩溶发育程度、开采扰动等多方面因素，通过定量分析和计算，得出了底板突水的危险性等级和可能发生的概率。
本文根据研究结果，提出了针对性的矿井安全防范措施和建议。
这些措施和建议旨在提高矿井深部裂隙岩溶富水区域的监测和预警能力，降低底板突水事故的发生概率，保障矿井生产的安全和稳定。
本文的研究不仅有助于深化对矿井深部裂隙岩溶富水规律的认识，也为底板突水危险性评价提供了有效的工具和方法。
本文的研究成果对于指导矿井安全生产、提高矿井防灾减灾能力具有重要的实践指导意义。
二、矿井深部地质环境分析矿井深部的地质环境是复杂多变的，其特点主要体现在构造应力、地温、水压等多个方面。
随着矿井开采深度的增加，这些环境因素对矿井生产安全的影响日益显著。
矿井深部的构造应力环境是影响裂隙发育和岩溶富水规律的重要因素。
由于地壳运动的影响，深部岩层往往发育有大量的断裂和褶皱，这些构造形态为地下水的运移和聚集提供了有利条件。
露天矿山水孔爆破机理及参数优化研究露天矿山是人类开采矿产资源的重要途径之一，而其中所涉及的爆破技术更是至关重要的一环。
而在露天矿山的爆破作业中，水孔爆破机理及参数优化则是一个备受关注的研究领域。
本文将对此主题展开深入探讨，并提供个人观点和理解，旨在为读者提供全面、深刻和灵活的理解。
1. 简介露天矿山水孔爆破机理及参数优化是指在露天矿山作业中，通过在岩体中预先钻孔并注入水进行爆破，从而实现高效的矿石破碎和提取的技术。
该技术的关键在于水的作用，以及合理的参数优化，包括炸药量、孔距、孔深、松震比等。
2. 水孔爆破机理2.1 水的作用水在爆破过程中具有多种重要作用。
水能够增加爆破作业的安全性，降低了爆破过程中产生的烟尘和振动的强度。
通过水孔的注入，能够提高岩石的抗压强度，并使其易于破碎。
水能够将爆炸能量有效地传递到岩石中，实现高效的破碎。
2.2 爆破波传播机理在水孔爆破过程中，爆炸波将通过水的传导作用在岩石中传播。
爆炸波的传播路径和速度取决于岩石的物理特性和孔隙结构。
通过合理的参数优化，可以控制爆炸波在岩石中的传播路径和速度，从而实现精确的破碎。
3. 参数优化3.1 炸药量炸药量是指在水孔爆破中使用的炸药的重量。
合理的炸药量能够提高爆破效果，但过大的炸药量可能会引发严重的安全问题。
在实际应用中，需要根据具体情况进行炸药量的优化，以平衡爆破效果和安全性。
3.2 孔距和孔深孔距是指相邻两个钻孔之间的距离，孔深则是指钻孔的深度。
合理的孔距和孔深能够保证爆破波在岩石中的传播路径和速度，从而实现精确的破碎。
过小的孔距和孔深可能导致爆破效果不佳，而过大则可能造成资源浪费。
3.3 松震比松震比是指岩石松动面积与破碎面积之比。
合理的松震比能够提高爆破效果，从而实现高效矿石的提取。
过大的松震比可能导致矿石过度破碎，从而造成资源浪费。
4. 个人观点和理解在我看来，露天矿山水孔爆破机理及参数优化是一个非常重要的研究领域。
通过深入研究水的作用和爆破波的传播机理，可以为实际应用中的爆破作业提供科学依据。
陕蒙接壤矿区深部富水工作面冲击地压机理与防治研究针对陕蒙接壤矿区深部富水工作面过富水区时矿压显现强烈和末采阶段回撤通道易出现底鼓、冒顶、片帮、压架和冲击等现象,采用案例调研、理论分析、力学实验、数值分析、工程类比、现场实测等方法,研究了陕蒙接壤矿区深部富水工作面冲击地压发生机理与防治技术,并在石拉乌素煤矿2-2上201A工作面进行应用,得到以下主要结论:(1)基于微震实测数据确定岩层断裂角、触矸角和破裂范围,结合非充分采动条件下工作面支承压力估算模型,揭示了非充分采动下陕蒙接壤矿区深部工作面支承压力分布规律。
为研究工作面冲击地压发生机理、确定超前支护范围和主回撤通道的位置提供理论依据。
(2)研究了顶板水运动规律,顶板疏水对富水区岩层物理力学性质的影响,富水区岩层损伤对原岩应力分布的影响,以及富水区疏水过程中富水区岩层和煤层应力的演化规律,揭示了陕蒙接壤矿区深部富水工作面顶板疏水诱发冲击地压机理。
疏水引起富水区岩层物理力学性质不均质损伤导致煤层局部应力集中,当该集中应力与其它应力(自重应力、支承压力等)叠加总和超过发生冲击临界值时,易诱发冲击。
(3)提出了基于应力叠加深部富水工作面冲击地压危险性预测方法。
建立诱发冲击地压因素应力增量函数估算模型,估算了采动、构造和疏水等诱发冲击地压因素应力增量函数,并在自重应力函数的基础之上叠加各个诱发冲击地压影响因素产生的应力增量估算函数,获得煤体应力,根据临界指标划分冲击危险区域和危险程度。
与现有综合指数法和可能性指数法对比,表明该方法能够量化冲击危险性预测结果。
(4)根据该地区的煤岩强度,基于防冲,研究了陕蒙接壤矿区单(双)通道快速回撤方法发生冲击的临界深度为465m。
综合考虑防冲、防灭火、经济高效等原则,提出了深部重型综采工作面长距离多联巷快速回撤方法。
该方法把撤架期间防冲作为主要因素,通过研究超前支承压力分布特征,将主回撤通道布置在支承压力峰值影响范围以外,用多条联络巷与主回撤通道连通,且联络巷提前预掘,待工作面推进到停采线位置处与工作面煤壁沟通,从而实行多头并行作业,实现工作面快速回撤。
深立井井壁破裂的力学机理及破裂预测研究
