焦作矿区深孔定向预裂割缝技术研究
发布时间：2021-01-22 07:51
为了研究工作面切顶卸压工程中深孔定向爆破割缝关键技术,对焦煤集团多个工程地点的切顶卸压工程进行了研究和分析,研究了双向薄壁点状聚能管、双向常规点状聚能管、双向常规线状聚能管及半圆形聚能管的特性,并确定了最优聚能管形式,制作了加工模具。结果表明,聚能管定向预裂爆破,利用切缝管对能量的导向作用进行割缝,是目前比较适应焦煤集团地质情况的深孔爆破定向割缝理论和方法,"双向常规线状聚能管"模具的研制,能够有效解决加工改造聚能管的瓶颈问题,使用方便,操作简单。工作面开切眼实施深孔预裂爆破后,开切眼产生大量裂隙,实现了顶板预裂的目的,有效地降低了综采面基本顶初次来压的强度,在工作面运输巷实施的顶板预裂爆破工程,对采面压力也产生了积极的影响。
【文章来源】：能源与环保. 2020,42(11)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
定向预裂爆破分类
定向切缝管内炸药爆炸时,由于定向切缝管具有一定的厚度和强度,在爆炸瞬间表现出明显的聚能效果。在非切缝处,爆轰产物直接冲击切缝管表面,由于外壳密度大于爆轰波真面上产物的密度,且外壳的压缩性一般小于爆轰产物的压缩性,所以爆轰产物从该表面反射回来并产生反射冲击波和少量透射波。透射波经切缝外壳和外壳与壁孔之间的环形空间衰减后能量大大降低了切缝区域孔壁产生井型裂缝的可能性。而在切缝方向,爆轰产物直接冲击空气介质,在其中产生冲击波,形成集中、高速、高压射流定向作用于切缝方向的炮孔壁。若其冲量密度JD>JID(JID为被爆介质的临界冲量密度),会在炮孔壁上预先形成初始裂缝。而在切缝以外的其他方向上,定向切缝管给爆轰产物的飞散形成阻碍,使能量流进一步向切缝方向集中,一定程度上加剧了切缝方向的破坏作用。定向切缝爆破结构原理如图2所示。在切缝方向初始定向裂纹形成之后,使炮孔壁周围介质内形成应力松弛,也在一定程度上抑制了其他方向上裂纹的形成。同时在爆生气体的准静态应力场作用下,在初始裂纹尖端形成应力集中,当其动态应力强度因子超过介质的动态断裂韧性KIC时,裂纹便继续扩展,介质呈脆性断裂。
根据以上分析,双向常规线状聚能管优势明显,如果能克服其人工加工精度低的缺点,则其相比其他种类有较大优势。因此设计并加工了相关的模具,加工双向常规线状聚能管。 考虑到每根聚能管长2 m,且一端要留出100 mm的搭接长度,另一端要进行切割十字花以便进行搭接。因此,模具尺寸为长1 850 mm、宽100 mm、高50 mm。经过试验发现,当十字花切缝长度为120 mm时,能撑开足够的空间以便搭接,因此另一端需留出150 mm的搭接长度,模具设计长度为1 850 mm。其平面结构如图3所示。具体操作流程为:①将抽放管放入模具内,一端与模具的B端对其,并使其被模具里的压片弹簧压紧。②用电钻按照模具上已经定好的2个孔位对B端钻孔,之后用切割锯沿着模具的边沿在模具上的切割缝里对抽放管进行割缝。之后用手持切割机对A端进行十字花的切割,注意十字花的纹路要与爆破缝相互交错,不能在一条直线上。③将A端推入模具,与模具对齐,用电钻按照模具上的两个定位孔对A端进行钻孔。
【参考文献】：
期刊论文
[1]深井高应力巷道定向拉张爆破切顶卸压围岩控制技术研究[J]. 高玉兵,杨军,张星宇,薛浩杰,何满潮. 岩石力学与工程学报. 2019(10)
[2]深部高应力软岩巷道变形破坏原因及支护技术[J]. 杨仁树,李永亮,郭东明,朱晔,姚兰,杨桐茂,余贤涛. 采矿与安全工程学报. 2017(06)
[3]切顶卸压沿空留巷围岩结构控制及其工程应用[J]. 何满潮,陈上元,郭志飚,杨军,高玉兵. 中国矿业大学学报. 2017(05)
[4]聚能水压爆破控制技术在城市地铁中的应用[J]. 邹瑾. 价值工程. 2017(07)
[5]切顶卸压沿空留巷切缝设计与研究[J]. 汤建泉,宋文军,宋立兵,郭志飚. 煤矿安全. 2016(09)
[6]薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究[J]. 孙晓明,刘鑫,梁广峰,王冬,姜育林. 岩石力学与工程学报. 2014(07)
[7]切顶卸压爆破技术在沿空留巷中的应用[J]. 刘衍利,黎卫兵,黄星源. 煤矿安全. 2014(06)
[8]松软煤层顶板定向聚能预裂爆破卸压增透技术[J]. 原道杰. 中州煤炭. 2014(05)
[9]切顶卸压沿空留巷技术研究及应用[J]. 王维维,李凤义,兰永伟. 黑龙江科技大学学报. 2014(01)
