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煤层增透与顶板弱化聚能爆破技术研究
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摘要
本文从聚能装药聚能效应出发,对煤岩聚能爆破致裂机理进行研究,分析了聚能爆破过程、爆破裂隙起裂扩展条件以及爆破裂隙分区特征。同时对聚能爆破炸药的安全性和爆破作业环境隐患进行分析,将聚能爆破施工工艺划分为选址、打钻、装药、封孔、起爆5个步骤,针对施工过程中可能出现的事故采取相应的安全技术措施,保证现场试验的顺利进行。以通化矿业(集团)有限责任公司松树煤矿为试验区,对矿井瓦斯地质规律进行研究,分析了地质构造、煤层赋存、瓦斯抽放概况、煤与瓦斯突出特征及地质原因。在此基础上将深孔聚能爆破应用于低透气性煤层增透和坚硬难垮落顶板弱化,设计了试验方案并顺利进行了现场试验。结果表明,聚能爆破煤层增透作用显著,而且为解决坚硬难垮落顶板大面积悬顶提供了技术和方法,保证了工作面安全生产。
Based on cumulative effect of cumulative charge, coal and rock splitting mechanism was studied. The cumulative blasting process, fracture initiation and extension condition and fracture partition characteristics were analyzed. At the same time, the safety of cumulative explosives and hidden danger of blasting circumstances were analyzed. Divide the cumulative explosion process into five steps including locating, drilling, loading, sealing and detonation. Aiming at the possible accident in the process, the corresponding safety technical measures were adopted to ensure the field test smoothly. Using Songshu Coal Mine of Tonghua Mining(Group) CO., Ltd as a test field, mine gas geology law including geological structure, coal seam existence, gas drainage and coal and gas outburst characteristics and its geological reasons were studied. On this basis, deep-hole cumulative blasting was applied to improve permeability in the low gas permeability coal seam and roof weakening in hard and stable roof, and test plan was designed as well as implemented. The result shows that cumulative blasting works well to improve coal seam permeability and provides technology and method to solve large area hanging roof, which ensures the safe production of working face.
引文
1.王显政.煤矿安全新技术[M].北京:煤炭工业出版社社,2002
    2.罗勇.复合射孔技术在煤层致裂中的实验研究[J].岩土工程技术,2005,19(2):80-83
    3.姚尚文.改进抽放方法提高瓦斯抽放效果[J].煤炭学报,2006,31(6):721-726
    4.中华人民共和国国家发展和改革委员会能源局.采取紧急措施坚决控制煤矿瓦斯重特大事故.http://nyj.ndrc.gov.cn/mtwsfz/jyxx/t20091215_319540.htm
    5.赵铁锤.在全国煤矿瓦斯治理工作体系“双百工程”建设会议上的讲话[J].中国煤层气,2009,6(2):3-6
    6. Carol J. Bibler, James S. Marshall, Raymond C. Pilcher. Status of worldwide coal mine methane
    emissions and use. International Journal of Coal Geology,1998(35):283-310
    7.张群,冯三利,杨锡禄.试论我国煤层气的基本储层特点及开发策略[J].煤炭学报,2001,26(3):230-235
    8.张国华.本煤层水力压裂致裂机理及裂隙发展过程研究[D].辽宁工程技术大学,2003
    9.单学军,张士诚,张遂安,等.华北地区煤层气井压裂裂缝监测及其扩展规律[J].煤田地质与勘探,2005,33(5):25-28
    10.牛立军,谷海林,刘德山.压裂井开发煤层气技术及其应用[J].煤炭技术,2007,26(9):112-113