经来旺;高全臣;刘飞;牛学超
【期刊名称】《工程力学》
【年(卷),期】2006(23)3
【摘要】分析了深立井井壁破裂的力学机理,研究了深立井井壁的应力分布规律在井壁破裂预测方面的具体运用,结合混凝土井壁的强度准则和矿区地下水下降的规律,建立了立井井壁破裂的预测理论。
研究表明:立井井壁破裂的危险位置与发生破裂的具体时间与矿区地下水的沉降规律及季节的变化有密切的关系。
最后通过对具体实例的分析,验证了上述理论的正确性和适用性。
对工程现场及井壁设计均具有较大的指导意义。
【总页数】7页(P156-161)
【关键词】深立井;冻结法;井壁;破裂预测;地下水位
【作者】经来旺;高全臣;刘飞;牛学超
【作者单位】安徽理工大学;中国矿业大学北京校区力学与建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD265
【相关文献】
1.非均衡开采下立井井壁破裂机理及修复技术 [J], 邓昕
2.立井井筒水灾之井壁重复破裂的机理分析 [J], 魏玉怀;经来旺;杨仁树;李清;郝朋伟;张宏学
3.深厚表土层中立井井壁结构破裂的力学分析 [J], 梁捷;程志荣;郑忠友;晏学功
4.深厚表土中井壁结构破裂的力学机理 [J], 吕恒林;崔广心
5.卸压法治理井壁破裂的力学机理 [J], 吕恒林;崔广心
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露天煤矿深孔台阶爆破降低大块率和根底率措施探讨史特国家能源神华准格尔能源有限公司黑岱沟露天矿内蒙古鄂尔多斯 010300 摘要：目前深孔台阶爆破是露天煤矿石方剥离爆破中普遍采取的爆破方法。
然而 ,深孔台阶爆破时又普遍存在大块率偏高和残留根底等问题。
大块率是评价爆破效果的重要指标之一 ,大块率高直接影响铲装作业效率 ,增加挖掘机械设备磨损 ,同时增加二次破碎的工程量和爆破成本 ,影响矿山的生产和安全。
根底率也是评价爆破效果的重要指标之一 ,根底率偏高造成平台底面凸凹不平 ,不但影响本次爆破石方铲装 ,而且也会影响下一爆破循环正常进行。
因此 ,分析产生大块和根底的部位和原因 ,提出解决措施具有十分重要的意义。
关键词：露天煤矿深孔台阶爆破；大块率；根底率措施；一、露天煤矿深孔台阶爆破问题台阶深孔爆破是大型露天矿山常用的一种爆破工艺。
观察一个露天矿山的爆破水平，一看大块率高低，二看边帮是否整齐，三看底板是否平整。
在露天矿的生产实践中，矿岩爆破工程是一项基础性工作，也是一门实践性很强的技术。
它受到采矿工作面地质、水文以及气候变化等自然条件的影响，也受爆破设计和爆破施工等人为因素的影响。
这些影响因素在客观上给爆破施工和管理带来不利影响。
最明显的表现就是根底的产生和大块率的居高不下。
由于爆破质量的下降，将直接影响铲运设备的效率发挥，而且还会增大液压反铲的故障率，使液压反铲的配件、材料消耗增高，最终使企业成本增加。
影响爆破质量的原因很多，对一个露天矿山而言，其开采环境、岩石赋存、地质结构、台阶高度、钻孔设备甚至炸药均已确定或变化余地不大。
本文所论述的重点是通过系统分析产生根底和大块率居高不下的原因，对症下药，通过优化爆破设计和加强爆破施工过程的管理来最大程度地减少人为因素的影响，从而使爆破质量达到最优。
二、大块和根底产生的部位及原因分析2． 1 大块和根底产生的部位。
由于该露天煤矿地质复杂多变,使用的炸药种类多样,以及施工质量的原因,经观察和统计发现出现大块主要集中在下列区域:1)炮孔孔口部位(炮孔填塞段);2)最前排炮孔前上部临空面;3)孔网参数较大处;4)底盘抵抗线过大的台阶根部;5)地质构造复杂多变处,如断层、裂隙夹泥层、软硬岩结合处等;6)最后排炮孔后保留岩层的上部;7)盲炮或炸药残爆处。
预裂深孔有水爆破技术吴宪生中国水电建设集团十五局工程局西安710065【摘要】在厂房体型开挖中，由于开挖范围比原河床低，开挖预裂爆破孔中有水，为了保证开挖体型，加快施工进速，我们一次预裂爆破至设计高程，预裂孔达20-22m。
【关键词】深孔有水预裂爆破1. 工程概况积石峡水电站位于青海省循化县境内积石峡出口处，是黄河上游干流“龙青段梯级规划”的第五个大型梯级水电站，枢纽建筑物有砼面板堆石坝、左岸表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、左岸引水发电系统、坝后厂房组成。
积石峡水电站施工采用全年围堰挡水、导流隧洞和泄洪排沙底孔导流、基坑全年施工的导流方式。
坝址区厂房岩层主要为紫红色中细砂岩，砖红色泥质粉砂岩，砖红色泥铁质粉砂岩，灰色砾岩。
该层岩性软弱，力学强度较低，软弱夹层及裂隙较发育。
厂房开挖由于比原河床低，上下游围堰及左岸渗流量约500m3/h,基坑抽水压力大，同时要求工期紧，不可能采用常规的手风钻逐层爆破。
为了减轻厂房抽水的压力，同时加快施工进度，保证开挖质量，我们采用了在厂房基坑深孔预裂爆破，当预裂孔中无水时，靠炸药积压空气形成气楔，拉开岩石面，形成预裂面。
而当预裂空中有水时，无法积压空气形成气楔，而我们在积石峡水电站厂房基坑开挖中解决了预裂孔中有水不能形成预裂面的问题。
