综采工作面坚硬老顶预裂爆破技术研究.doc

综采工作面坚硬老顶 预裂爆破技术研究 兖矿集团济三煤矿 二 OО 年 月 1概述……………………………………………………………………1 1.1 课题的意义…………………………………………………………1 1.2 预裂爆破研究概述…………………………………………………1 1.2.1 预裂爆破的提出与发展…………………………………………1 1.2.2 预裂爆破的成缝模型研究1.2.3 预裂爆破的实验研究4 1.2.4 预裂爆破的数值模拟研究5 1.3 国内冲击地压及其治理研究概述6 1.3.1 国内冲击矿压概况6 1.3.2冲击压治理研究概况 1.4 本课题主要研究目的和内容10 1.4.1本课题主要研究目的 10 1.4.2 本课题主要研究内容11 1.4.3预期成果12 2 综采工作面坚硬顶板预裂爆破用乳胶基质的研制13 2.1 引言13 2.2 装药机用乳胶基质的特点13 2.3 乳胶基质组份的选择与配比14 2.3.1 水相溶液组份的选择与搭配14 2.3.2 油相中各组份的选择与匹配14 2.3.3 发泡剂及发泡促进剂的选择14 2.3.4 乳胶基质组分设计原则15 2.3.5 试验试样的组分及其作用6 2.3.6 乳胶基质粘度的要求18 2.4 乳胶基质的生产工艺与制备18 2.4.1 乳胶基质生产工艺的拟定18 2.4.2乳胶基质制备设备的设计与配置19 2.5 本章小结23 3 BCJ－5型装药器的研制24 3.1 引言24 3.2 BCJ－5型装药机25 3.2.1 BCJ－5型装药机技术特点25 3.2.2 BCJ—5型装药机的主要结构概述26 3.3 BCJ－5型装药机技术参数26 3.4乳胶敏化后的爆炸性能27 3.5 BCJ—5型装药机的调试与应用 3.5.1装药机的调试3.5.2乳胶基质的小直径长距离输送技术3.6 本章小结4 坚硬老顶预裂爆破在济三煤矿的应用研究4.1 济三煤矿概述4.2西部六采区及6303工作面概况4.3西部六采区6303面冲击压6303工作面冲击压类型 4.5综采工作面顶板预裂爆破研究 4.5.1 顶板预裂爆破的作用4.5.2 顶板预裂爆破的地点4.5.3 顶板预裂爆破的工艺过程4.6 老顶预裂爆破效果检验4.7 本章小结3 5 结论概述 1.1 课题的意义 1.2 预裂爆破研究概述 1.2.1 预裂爆破的提出与发展 多年来，随着预裂爆破在岩石开挖过程中的广泛应用，许多学者对其展开了理论研究，并取得了一定的进展。预裂爆破理论是关于炸药爆炸载荷作用下，相邻炮孔之间贯通成逢理论。主要包括相邻炮孔之间贯通裂缝形成的力学机理以及其与爆破参数之间的联系。预裂爆破理论的发展大致经历了以下两个阶段： ⑴以弹性力学为基础的发展阶段 该阶段认为岩石是均质的、各向同性的，不考虑岩石中含有的各种缺陷和弱面，当岩石中的拉应力达到其极限强度时，便发生突然破坏，形成炮孔间的裂缝。在这一阶段，共形成了三种有代表意义的作用理论。 ①应力波干涉破坏理论。1962年，戴维尔(W.I.Duvall)和帕内尔(K.S.Panie)提出“相邻炮孔产生的应力波相互干扰”的理论。该理论认为：如果几个相邻炮孔中的炸药同时起爆，爆炸应力波以炮孔为中心呈放射状向外传播，一般在其切线方向会产生拉应力。由两个爆破孔出发、沿半径方向扩展的应力波，在两孔连线的中点相会，并产生干扰。两个波的汇合处产生的合力垂直于两个爆破孔轴线的连接面，方向向外，在这个连接面的两端，岩面向各自相反的方向移动。因此，两个炮孔轴线的连接面成为一个受拉面，整个拉应力的作用使岩体沿此面断裂。 ②爆生气体破坏理论。U.Langefors(兰格福斯)、山口梅太郎等人认为，爆生气体的作用对预裂成逢的影响更大。应力波不会形成贯穿裂隙，仅能形成潜在的闭合裂隙，对于单孔而言，这些裂隙是无规则的。对于双孔而言，两孔连线方向的裂隙最长，裂隙的贯穿是在气体的作用下完成的。在气体压力共同作用下，炮孔相距很近时，炮孔连线上因应力叠加而产生很高的拉应力。相邻炮孔同时作用，会使沿炮孔连线的面破裂得更加整齐。 ③爆炸应力波和高压气体联合作用的理论。该理论将预裂成逢机理分为两个过程：应力波在作用过程和高压气体的作用过程。它们有先后，但又是连续的、不可分割的，即爆炸应力波由炮孔向四周传播，在孔壁及炮孔连线方向出现预裂，随后在爆炸气体作用下，使原裂缝延伸扩张，最后形成平整的开裂面。 ⑵以断裂损伤理论为基础的发展阶段。 随着断裂损伤力学的发展，岩石中含有的裂纹对控制爆破炮孔间贯通裂纹形成的影响受到关注。该阶段的理论认为：在爆炸荷载作用下，岩石中的既有裂纹尖端将产生应力集中，当裂纹尖端的应力强度因子达到岩石的断裂韧度时，这些裂纹起裂、扩展，如果炮孔间距适当，进一步将形成炮孔间