    11. Sadiq J. Zarrouk, Tim A. Moore. Preliminary reservoir model of enhanced coalbed methane (ECBM) in a subbituminous coal seam, Huntly Coalfield, New Zealand. International Journal of Coal Geology,2009,(77):153-161
    12. Romeo M. Flores. Coalbed methane:Form hazard to resource. International Journal of Coal Geology,1998(35):3-26
    13.袁亮.松软低透气性煤层群瓦斯抽采理论与技术[M].北京:煤炭工业出版社,2004
    14.马丕梁.煤矿瓦斯灾害防治技术手册[M].北京:化学工业出版社,2007
    15. Rice D D. Composition and origins of coalbed gas[M]//Law Ben E, Rice D D. Hydrocarbons from coal. AAPG Studies in Geology Series38. Tulsa, Oklahoma, USA:AAPG,1993:159-184
    16.包剑影,苏燧,李贵贤等.阳泉煤矿瓦斯治理技术[M].北京煤炭工业出版社,1996
    17.罗勇,沈兆武.聚能爆破在岩石控制爆破中的研究[J].工程爆破,2005,11(3):9-13
    18.罗勇,沈兆武.炮孔填塞对爆破作用效果的研究[J].工程爆破,2006,12(1):16-18
    19.罗勇,沈兆武.聚能效应在岩石定向断裂爆破中的研究[J].中国工程科学,2006,8(5):102-106
    20.周登辉,伍永平,解盘石.大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用[J].西安科技大学学报,2009,29(5):510-514
    21.崔永杰,孙祺,郑跃兵,等.坚硬顶板弱化处理防止瓦斯骤然涌出[J].煤炭技术,2011,30(12):80-82
    22.宫世文,张荪茗,孙震,等.深孔预裂爆破强制放顶技术的应用[J].煤矿安全,2007,(1):21-22
    23.孙建军,徐刚.深孔爆破弱化坚硬顶板技术的应用[J].煤矿开采,2008,13(3):89-90
    24.陈万平.综采工作面坚硬顶板深孔强制爆破放顶的应用[J].内蒙古煤炭经济,2008,(4): 28-30
    25.张祝涛,张龙江.坚硬顶板深孔爆破强制放顶的实践[J].现代矿业,2009,(5):80-81
    26.张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京:煤炭工业出版社,2001,265-266
    27.俞启香,周世宁.我国煤矿瓦斯抽放及21世纪展望[A].21世纪中国煤炭工业第五次全国会员代表大会暨学术研讨会论文集[C].2001,34-40
    28.马丕梁,范启炜.我国煤矿抽放瓦斯现状及展望]J].中国煤炭,2004,30(2):5-7
    29. Paul D. Gamson, B. Basil Beamish, David P. Johnson. Coal microstructure and micropermeability and their effects on natural gas recovery. Fuel,1993,(72):87-99
    30. D. H. Steve Zou, Chuxin Yu, Xuefu Xian. Dynamic nature of coal permeability ahead of a longwall face. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,1999(36):693-699
    31.程远平,俞启香.煤层群煤与瓦斯安全高效共采体系及应用[J].中国矿业大学学报,2003,32(5):471-475
    32.袁亮.低透高瓦斯煤层群安全开采关键技术研究[J].岩石力学与工程学报,2008,27(7):1370-1379
    33.袁亮.卸压开采抽采瓦斯理论及煤与瓦斯共采技术体系[J].煤炭学报,2009,34(1):1-8
    34.程远平,周德永,俞启香,等.保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究[J].采矿与安全工程学报,2006,23(1):12-18
    35.袁亮.低透气煤层群首采关键层卸压开采采空侧瓦斯分布特征与抽采技术[J].煤炭学报,2008,33(12):1362-1367
    36.练友红.祁南矿上保护层开采卸压瓦斯抽采技术[J].煤矿安全,2010,(7):33-35
    37.赵以蕙.阳泉七尺煤层预抽瓦斯参数的探讨[J].中国矿业学院学报,1979,(2):13-18
    38.王魁军,许昭泽,王建国.提高本煤层瓦斯抽放的新方法——交叉钻孔预抽本煤层瓦斯试验研究[J].煤矿安全,1996(2):38-41
    39.余长林.提高低透气性煤层钻孔抽采瓦斯量的途径[J].煤矿安全,1999,(5):35-36
    40.邹忠有,白铁刚,姜文忠,等.水力冲割煤层卸压抽采瓦斯技术的研究[J].煤矿安全,2000,(1):34-36
    41.赵岚,冯增朝,杨栋,等.水力割缝提高低渗透煤层渗透性实验研究[J].太原理工大学学报,2001,32(2):109-111
    42.段康廉,冯增朝,赵阳升,等.低渗透煤层钻孔与水力割缝瓦斯排放的实验研究[J].煤炭学报,2002,27(1):50-53