2．爆破设计在本工程中钻机采用了CM351潜孔钻，孔径105mm，炸药用2号岩石乳化炸药（Φ32-150g，药棒长17cm，作功能力≥260ml，爆速≥3.2×103m/s），导爆索采用塑料防水导爆索（爆速≥6.0×103m/s）2.1预裂孔爆破参数预裂爆破参数表1注：△底表示孔底0.8m线装药量，△顶表示距封堵1m处的线装药量2.2装药结构预裂孔装药采用Φ32乳化炸药间隔装药，药卷同塑料导爆索一块绑扎固定于竹片上。
竹片背面紧帖于预留面上。
装药结构见下图2-1。
3.预裂爆破造孔精度控制由于厂房开挖比原河床低，我们将基岩面上的水通过龙头坑、先锋槽降低1-0.8m，这样既保证了钻孔测量的准确性，也有利于操作人员始终在比较干的岩面工作，同时也保证了炮孔的封堵长度和封堵质量。
水岩作用下露天坑边坡岩石蠕变试验分析秦哲;付厚利;程卫民;于岩斌【期刊名称】《长江科学院院报》【年(卷),期】2017(034)003【摘要】为了探究水位升降对边坡长期稳定的影响,选取莱州仓上露天坑边坡岩石,对经历不同饱水-失水循环次数的岩样进行了三轴蠕变试验.通过分析SγJH蠕变应变-时间曲线及蠕变速率曲线,探究边坡岩石经历饱水-失水循环作用后的蠕变性质变化.进一步利用电镜对经历不同循环次数的SγJH岩样进行扫描,从细微观角度分析了水岩作用对矿坑边坡岩石损伤机理.结果表明:随饱水-失水循环次数增加,相邻循环次数下的SγJH轴向蠕变应变最多提高31%,侧向提高33%;SγJH-15后瞬时弹性应变较SγJH-0提高了54.3%,相邻荷载等级下蠕变应变提高24.3%,蠕变总应变可达到三轴压缩极限应变的80%以上.经历饱水-失水循环后,SγJH稳态蠕变速率不再为0,而是随饱水-失水循环次数增加不断提高,SγJH-15第5级荷载作用下稳态流变速率达到29.2×10-6/h;在施加各级轴向荷载的瞬时,初期蠕变速率加速度亦有所提升.水岩作用下岩石力学性质变化机理研究方面,由于SγJH内部结构的非均质性,在饱水-失水循环作用下岩样发生微观弱化和破裂,使得原有的应力平衡被打破,从而造成岩石变形曲线产生了不规则波动和突变.【总页数】5页(P85-89)【作者】秦哲;付厚利;程卫民;于岩斌【作者单位】山东科技大学矿山灾害预防控制重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛 266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;临沂大学建筑学院,山东临沂 276000;山东科技大学矿山灾害预防控制重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛 266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛 266590;山东科技大学矿山灾害预防控制重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛 266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛 266590【正文语种】中文【中图分类】TU458【相关文献】1.考虑水岩耦合作用的水电站边坡岩石损伤模型 [J], 刘坚2.水岩作用下露天矿蚀变岩石力学试验研究 [J], 冯佰研;秦哲;牛传星;付厚利;亓伟林3.冰劈作用对加剧微裂隙岩质边坡破坏性的机制研究——以红原气候及地质条件下的岩质边坡冰劈为例 [J], 彭辉4.水-岩作用下库岸边坡岩石试验研究 [J], 李刚5.水岩作用下露天矿坑蚀变岩三轴压缩试验分析 [J], 冯佰研;付厚利;秦哲;牛传星;亓伟林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Ser ial N o.436Octo ber.2005 矿 业 快 报EXP RESS IN FO RM A T ION O F M INI NG IN DU ST RY 总第436期2005年10月第10期 刘文胜(1669-),采矿工程师,凹山车间副主任,243000安徽省马鞍山市雨山区。
凹山露天采场深部开采的爆破减震刘文胜1 刘先华2 李向阳1 陈能革1(1马钢集团公司南山矿业有限责任公司;2马钢集团公司产业发展部) 摘 要:随着凹山露天采场进入深部开采,边帮的稳定和爆破规模之间的矛盾愈加突出,通过研究和摸索,采用逐孔爆破技术,既保证了爆破规模,又降低了爆破震动,保证了边帮的稳定,取得了可观的经济效益。
关键词:爆破减震;逐孔爆破;边坡稳定中图分类号:T D854.2 文献标识码:B 文章编号:1009-5683(2005)10-0032-021 凹山采场概况凹山采场终帮最高+105m ,封闭圈+45m,最终开采水平-201m 。
现终帮高度已达75～135m ,采剥高度达255m ,采剥高度最终达306m ,最终边坡角38～42°。
凹山采场采用井巷疏干排水系统,采场一期疏干排水巷道系统(南帮,主平巷-45m),引水斜巷末端距爆破台阶最近5m ,二期疏干排水巷道系统(北帮,主平巷-167m ),引水平巷末端距爆破台阶最近2m 。
