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综采工作面硬岩夹矸层预裂破碎技术研究

2021-10-26邓广哲王健航张旭东

煤炭工程 2021年10期

邓广哲,王健航,张旭东

(1.西安科技大学 能源学院,陕西 西安 710054;2.教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西 西安 710054)

我国陕北矿区煤炭储量丰富,陕煤集团小保当一号煤矿2-2号煤层,采用一次采全高综合机械化开采方法。由于2-2号煤层内含有致密坚硬特性的不同厚度的夹矸层,内外生裂隙常被方解石和菱铁矿薄膜充填,可见黄铁矿颗粒,硬度中等,导致煤层夹矸截割性不良,污染煤质。资料显示,煤层夹矸单轴抗压强度为56MPa,硬度系数大于6,表现为优异的坚固物性,导致采掘截割困难,表现为对截割速度影响大,截割材料消耗量剧增,综采产能受到严重制约,生产过程中支承压力峰值和影响范围随夹矸层厚度的增加而增大,支承压力峰值距工作面的距离随夹矸层厚度的增加而减小[1]。尤其是综采过程中煤层不稳定分布、夹矸层结构致密,采煤机割煤效率低,截割困难,环境污染严重,导致生产成本增加,直接影响安全高效的开采,甚至诱发安全隐患事故。

现阶段,陶可、于飞在分析深孔预裂爆破的基本原理的基础上,提出了深孔预裂爆破的材料和工艺,并且介绍了爆破的炮眼间距、炮眼深度、装药量等基本参数[2]。潘泱波利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对现场实际的爆破过程进行模拟计算,模拟计算不同爆破孔间距时应力波的扩展、质点所受的有效应力以及爆破孔周围裂隙的发育情况,证明了深孔预裂爆破技术用于弱化煤层夹矸的可行性和有效性[3]。……

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