    43.唐建新,贾剑青,胡国忠,等.钻孔中煤体割缝的高压水射流装置设计及试验[J].岩土力学,2007,28(7):1501-1504
    44.李晓红,卢义玉,赵瑜,等.高压脉冲水射流提高松软煤层透气性的研究[J].煤炭学报,2008,33(12):1386-1390
    45.李同林.水压致裂煤层裂缝发育特点的研究[J].中国地质大学学报,1994,19(4):537-545
    46.李文魁.多裂缝压裂改造技术在煤层气井压裂中的应用[J].西安石油学院学报(自然科学版),2000,15(5):37-38
    47.赵阳升,杨栋,胡耀青,等.低渗透煤储层煤层气开采有效技术途径的研究[J].煤炭学报,2001,26(5):455-458
    48.李安启,姜海,陈彩虹.我国煤层气井水力压裂的实践及煤层裂缝模型选择分析[J].天然气工业,2004,24(5):91-94
    49.陈沅江,吴超.注水煤层渗透性的影响因素分析及其改善对策[J].煤矿安全,1997,(12): 15-18
    50.胡耀青,段康廉,赵阳升.煤层动压注水的现场实验研究[J].太原理工大学学报,1998,29(2):156-162
    51.聂百胜,何学秋,冯志华,等.磁化水在煤层注水中的应用[J].辽宁工程技术大学学报,2007,26(1):1-3
    52.李学臣,魏国营.突出煤层水力掏槽防突技术措施的应用[J].河南理工大学学报,2006,25(4):270-274
    53.魏国营,郭中海,谢伦荣,等.煤巷掘进水力掏槽防治煤与瓦斯突出技术[J].煤炭学报,2007,32(2):172-176
    54.周东平,卢义玉,康勇,等.磨料射流割缝技术防突机理及应用[J].重庆大学学报,2010,33(7):86-90
    55.侯宜江.芦岭煤矿高压磨料射流钻割一体化防突试验研究[J].煤炭技术,2010,29(11):81-82
    56.于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社,2005
    57.郑福良.深孔预裂爆破对煤层透气性影响的试验研究[J].煤矿安全,1995,(12):8-11
    58.石必明,俞启香.低透气性煤层深孔预裂控制松动爆破防突作用分析[J].建井技术,2002,23(5):27-30
    59.蔡峰,刘泽功.高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破增透数值模拟[J].煤炭学报,2007,32(5):499-503
    60.曹树刚,李勇,刘延保,等.深孔控制预裂爆破对煤体微观结构的影响[J].岩石力学与工程学报,2009,28(4):673-678
    61.张春华,刘泽功,徐涛,等.石门对掘揭开急倾斜煤层突出与爆破增透消突技术[J].煤炭学报,2010,35(1):85-88
    62. Yang Renshu, Zhuang Jinzhao, Wang Wei. Application of directional broken control blasting in cutting [J]. Journal of China University of Mining&Technology,2000,10(2):112-115
    63. Bjarnholt G, Hohnberg R, Ouchterlong F. A linear shaped charge system for contour blasting[A]. Konya C C. Proceedings of9th Conference on Explosives and Blasting Technique [C]. Dallas:Society of Explosives Engineers,1983:350-358
    64. Yong-Qiang Zhang, Hong Hao, Yong Lu. Anisotropic dynamic damage and fragmentation of rock materials under explosive loading[J]. International Journal of Engineering Science,2003,41(9):917-929
    65. Ma GW, An XM. Numerical simulation of blasting-induced rock fractures [J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2008,45(6):966-975
    66.郭德勇,裴海波,宋建成,等.煤层深孔聚能爆破致裂增透机理研究[J].煤炭学报,2008,33(12):1381-1385
    67.郭德勇,宋文健,李中州,等.煤层深孔聚能爆破致裂增透工艺研究[J].煤炭学报,2009,34(8):1087-1089
    68.余永强,杨小林,梁为民,等.控制爆破致裂提高矿井瓦斯抽放率试验研究[J].煤炭学报,2007,32(4):377-381
    69.陈士海.深孔水压爆破装药结构与应用研究[J].煤炭学报,2000,25(增刊):112-116
    70.张英华,倪文,尹根成,等.穿层孔水压爆破法提高煤层透气性的研究[J].煤炭学报,2004,29(3):298-302
    71.周超,李飞,刘非非,等.水压爆破防突机理分析及工程应用[J].煤矿安全,2011,42(11): 8-11