随着采坑的逐步延伸,暴露的边坡高度越来越高,爆破工作面离疏干排水巷道越来越近,所以对爆破震动的要求更高,原来的排间微差爆破已不能满足凹山露天采场深部开采的需要,为此,采用了逐孔爆破技术。
2 逐孔微差爆破技术2.1 作用原理(1)应力波叠加作用。
高速摄影资料表明,当底盘抵抗线小于10m 时,从起爆到台阶坡面出现裂缝,历时约10～25ms,台阶顶部鼓起历时约80～150ms,此时爆生高压气体逸出,鼓包开始破裂。
在逐孔爆破时,后爆药包较先爆药包延迟数十毫秒起爆,这样后爆药包在相邻先爆药包的应力震动作用下处于预应力的状态中(即应力波尚未消失)起爆的,两组深孔爆破产生的应力波相互叠加,可以加强破碎效果。
深部开采低渗透煤层预裂控制爆破增透机理研究一、本文概述随着煤炭资源的持续开采，深部开采低渗透煤层逐渐成为煤炭工业的重要研究领域。
由于低渗透煤层的透气性差，瓦斯抽采难度大，严重影响了矿井的安全生产和煤炭资源的有效利用。
因此，研究深部开采低渗透煤层的增透技术，对于提高瓦斯抽采效率、保障矿井安全、促进煤炭工业的可持续发展具有重要意义。
本文旨在探讨预裂控制爆破增透技术在深部开采低渗透煤层中的应用机理，以期为相关领域的研究和实践提供理论支持和技术指导。
本文将首先介绍深部开采低渗透煤层的特性及其面临的挑战，然后详细阐述预裂控制爆破增透技术的原理和实施方法。
接着，通过对实际案例的分析和数值模拟，探讨预裂控制爆破增透技术在深部开采低渗透煤层中的实际应用效果及其影响因素。
本文将对预裂控制爆破增透技术的优缺点进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，希望能够为深部开采低渗透煤层的瓦斯抽采提供新的思路和方法，推动煤炭工业的科技创新和绿色发展。
二、低渗透煤层的基本特性低渗透煤层是指煤层的渗透率较低，气体在煤层中的流动阻力较大，难以进行有效抽采的煤层。
这类煤层的存在给煤矿的安全生产和瓦斯抽采带来了极大的挑战。
低渗透煤层的基本特性主要表现在以下几个方面：渗透率低：低渗透煤层的渗透率通常小于1mD，远低于常规煤层的渗透率。
这使得瓦斯在煤层中的流动变得非常困难，抽采效率低下。
煤体结构复杂：低渗透煤层的煤体结构通常较为复杂，含有大量的割理、节理和裂隙等天然缺陷。
这些缺陷不仅降低了煤层的整体强度，还增加了瓦斯流动的阻力。
瓦斯含量高：由于渗透率低，瓦斯在低渗透煤层中的运移速度较慢，容易在煤层中积聚。
这使得低渗透煤层的瓦斯含量通常较高，增加了瓦斯爆炸的风险。
应力敏感性强：低渗透煤层的渗透率受地应力的影响显著，当地应力发生变化时，煤层的渗透率也会发生相应的变化。
这使得在低渗透煤层中进行瓦斯抽采时，需要充分考虑地应力的影响。
地下水对露天矿中深孔爆破的影响尹芝足李永新王永强首钢水厂铁矿摘要文章以首钢水厂铁矿多年爆破工作实践为例，分析了地下水对穿孔爆破质量及安全的影响，地下水对爆破机理的影响，对地下水地露天矿中深孔爆破中的影响规律进行了探索，得出了降低地下水对露天矿中深孔爆破影响的一些经验性规律和措施，应用后可取得良好的效果。
关键词中深孔爆破地下水穿孔爆破效果影响因素0 前言在首钢水厂铁矿南采东南部、北采区东帮、北采区南部端帮、北采区中偏北部区域、北采区西帮局部等区域进行中深孔爆破时，因为水文地质条件复杂，岩层中含水量较多，对穿孔爆破作业和爆破质量带来了较大的影响。
为此，首钢水厂铁矿结合多年实践，探索地下水对穿孔作业、爆破施工、炮孔排水等的影响规律，从而有针对性地采取措施，降低地下水对中深孔穿爆工作的影响，全面提高爆破质量，取得了较好的效果。
1 地下水对露天矿中深孔爆破的影响概述根据多数矿山的实践经验，在地下水丰富的区域进行穿孔爆破，爆破质量和安全都会受到不同程度的影响。
主要表现在以下几个方面。
1.1地下水对穿孔质量的影响（1）在地下水丰富的岩层中穿孔时，地下水在穿孔过程中，在钻机风压的作用下，在炮孔中上下循环流动冲刷炮孔壁，在节理裂隙发育的部位，造成炮孔内壁崩塌片落，直接造成穿孔废孔或孔深变浅。
（2）炮孔穿孔完毕后，炮孔中的地下水所岩粉含颗粒慢慢沉淀，或附着在孔壁上的岩粉掉入孔底，使炮孔深度变浅。
（3）炮孔内水深虽然不大，只有1到3m，但地下水处于流动状态，在穿孔完毕1到7天内，炮孔深度变浅或者炮孔底部坍塌。
以上影响因素的存在，造成穿孔废孔增多，穿孔效率降低，消耗增加，并对爆破质量带来巨大影响，孔深不合格，将造成爆破后产生根底，造成采掘底板大面积抬高等。
1.2 地下水对爆破质量和安全的影响（1）炮孔内水深较大时，装入的抗水炸药浮在水中不易下沉，易造成堵孔、装药密度低等问题，影响爆破安全和质量。
（2）炮孔内含有地下水，需要采用间隔或者分段装药措施时，因不能采用空气或者岩粉介质，造成施工困难，同时由于水介质对爆破压力的等压传递，可能造成间隔或者分段措施效果降低甚至失效。