[10]预裂爆破成缝及参数计算原理[J]. 袁康. 爆破. 2013(01)
博士论文
[1]煤层深孔预裂爆破裂隙扩展机理与应用研究[D]. 王志亮.中国矿业大学（北京） 2010
硕士论文
[1]聚能爆破技术在水电站建基面水平预裂爆破中的应用研究[D]. 黄庆明.昆明理工大学 2010
本文编号：2992866
【文章来源】：能源与环保. 2020,42(11)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
定向预裂爆破分类
定向切缝管内炸药爆炸时,由于定向切缝管具有一定的厚度和强度,在爆炸瞬间表现出明显的聚能效果。在非切缝处,爆轰产物直接冲击切缝管表面,由于外壳密度大于爆轰波真面上产物的密度,且外壳的压缩性一般小于爆轰产物的压缩性,所以爆轰产物从该表面反射回来并产生反射冲击波和少量透射波。透射波经切缝外壳和外壳与壁孔之间的环形空间衰减后能量大大降低了切缝区域孔壁产生井型裂缝的可能性。而在切缝方向,爆轰产物直接冲击空气介质,在其中产生冲击波,形成集中、高速、高压射流定向作用于切缝方向的炮孔壁。若其冲量密度JD>JID(JID为被爆介质的临界冲量密度),会在炮孔壁上预先形成初始裂缝。而在切缝以外的其他方向上,定向切缝管给爆轰产物的飞散形成阻碍,使能量流进一步向切缝方向集中,一定程度上加剧了切缝方向的破坏作用。定向切缝爆破结构原理如图2所示。在切缝方向初始定向裂纹形成之后,使炮孔壁周围介质内形成应力松弛,也在一定程度上抑制了其他方向上裂纹的形成。同时在爆生气体的准静态应力场作用下,在初始裂纹尖端形成应力集中,当其动态应力强度因子超过介质的动态断裂韧性KIC时,裂纹便继续扩展,介质呈脆性断裂。
根据以上分析,双向常规线状聚能管优势明显,如果能克服其人工加工精度低的缺点,则其相比其他种类有较大优势。因此设计并加工了相关的模具,加工双向常规线状聚能管。 考虑到每根聚能管长2 m,且一端要留出100 mm的搭接长度,另一端要进行切割十字花以便进行搭接。因此,模具尺寸为长1 850 mm、宽100 mm、高50 mm。经过试验发现,当十字花切缝长度为120 mm时,能撑开足够的空间以便搭接,因此另一端需留出150 mm的搭接长度,模具设计长度为1 850 mm。其平面结构如图3所示。具体操作流程为:①将抽放管放入模具内,一端与模具的B端对其,并使其被模具里的压片弹簧压紧。②用电钻按照模具上已经定好的2个孔位对B端钻孔,之后用切割锯沿着模具的边沿在模具上的切割缝里对抽放管进行割缝。之后用手持切割机对A端进行十字花的切割,注意十字花的纹路要与爆破缝相互交错,不能在一条直线上。③将A端推入模具,与模具对齐,用电钻按照模具上的两个定位孔对A端进行钻孔。
【参考文献】：
期刊论文
[1]深井高应力巷道定向拉张爆破切顶卸压围岩控制技术研究[J]. 高玉兵,杨军,张星宇,薛浩杰,何满潮. 岩石力学与工程学报. 2019(10)
[2]深部高应力软岩巷道变形破坏原因及支护技术[J]. 杨仁树,李永亮,郭东明,朱晔,姚兰,杨桐茂,余贤涛. 采矿与安全工程学报. 2017(06)
[3]切顶卸压沿空留巷围岩结构控制及其工程应用[J]. 何满潮,陈上元,郭志飚,杨军,高玉兵. 中国矿业大学学报. 2017(05)
[4]聚能水压爆破控制技术在城市地铁中的应用[J]. 邹瑾. 价值工程. 2017(07)
[5]切顶卸压沿空留巷切缝设计与研究[J]. 汤建泉,宋文军,宋立兵,郭志飚. 煤矿安全. 2016(09)
[6]薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究[J]. 孙晓明,刘鑫,梁广峰,王冬,姜育林. 岩石力学与工程学报. 2014(07)
[7]切顶卸压爆破技术在沿空留巷中的应用[J]. 刘衍利,黎卫兵,黄星源. 煤矿安全. 2014(06)
[8]松软煤层顶板定向聚能预裂爆破卸压增透技术[J]. 原道杰. 中州煤炭. 2014(05)
[9]切顶卸压沿空留巷技术研究及应用[J]. 王维维,李凤义,兰永伟. 黑龙江科技大学学报. 2014(01)
[10]预裂爆破成缝及参数计算原理[J]. 袁康. 爆破. 2013(01)
博士论文
[1]煤层深孔预裂爆破裂隙扩展机理与应用研究[D]. 王志亮.中国矿业大学（北京） 2010
硕士论文
[1]聚能爆破技术在水电站建基面水平预裂爆破中的应用研究[D]. 黄庆明.昆明理工大学 2010
本文编号：2992866
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/2992866.html