    72. Bingxiang Huang, Changyou Liu, Junhui Fu, etal. Hydraulic fracturing after water pressure control blasting for increased fracturing[J]. International Journal of Rock Mechanics&Mining Sciences,2011,(48):976-983
    73. Hongbin Zhang, Jishan Liu, D.Elsworth. How sorption-induced matrix deformation affects gas flow in coal seams:A new FE model. International Journal of Rock Mechanics&Mining Sciences,2008,(45):1226-1236
    74. J.Adachi, E.Siebrits, A.Peirce, et al. Computer simulation of hydraulic fractures. International Journal of Rock Mechanics&Mining Sciences,2007(44):739-757
    75. S.Y. Wang, L.Sun, A.S.K.Au, et al.2D-numerical analysis of hydraulic fracturing in heterogeneous geo-materials.Construction and Building Materials,2009,(23):2196-2206
    76. Ogilvie, Michael L. Gas drainage in Australian underground coal mines [J]. Mining Engineering (Littleton, Colorado),1995,1(47):50-52
    77.国外煤矿瓦斯抽放动态[J].矿业安全与环保,1977,(1):54-60
    78.周德昶,焦先军.地面钻井抽采瓦斯技术的发展方向[J].矿业安全与环保,2006,33(6):77-79
    79.周昀涵.地面钻井抽采瓦斯的技术研究和发展[J].能源技术与管理,2011,(2):32-34
    80.黄晋兵.王台矿井综采工作面处理坚硬顶板技术[J].煤炭科学技术,2008,36(9):4-7
    81.靳钟铭,徐林生.煤矿坚硬顶板控制[M].北京:煤炭工业出版社,1994
    82.高木福.坚硬顶板处理步距的数值模拟[J].辽宁工程技术大学学报,2006,25(5):649-651
    83.杨新建,申志平.深孔爆破弱化坚硬顶板技术在大采高综采工作面的应用[J].煤矿开采,2007,12(6):30-32
    84.刘洪伟,李君利.坚硬顶板弱化技术综述[J].煤炭技术,2009,28(2):50-51
    85.闫少宏,宁宇,康立军.用水力压裂处理坚硬顶板的机理及实验研究[J].煤炭学报,2000,25(1):32-35
    86.冯彦军,康红普.定向水力压裂控制煤矿坚硬难垮顶板试验[J].岩石力学与工程学报,2012,31(6):1148-1155
    87.岑传鸿.顶板灾害防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,1994
    88.齐庆新,雷毅,李宏艳,等.深孔断顶爆破防治冲击地压的理论与实践[J].岩石力学与工程学报,2007,26(增1):3522-3527
    89.伍永平,李开放,张艳丽.坚硬顶板综放工作面超前弱化模拟研究[J].采矿与安全工程学报,2009,26(3):273-277
    90.李春睿,康立军,齐庆新,等.深孔爆破数值模拟及其在煤矿顶板弱化中的应用[J].煤炭学报,2009,34(12):1632-1636
    91.李方立,王成,段长寿.超前深孔预爆破处理坚硬顶板的应用[J].矿山压力与顶板管理,2001,(3):72-74
    92.石汝银,李增峰,管伟明.坚硬顶板超前预爆破技术研究[J].煤炭科技,2009,(1):84-87
    93.裴海波.煤层深孔聚能爆破致裂增透机理研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2009
    94. Bjarnholt G, Holmberg R, Ouchterlong F. A linear shaped charge system for contour blasting[A]. Konya C C. Proceedings of9th Conference on Explosives and Blasting Technique[C]. Dallas:Society of Explosives Engineers,1983:350-358
    95.何满潮,曹伍福,单仁亮,等.双向聚能拉伸爆破新技术[J].岩石力学与工程学报,2003,22(12):2047-2051
    96.龙维祺,郭安福.在砂矿钻探中用爆破法突破砾石地层的研究[Jl.有色金属(矿山部分),1990,(2):18-22
    97.张守中.爆炸基本原理[M].北京:国防工业出版社,1988
    98.TH波克罗夫斯基等合著.在变形介质中冲击与爆炸作用[M].刘清荣等合译.北京:中国工业出版社,1965
    99.张志呈.定向断裂控制爆破[M].重庆:重庆大学出版社,2000
    100.钮强.岩石爆破机理[M].沈阳:东北工学院出版社,1990
    101.许红涛,卢文波.爆破破岩过程中的动态卸载效应探讨[Jl.岩土力学,2003,24(6):969-973