收稿日期:2023 09 21基金项目:河南省自然科学基金(22A170010)作者简介:景笑龙(1988-),男,山西长治人,助理工程师,从事井下爆破技术工作,E -mail:1298864704@doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2024.01.007深孔爆破预裂隐蔽构造机理及区域治理技术研究景笑龙1,王海峰2,郭兴新2(1.潞安化工集团余吾煤业有限责任公司,山西长治㊀046204;2.河南理工大学,河南焦作㊀454000)摘㊀要:深孔爆破松动是目前预裂隐蔽构造常用技术,但是其爆破机理还有待深入研究㊂文章探讨了深孔爆破的优势和机理,结合山西余吾煤业S5101工作面过DX6陷落柱的爆破实践建立深孔爆破模型,分析爆破半径和效果得出结论:深孔爆破预裂隐蔽构造采用深孔爆破的方法可降低岩石强度,控制生产成本,确保生产安全,提高生产效率㊂关键词:深孔爆破机制;深孔爆破模型;深孔爆破优势中图分类号:TD235㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1005 2798(2024)01 0031 04Research on the Mechanism of Hidden Tectonics andRegional Management Technology of Deep Hole Blasting Pre -crackingJING Xiaolong 1,WANG Haifeng 2,GUO Xingxin 2(1.Yuwu Coal Industry Co.,Ltd.,Lu 'an Chemical Group ,Changzhi ㊀046204,China ;2.Henan Polytechnic University ,Jiaozuo ㊀454000,China )Abstract :Deep hole blasting loosening is the current pre cracking hidden structure commonly used technology,but its blasting mecha-nism is still to be in depth.This paper discusses the advantages and the mechanism of deep hole blasting,combined with the Shanxi Yu-wu Mine S5101face over DX6trap column blasting practice to establish a deep hole blasting model,analysis of the blasting radius and effect of the conclusion:deep hole blasting pre c racking of hidden structures using the method of deep hole blasting can reduce the strength of the rock,control the cost of production,to ensure the safety of production,and improve the efficiency of production.Key words :deep hole blasting mechanism;deep hole blasting model;deep hole blasting advantages㊀㊀20世纪,大口径深孔爆破开采技术得到了快速发展,因其高落矿率㊁低成本和安全性高,在厚大矿体的开采中得以广泛应用[1]㊂我国于1977年开始大直径深孔爆破落矿技术研究,于1984年在凡口铅锌矿成功试验了大直径深孔球状药包爆破落矿工艺技术[2]㊂目前,依据爆破位置可划分为浅层爆破与深层爆破,浅孔爆破受采煤机过煤高度的影响,大块岩层卡绊刮片,容易引发断链事故,在岩石抛掷时容易造成顶板冒顶事故,导致倒架,且浅层爆炸破碎一次处理岩石1~1.8m,平均推进速度为每天1刀,工作效率低下㊂而在深孔爆破起爆后,会在岩石中产生爆破裂隙,从而使岩石的强度下降㊂在深孔爆破后,岩体被炸脆,在采煤机截切的作用下被破碎成小块的岩石,这样就解决了浅层爆破岩石抛掷现象,对端面顶板的维护也有很大帮助㊂与此同时,深孔爆破处理陷落柱的爆破深度可以达到30~50m,可以显著地提升生产效率㊂因此深孔爆破技术在爆破效果㊁工程推进与产量和对顶板的影响等方面对煤储层卸压抽放具有优势,其中水力割缝㊁深孔爆破技术应用广泛㊂闫立恒等[3]针对深部高瓦斯煤层开采时围岩受三高一扰动 影响导致冲击地压事故频发等问题,提出人造高位破碎层治理工作面回采期间冲击地压的区域卸压防冲技术来保证综采工作面回采期间的安全生产问题;刘团结[4]结合凉水井煤矿42101综采工作面采用深孔预裂爆破进行强制放顶工程实践的成功,总结了一套深孔预裂爆破煤开采的放顶经验,推动了深孔预裂爆破在煤矿强制放顶中的应用;杨凯[5]针对晋北煤业5-409工作面因受断层岩石带影响范围大的问题,采用深孔爆破后,割煤机可顺利㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第33卷㊀第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年1月切割直接通过断层岩石带,且采煤机基本没有额外损耗,取得了良好效果㊂沈雪梅[6]以沁新煤矿1025工作面作为试验地点,结合矿井煤层顶底板地质条件,设计 