厚层坚硬顶板破断规律及深孔预裂爆破弱化技术的研究与应用

发布时间：2017-07-29 03:13

  本文关键词：厚层坚硬顶板破断规律及深孔预裂爆破弱化技术的研究与应用

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【摘要】：为解决长壁综采工作面厚层坚硬顶板条件下采空区大面积悬顶问题,根据塬林煤矿东一采区101首采的综采工作面厚层坚硬顶板物理力学特征,对综采工作面厚层坚硬顶板破断规律及深孔预裂爆破弱化技术进行了研究。采用弹性力学解析方法和数值模拟方法分析了综采工作面回采过程中厚层坚硬顶板初次来压步距、周期来压步距及顶板岩层塑性区、应力及煤体超前支承压力分布规律,提出了基本顶初次断裂前的弱化方案,计算出预裂弱化顶板合理步距。基于质点峰值振动速度(PPV)理论,分析计算了超前深孔爆破岩石损伤范围,通过有限元分析软件ABAQUS对不同时刻、不同炮孔间(垂)距爆破作用下岩体应力变化情况进行分析比较,确定了合理的炮孔间(垂)距,提出了厚层坚硬顶板深孔预裂爆破弱化技术参数。上述研究工作和成果如下:(1)101综采工作面厚层坚硬顶板初次来压步距范围为55~60m,周期来压步距范围为30~35m;基本顶初次断裂前采用端部拉槽弱化技术,基本顶周期预裂弱化爆破循环步距控制在30m。(2)101综采工作面基本顶深孔爆破能够对11m范围内岩石造成不同程度的损伤,数值模拟计算确定了炮孔间(垂)距为2m。(3)通过计算和工程类比,确定了爆破炮孔布置方式、直径、长度、垂深、封孔长度与一次最大起爆药量等技术参数。在101综采工作面进行了厚层坚硬顶板深孔预裂爆破弱化工业试验,工作面矿压观测与分析结果表明:101综采工作面自弱化顶板回采以来,周期来压步距为10~22m,采空区顶板跟随支架冒落充分,工作面上部、中部和下部液压支架工作阻力基本处于正常工作范围,超前深孔预裂爆破顶板减小了采空区悬顶面积,厚层坚硬顶板得到了有效控制。
【关键词】：厚层坚硬顶板 破断规律 深孔预裂爆破 顶板弱化
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD327.2;TD235
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-18
• 1 绪论18-27
• 1.1 问题的提出及研究意义18-19
• 1.2 厚层坚硬顶板弱化技术研究背景19-20
• 1.3 塬林煤矿厚层坚硬顶板弱化方法选择分析20-23
• 1.4 国内外研究现状23-25
• 1.5 主要研究内容、方法与技术路线25-27
• 2 塬林煤矿综采工作面厚层坚硬顶板问题分析27-33
• 2.1 101综采工作面技术条件27-31
• 2.2 厚层坚硬顶板分类分析31-32
• 2.3 本章小结32-33
• 3 厚层坚硬顶板岩层回采期间运动力学及对策分析33-49
• 3.1 基本顶初次来压阶段岩层运动及破坏分析33-41
• 3.2 基本顶周期来压阶段岩层运动及破坏分析41-45
• 3.3 基本顶初次断裂前的弱化方案45-47
• 3.4 基本顶周期预裂弱化合理步距47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 岩石爆破损伤判据及数值模拟分析49-59
• 4.1 岩石爆破损伤范围分析49-52
• 4.2 深孔爆破数值模拟方法分析52-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 厚层坚硬顶板弱化的钻孔布置及参数59-68
• 5.1 深孔爆破基本参数设计59-61
• 5.2 开切眼内深孔预裂爆破顶板的钻孔布置及参数61-63
• 5.3 两巷内深孔预裂爆破顶板的钻孔布置及参数63-67
• 5.4 本章小结67-68
• 6 厚层坚硬顶板深孔预裂爆破弱化工业试验68-86
• 6.1 101综采工作面顶板弱化总体工程布置68-71
• 6.2 开切眼内顶板预裂爆破71-72
• 6.3 开切眼一侧煤柱预裂爆破72-74
• 6.4 两巷内第1次深孔预裂爆破顶板的钻孔布置及爆破参数74-77
• 6.5 工作面端头临时爆破的钻孔布置及参数77-79
• 6.6 深孔爆破材料选择79-80
• 6.7 工作面矿压监测与分析80-84
• 6.8 效益分析84-85
• 6.9 本章小结85-86
• 7 主要结论86-88
• 参考文献88-94
• 作者简历94-96
• 学位论文数据集96

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本文编号：587233