    102.郑平泰,杨涛,秦子增.聚能射流形成过程的理论建模与分析[Jl.国防科技大学学报,2006,28(3):28-32
    103.商登莹,吕鹏飞,于学洋,等.低透气性煤层深孔聚能爆破增透技术及实践[Jl.煤炭科学技术,2012,40(12):48-51
    104.李贺.岩石断裂力学[M].重庆:重庆大学出版社,1988
    105.张志呈.岩石爆破裂纹的起裂、扩展、分岔与止裂]Jl.爆破,1999,16(4):21-24
    106.王文龙.钻眼爆破[M].北京:煤炭工业出版社,1984
    107.徐颖,宗琦.地下工程爆破理论及应用[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001
    108.朱曦光.聚能爆破提高煤层渗透率的理论研究探讨[D].北京:中国矿业大学(北京),1999
    109.郭德勇,杨雄,单智勇,等.煤层深孔聚能爆破封孔技术[Jl.北京科技大学学报,2011,33(7):785-789
    110.朱光明.煤层深孔聚能爆破瓦斯抽放安全技术研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2010
    111.汪旭光.乳化炸药[M].北京:冶金工业出版社,2008
    112.高尔新,杨仁树.爆破工程[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999
    113.B.A.索斯宁.乳化炸药的生产现状和前景[J[.国外金属矿山,1996,(7):36-39
    114.欧建春,王恩元,徐文全,等.钻孔施工诱发煤与瓦斯突出的机理研究]J[.中国矿业大学学报,2012,41(5):739-745
    115.钱鸣高,石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003
    116.张其中.爆破安全法规标准选编[M].北京:中国标准出版社,1993
    117.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2009
    118.高尔新,杨仁树.爆破工程[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999
    119.石智军.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工新技术[M].北京:煤炭工业出版社,2008
    120.易丽军.顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突关键技术研究[D].武汉:中国地质大学,2012
    121.袁亮.松软低透煤层群瓦斯抽采理论与技术[M].北京:煤炭工业出版社,2004
    122.郭奉贤,赵发军,杨运峰,等.松软煤层深孔钻进工艺实践[J].中州煤炭,2009,(12):50-51
    123.林府进,徐贵发,董钢锋.松软突出煤层顺层长钻孔成孔技术研究[J].矿业安全与环保,2006,33(2):10-14
    124.廉有轩,牛雅莉,彭立世.软煤层瓦斯抽放打钻技术研究[J].北京工业职业技术学院学报,2004,3(3):29-31
    125.高军伟,李东印.突出预测时打钻异常现象原因的解释及其预防途径[J].矿业安全与环保,2008,35(3):72-73
    126.顾毅成,史雅语,金骥良.工程爆破安全[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2009
    127.尚群,杨战伟,靳建伟.预抽煤层瓦斯交叉钻孔合理孔间距的研究[J].煤炭科学技术,2009,37(9):48-50
    128.李霄尖,姚精明,何富连,等.高位钻孔瓦斯抽放技术理论与实践[J].煤炭科学技术,2007,35(4):16-21
    129.张国华,侯凤才.预留瓦斯抽放钻场中钻场间距及布孔参数的确定[J].煤炭学报,2008,33(9):992-996
    130.李鸿宽,吴继园,刘思远.深孔预裂爆破强化抽放低透气性特厚煤层瓦斯的实践[J].煤矿安全,2003,34(2):12-14
    131.郭德勇,吕鹏飞,单智勇,等.瓦斯抽放煤层增透深孔聚能爆破钻孔参数[J].北京科技大学学报,2013,35(1):16-20
    132.高文胶,陈学习.爆破工程及其安全技术[M].北京:煤炭工业出版社,2011
    133.刘颠书,李胜林.爆破工程[M].北京:科学出版社,2011
    134.段宝福.工程爆破[M].北京:北京大学出版社,2012
    135.赵新涛,程贵海.岩石爆破破坏机理的四种理论[J].西部探矿工程,2006,7:181-182
    136.钱鸣高,石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003
    137.李彦强.顶板事故预防与处理[M].徐州:中国矿业大学出版社,2009
    138.罗勇,沈兆武.聚能药包在岩石定向断裂爆破中的应用研究[J].爆炸与冲击,2006,26(3):250-255
    139.郭德勇,吕鹏飞,裴海波,等.煤层深孔聚能爆破裂隙扩展数值模拟[J].煤炭学报,2012,37(2):274-278
    140.龚敏,王楚涵,王华.多层煤—岩介质中扇形深孔爆破应力场特性[J].北京科技大学学报,2012,34(6):614-619

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