预裂深孔爆破切顶卸压沿空留巷技术 方案,通过对1025下巷道进行补强支护后,在巷道采空侧顶板施工深孔预裂爆破,实现对工作面顶板的预裂卸压,缓解了矿井采掘接替紧张,增加了回采率,提高了矿井经济效益㊂赵兴东等[7]根据三山岛金矿2005m超深竖井的工程技术条件,结合其所穿越地层的工程地质情况,总结出了采用双重伞形钻开大直径深孔㊁导爆管起爆㊁光面爆破等爆破技术,并进行了爆破参数的优化设计,获得了较好的爆破效果,炮眼利用率达85%以上㊂吕宏[8]结合工程实例,分析了中深孔爆破技术,并结合矿井开挖的工作特点,论述了该技术的应用重点,包括:依据现场情况,对工艺进行了合理的优化,重视施工过程中的质量和安全,并提出了拒爆现象的原因及处理方法㊂尹忠昌等[9]采用理论分析㊁室内模型试验㊁数值模拟㊁现场测试等手段,对超深孔炮泥封堵机理㊁封堵方式㊁封堵材料的选取㊁封堵长度等进行了深入的研究,得到了超深孔炮泥封堵的最佳封堵方式和封堵参数,并给出了合理的最小封堵长度,证实了超深孔炮泥封堵能够有效降低爆生气体逸出,使爆炸能量更好地集中在岩层深处㊂结果表明:在爆破过程中,爆破应力波和爆生气体的协同作用能有效地提高爆破效果㊂赵云龙[10]在对两种以上的现场爆破安全管理技术㊁施工材料方案和掘进爆破的主要施工参数进行了多次的设计实验后,得出了在岩巷爆破方案中采用的深孔爆破施工技术方案,应该能够与光面爆破装备等相结合,从而实现了爆破工程的整体施工和整体进度的极大提升,同时还能够大幅度地减少施工机械和材料的一次性消耗,从而提高工程的经济效益㊂于建新等[11]从水下深孔爆破的特性出发,通过理论分析和数值计算,对不同起爆部位引起的围岩破坏进行了深入的研究㊂在水下单孔爆破中,底部起爆方式对围岩的破坏强度要小于中点和三分点起爆方式,但是对上部水体影响大;中点爆破时,对周围水体的影响最小,而对周围岩体的影响最大;多孔爆破破坏面积随炮孔数量的增多呈水平方向扩展,在爆轰区的两侧角部均有几条水平方向和纵向方向的裂缝,而且裂缝还会随着炮孔数量的增多而不断扩大㊂武建伟[12]基于数值软件LS-DYNA 建立了 五花眼 爆破计算模型并结合实际矿井爆破工程证明了高地应力下 五花眼 深孔爆破起到了良好的硬岩致裂效果,同时采用多物质流固耦合计算方法,探究不同应力场下裂纹扩展差异性,发现爆破作用初始阶段载荷远高于地应力,尤其是对于爆破粉碎区㊁裂隙区更为显著,若要使炮孔间裂纹更加贯通,则炮孔应尽可能沿最大主应力方向布置㊂本文总结深孔爆破的机理并结合深孔爆破模型分析爆破半径和效果㊂通过在山西余吾矿S5101工作面过DX6陷落柱的应用,取得了良好效果,为低渗煤层瓦斯抽采提供了良好借鉴㊂1㊀深孔爆破的机理综采工作面所采煤层整体地质条件复杂,具有强冲击㊁高瓦斯㊁易自燃的特点,还存在区段煤柱㊁联络巷横穿等问题㊂深孔爆破就是在目前尚未具备开采煤层的条件时,通过合理优化高位钻场㊁钻孔分布及装药量等,对揭露构造的硬岩介质采用大直径药卷进行预先扩裂爆破,在爆破作用下让岩石实现充分的裂隙发育,使整层坚硬岩层裂隙充分发育,达到局部破坏的目的,从而不具备积聚弹性能的条件㊂深孔爆破之后,硬岩介质完整性和强度降低到设备的切割能力范围内,再组织正常生产㊂这样不仅使掘进机或采煤机截割顺利,保护了采掘设备,而且提高了采掘设备的生产能效,降低了设备消耗,降低了生产成本,缩短了辅助作业时间,大大提高了生产效率㊂人造破碎层切面示意与爆破裂隙发育如图1所示[3]㊂图1㊀人造破碎层切面示意与爆破裂隙发育2㊀深孔爆破理论模型2.1㊀岩石屈服破坏准则由于岩石具有非均质性㊁复杂性㊁各向异性以及23㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第33卷在大应变㊁高应变率㊁高压的条件下易遭到破坏等特点,因而可以将采区矿岩近似视为脆性材料进行计算,因此,本研究采用一种塑性材料的本构模型H-J-C模型㊂矿岩的屈服破坏准则㊂根据相关研究,Mises屈服破坏准则适用于爆破过程中的粉碎区是由于有自由面的岩石,爆炸破坏为拉伸破坏;没有自由面的岩石,爆炸破坏为压破坏㊂而自由面裂纹区采用拉伸破坏准则,将爆炸作用下岩石单元的有效应力与岩石的动态抗拉强度和动态抗压强度相比较,可以判定岩石破坏情况[13]㊂岩石动态抗压强度计算公式:σcd=σcε13式中:σcd为岩石动态抗压强度,MPa;σc为岩石静态单轴抗压强度,MPa;ε为岩石加载应变率㊂岩石的动态抗拉强度计算公式:σtd=σtε132.2㊀地应力及爆炸荷载的施加以矿井地应力测量资料为依据,矿区的最大主应力轴接近于水平,这说明矿区的地应力主要是由水平应力控制,而地下工程的变形破坏痕迹也说明了矿区是由水平作用的构造应力所控制,矿区垂直地应力和水平地应力计算公式如下:σv=γHσH=3+0.0425H式中:σv为垂直应力,MPa;σH为平均水平应力, MPa;γ为容重,取0.027MN/m3;H为埋深,m.