深孔预裂爆破技术在煤矿巨厚砂岩顶板治理中的应用

摘要

自从进入二十一世纪以来，我国经济的发展随着时间的推进而发生着越来越大的改变与进步，而经济发展的前提离不开能源物质的支撑。煤炭，作为一项基础能源，仍然是工业发展的主要能源。但是最近年来，围绕着能源的问题的愈加的紧张，从而高产、高效以及安全的开采要求对煤炭这一行业领域的发展提出了较为苛刻的条件，因此，地层深部的煤层开采越来越受到煤炭企业的青睐。在地下深部煤炭的开采的过程当中，煤层的厚硬顶板的安全有效的冒落，是科研人员亟待解决的研究问题。
　　为了解决地下深部煤层开采过程中，厚硬顶板随着工作面开采推进时，出现的大面积悬顶等一系列问题，本文选取林华煤矿2098工作面为研究背景，以工作面巨厚砂岩顶板为研究的对象，在科研人员多次实地的勘察调研的前提下，采用了理论分析，以及现场试验相结合的研究方法，详细地对工作面巨厚砂岩顶板的弱化方案进行系统的研究，经过试验研究，分析得出2098工作面巨硬砂岩顶板在深孔预裂爆破前后工作面顶板矿压显现的特征规律。
　　经现场试验研究结果表明，本次爆破设计较为合理地对巨厚砂岩顶板实现了预裂破断，使得厚硬顶板的冒落性得以改善，让工作面上层原本难以冒落的顶板，成功的转化为可冒顶板。同时，实测效果表明，本次深孔预裂爆破显著减少了采空区上方的悬顶面积，削弱了顶板的来压强度，完成了对工作面上宏观矿压显现的有效控制，论证了本弱化方案对工作面巨厚顶板的控制性放顶的可行性。
　　本文所研究的超前深孔预裂爆破方面的设计，其技术和方法，可以为类似地质条件下的其他地区的工程项目提供一定的参考和借鉴作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究的内容及方法

1．3．1 研究的内容

1．3．2 研究的方法

2 工作面概述

2．1 工作面生产条件

2．2 煤层情况

2．2．1 煤层顶板情况

2．2．2 地质构造

2．2．3 水文地质情况

2．2．4 影响工作面回采的其他地质情况

2．2．5 采煤方法及回采工艺

3 岩石破碎及损伤机理

3．1 炮孔不耦合装药爆破孔壁压力分析

3．2 柱状装药爆破岩体破裂破碎规律

3．2．1 爆源近区岩石的破坏作用

3．2．2 爆源中区岩石的破坏作用

3．3 爆破断裂成缝机理

3．3．1 爆生气体膨胀压力

3．3．2 裂缝扩展规律

3．4 爆破损伤范围的确定

3．4．1 裂缝扩展规律

3．4．2 PPV判据及其理论过程

4 工作面顶板弱化方案

4．1 顶板岩层松动爆破设计

4．1．1 爆破循环步距

4．1．2 放顶高度

4．1．5 炮孔间距

4．2 爆破方案

4．2．1 切眼爆破方案

4．3 爆破网路

4．4 炮孔装药和封孔

4．5 起爆点位置

4．6 准备材料

4．7 强制放顶的程序

4．8 避灾路线

5 工作面顶板矿压观测方案

5．1 矿压观测的主要内容

5．2 观测处的测点布置方案

5．3 矿压观测组织工作

6 工作面顶板变形及垮落特征分析

7 工作面顶板的矿压显现特征

7．1 正常回采期间液压支架工作阻力分析

7．2 宏观矿压显现情况分析

7．3 矿压显现特征总结

8 支架工作状态及适应性分析

8．1 液压支架阻力分布特征

8．1．1 液压支架初撑力特征

8．1．2 液压支架工作阻力特征

8．1．3 液压支架末阻力分析

8．2 液压支架适应性分析

8．3 工作面支承压力分布

8．3．1 支承压力分布分析

8．3．2 巷道围岩变形量分析

8．4 液压支架阻力分布特征总结

9 结论

9．1 液压支架阻力分布特征

9．2 支架受力分析及围岩变形

9．3 顶板深孔预裂爆破效果分析

参考文献

致谢

作者简介及主要科研成果