采煤工作面“爆注”一体化防突理论与技术

作者

杨威贾茹李希建郭明功林柏泉林明华
单位

中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾教育部重点实验室贵州大学矿业学院平顶山天安煤业股份有限公司八矿
摘要

煤与瓦斯突出是深部高瓦斯矿井安全开采的最大障碍之一,回采工作面前方卸压区长度短、应力集中系数大、煤体干燥是诱发采面煤与瓦斯突出事故的主要因素.为了消除回采工作面突出危险性,提出了采面"爆注"一体化防突理论与技术——在采面前方应力集中区内实施爆破作业,降低煤体承载能力,迫使采面超前应力集中向深部推移,增大卸压区长度;通过爆破在应力集中区内产生新的煤层裂隙,促进新生裂隙和卸压区内裂隙连通,为应力集中区内煤层瓦斯释放提供了通道,降低煤层瓦斯含量;爆破能增加煤层裂隙,有效提高煤层注水效率,提高煤体的塑性,驱替煤层瓦斯流动、并抑制残余瓦斯解吸速度,降低突出危险性.研发的"爆注"一体化成套装备实现了同一钻孔内装药、水封耦合爆破、煤层注水的一体化安全高效作业;首创的水封耦合正向起爆方法能显著提高爆炸能量的利用率,并降低爆炸冲击波对封孔器的冲击力,有效延长封孔器的使用寿命.在平煤股份有限公司八矿孤岛工作面的试验结果表明:单个钻孔的"装药-封孔"一体化作业时间从传统40～60 min缩减到10～15 min;单个钻孔的封孔材料从约120 kg缩减到不足20 kg;"爆注"一体化作业实施后,采面超前应力峰向深部转移约6 m,卸压区长度显著增加,采面突出危险性降低;试验中用18个"爆注"一体化钻孔的消突效果和144个普通超前钻孔相当;单个钻孔注水量提升约23倍,煤层塑性显著提高,采掘过程中产生的粉尘浓度显著降低.
关键词

煤与瓦斯突出高应力采面爆破注水应力驱移
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金面上项目（51874291）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（2019XKQYMS22）；
文章目录

1 “爆注”一体化技术及原理
1.1 技术概况
1.2 爆破推动应力峰值、连通裂隙
1.3 注水改善煤体塑性和瓦斯放散速度
2 技术方法及装备
2.1 技术方法工艺
2.2 技术装备开发
3 爆破关键参数优化
3.1 数值模型建立
3.2 空气耦合和水耦合爆破对比
3.3 正向爆破和反向爆破对比
4 现场试验研究
4.1 试验地点概况
4.2 试验方案
4.3 现场试验效果
4.3.1 采面突出危险性对比
4.3.2 采面应力峰值特征对比
4.3.3 爆破前后瓦斯涌出对比
4.3.4 附加效果对比
5 讨论
6 结论
引用格式

杨威,贾茹,李希建,郭明功,林柏泉,林明华.采煤工作面“爆注”一体化防突理论与技术[J].中国矿业大学学报,2021,50(04):764-775.
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