为了模拟钻孔爆破,可以将径向压力波施加到钻孔表面的单元上㊂压力波的幅度和持续时间可以由炸药的密度㊁猛度㊁钻孔尺寸和几何形状等决定㊂为了表示大范围的钻孔压力,使用以下一般形式的爆炸压力波脉冲函数[14]:P=P0e-at-e-βte-at0-e-βt0t0=ln(β/a)β-a式中:P0为爆炸冲击波的峰值压力,GPa;t0为达到峰值压力的时间,s;a㊁β为爆炸压力冲击波的衰减系数㊂矿山采用岩石粉状乳化炸药,炸药的基本参数如表1所示,根据表1中的炸药基本参数和爆炸脉冲函数,取β/α=1.5[4-5],可以得到该炸药的爆炸压力曲线,如图2所示㊂表1㊀炸药的基本参数炸药密度ρ/(kg㊃m-3)爆速D/(m㊃s-1)爆压P cj/GPa峰值P0/GPa峰值压力时间t0/sαβ100032009 1.5355.80.01450.0218图2㊀爆炸压力的时间历程曲线3㊀深孔爆破的应用3.1㊀工作面概况文章以S5101工作面过DX6陷落柱为研究对象,采用深孔爆破的方法来提高工作效率㊂工作面揭露的DX6陷落柱岩性为泥质充填,中间夹块状砂岩㊁泥质砂岩,影响推进距离110m,推进至77m时试验超深孔爆破技术,如图3所示㊂构造揭露情况: 123号架~133号架底石头0.5~2.8m,134号架至机尾全断面石头㊂根据陷落柱揭露情况以及煤岩之间的相互关系,在152号架~186号架设计布置35个超深炮孔,炮孔直径80mm㊁深度30m,采用ZRZ31.5-210/300型架座式乳化液钻机施工㊂图3㊀DX6陷落柱平面图3.2㊀炮孔布置根据单位工作面长度装药量的要求,拟采用Φ63mmˑ1000mm的装药壳体,每米能装山西焦煤民爆集团潞安公司生产的三级煤矿许用乳化炸药3kg.根据理论研究成果计算其爆破扩裂半径约为1.08m,且考虑钻孔设备最低钻孔高度的约束等因素,本设计在工作面内布置2排 之字形 炮孔,拟取工作面底板高度1.2m的位置布置第一排钻孔,第二排离第一排炮孔0.7m进行布孔,同排孔间距为3.0m.两排炮孔布置方案如图4所示㊂33第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀景笑龙,等:深孔爆破预裂隐蔽构造机理及区域治理技术研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图4㊀各钻孔的位置关系图(单位:m)㊀㊀根据综放工作面陷落柱的揭露情况以及煤岩之间的相互关系,为了保证回风巷的稳定性,在靠近回风巷一侧,炮孔从185号架处距离巷道9m开始布置;又因120号架至152号架处的顶上有煤层分布,且岩层厚度小于3m,为了保证爆破后回采时顶板的安全,决定从152号架至185号架之间才布置超深炮孔,具体布孔方式如图5所示㊂炮孔沿工作面方向平行布置,第一阶段炮孔深度取30m,第二阶段炮孔深度根据陷落柱边界确定,其炮孔深度原则上是以见煤停钻为原则㊂图5㊀炮孔布置示意㊀㊀通过对潞安民爆公司3级煤层许用的乳化炸药的分析,结合以往的爆破实践,提出了一种新的装药方案,1m的装药容量为3kg.由于超深孔爆破的单孔装药量很大,所以,在爆破过程中,为保证安全,采取了一种使用毫秒微差爆破的方法,来控制一次爆破的总装药数量,并通过试验来确定炮孔长度,从而推算出试验爆破的总装药数量㊂因现有煤矿许用毫秒电雷管只有5个段别,现单段最大起爆药量为72kg,每次起爆5个孔,则每次起爆的炸药总量最大为360kg,封孔长度不低于6m.3.3㊀深孔爆破的优势相比于深孔爆破前,进行深孔爆破后,每天检修班对局部岩石较硬区域放40个浅孔炮,放炮影响时间4.5h,放炮时间缩短了55%,深孔爆破区域截割时岩石呈小块状,未出现大块矸石堵塞机组过煤口现象,正规循环提升100%,刀齿消耗降低46%,深孔爆破技术的应用提高了煤炭资源回收率;降低了机械故障发生率,增加了正常的运行周期,从而进一步提高了工作效率;由于不需要搬迁倒面,更有利于开采的衔接,减少了安装㊁回收及大型设备的起吊㊁运输等特殊的环节,从而保证了安全生产㊂4㊀结㊀语1)㊀与浅孔爆破相比,深孔爆破在岩层中形成了多条裂缝,从而降低了岩层的强度,并且在深孔爆破之后,岩层会变得松散,在采煤机的切割下,岩层会碎裂成更小的岩层,并且爆破时不会出现抛石的情况,这对断面顶板的维护有很大帮助㊂2)㊀在工作面上利用深孔爆破技术可提高工作面穿越较大构造时的工作效率,并可控制生产费用,减少爆炸危险,而利用超深孔爆破扩展技术可使工作面快速向前推进,提高了生产效率,减少了生产费用,保证了采矿工作的安全性㊂参考文献:[1]㊀孙忠铭,刘庆林,余㊀斌,等.地下金属矿山大直径深孔采矿技术[M].北京:冶金工业出版社,2014. [2]㊀王善元.我国大直径深孔采矿技术的研究与发展趋势[J].矿业研究与开发,1998,18(3):10-13. [3]㊀闫立恒,范志强,李㊀煜,等.高位深孔爆破预裂超前区域治理技术研究与应用[J].中国煤炭,2022,48(S2):143-149.[4]㊀刘团结.深孔预裂爆破应用研究:基于凉水井煤矿42101工作面强制放顶[J].技术与创新管理,2010,31(5):621-622.[5]㊀杨㊀凯.深孔爆破技术在晋北煤业采面过断层中的应用[J].江西煤炭科技,2023(2):116-119. [6]㊀沈雪梅.预裂深孔爆破切顶卸压沿空留巷技术研究[J].煤炭与化工,2023,46(2):23-26.[7]㊀赵兴东,武㊀桐.三山岛金矿2005m超深竖井深孔爆破技术[J].采矿技术,2022,22(6):150-153. [8]㊀吕㊀宏.探究中深孔爆破技术在煤矿掘进中的应用[J].矿业装备,2022(5):80-81.[9]㊀尹忠昌,宋俊生,王文翰.深孔爆破的炮孔封堵机理及参数优化研究[J].煤炭科学技术,2023,51(4):21-29.[10]㊀赵云龙.浅析煤矿掘进过程中的中深孔爆破技术[J].内蒙古煤炭经济,2022(14):27-29. [11]㊀于建新,李真珍,高帅杰,等.水下深孔爆破岩石裂纹扩展及损伤规律[J].科学技术与工程,2022,22(7):2907-2913.[12]㊀武建伟.核桃峪煤矿高地应力条件下深孔爆破预裂应用研究[J].煤矿现代化,2023,32(4):32-36. [13]㊀张凤鹏,彭建宇,张㊀鑫,等.地应力对岩体爆破影响的数值模拟[J].金属矿山,2015(12):15-18. [14]㊀Cho S H,Kaneko K.Influence of the applied pressurewaveform on the dynamic fracture processes in rock[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sci-ences,2004,41(5):771-784.[责任编辑:常丽芳]43㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第33卷。
深埋隧道穿越富水破碎带围岩突水机理李廷春;吕连勋;段会玲;陈伟【摘要】基于隧道穿越处于复杂应力场与渗流场环境的富水破碎带时存在发生重大突水事故的安全隐患,通过对破碎岩体的渗流特点进行研究,建立孔隙颗粒介质流失的渗流模型;基于连续介质力学和变质量动力学理论,推导饱和破碎岩体变质量渗流-变形耦合理论模型;以福建漳州梁山隧道L7富水破碎带为工程背景,分析围岩的渗流场、应力场与位移场分布特性,并总结隧道断层破碎带的突水塌陷机理.研究结果表明:断层破碎带突水实质上是围岩的力学平衡和地下水的渗流平衡因施工扰动发生急剧变化,引起围岩应力重分布及地下水能量释放;隧道施工揭露断层后,岩体颗粒随孔隙空间的流体发生迁移形成新的渗流通道,导致地下水在水头压力作用下向工程临空面涌出,形成漏斗形的渗水区域;随着渗流作用时间的延长,地下水和岩土体逐渐流失,隧道上方的破碎岩体发生严重的滑移变形,形成椭圆形塌陷区域,与现场实际塌陷破坏规律基本吻合.本文提出的渗流-变形耦合模型对理解破碎岩体渗流力学机制和深埋隧道突水灾害的预防设计具有参考价值.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(047)010【总页数】8页(P3469-3476)【关键词】深埋隧道;岩体;断层破碎带;突水机理;流固耦合【作者】李廷春;吕连勋;段会玲;陈伟【作者单位】山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛,266590;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛,266590;北京市勘察设计研究院有限公司,北京,100038;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛,266590;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛,266590;济南城建集团有限公司,山东济南,250000【正文语种】中文【中图分类】U457+.5随着现代社会资源开发与基础设施建设的快速发展，越来越多的隧道工程不得不穿越或修建在软弱破碎地层中。
深凹露天矿边坡地下承压水泄压技术
李惠发;冯萍
【期刊名称】《露天采矿技术》
【年(卷),期】2022(37)4
【摘要】露天采矿随着逐步的开采降深,边坡逐渐加高加陡,高应力累积及诱发的岩体损伤机理愈加复杂,形成深凹露天矿;受地区降水量及部分岩层遇水软化等特征的影响,极易导致高陡边坡内地下承压水富集,诱发滑坡安全隐患,对安全生产存在潜在威胁。
针对这一现象,通过抽水试验和计算机模拟计算,确定承压水赋存岩层地质状态和边坡潜在失稳滑动面,根据岩层特性进行深凹露天矿边坡地下承压水泄压技术研究。
结果显示,通过水平疏干孔穿透1层或多层含水岩层底板进行疏干的技术方法可将不同含水层中的地下承压水释放出来,显著效果。
【总页数】4页(P74-77)
【作者】李惠发;冯萍
【作者单位】抚顺矿业集团有限责任公司西露天矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD745
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