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【6h】

坚硬薄煤层深孔爆破松动半径模拟分析与应用研究

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摘要

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外深孔爆破技术研究现状

1.2.2 国内深孔爆破技术研究现状

1.2.3 深孔爆破松动半径国内外研究现状

1.3 论文研究特色

1.4 论文研究内容、方法及技术路线

2 煤体深孔松动爆破技术研究

2.1 煤体的力学性质及其对爆破作用的影响

2.1.1 煤体的基本力学性质

2.1.2 煤体的力学性质对爆破作用的影响

2.2 煤体深孔松动爆破机理

2.2.1 深孔松动爆破过程分析

2.2.2 爆炸应力波的传播分析

2.2.3 爆生气体的作用及裂纹的形成分析

2.3 控制孔的作用

2.4 本章小结

3 深孔松动爆破参数设计

3.1 孔径的选择

3.2 炸药的选择

3.3 装药结构、方式与起爆方式

3.4 爆破孔与控制孔间距

3.5 封孔长度

3.6 药量计算

3.7 本章小结

4 坚硬薄煤层深孔松动爆破数值模拟和分析

4.1 数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA介绍

4.1.1 程序简介及算法

4.1.2 理论基础

4.1.3 求解步骤

4.2 计算模型及参数选取

4.2.1 深孔松动爆破数值计算模型

4.2.2 边界条件

4.2.3 煤体状态方程参数

4.2.4 炸药状态方程参数

4.3 数值模拟结果及分析

4.3.1 模型1模拟结果

4.3.2 模型2模拟结果

4.3.3 模型3模拟结果

4.3.4 模拟结果分析

4.4 本章小结

5 深孔松动爆破在坚硬薄煤层开采中的工程应用

5.1 工程概况

5.2 施工方案

5.2.1 深孔松动爆破工程准备

5.2.2 深孔松动爆破工艺过程

5.3 松动爆破效果分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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摘要

随着深孔松动爆破技术的不断发展、完善,以及薄煤层安全高效开采的需要,将两者相结合,可以为硬质薄煤层的高效回采提供新的技术途径。本文主要对坚硬薄煤层深孔爆破松动半径及实际工程应用展开研究。通过课题背景及意义的分析,提出了该研究的必要性,并且确定了本论文的研究内容:首先,在前人的研究基础上,对煤体深孔松动爆破技术和深孔松动爆破参数设计做了系统分析;其次,以双鸭山安泰煤矿三采区坚硬煤体为对象,建立了深孔松动爆破计算模型,利用LS-DYNA有限元程序,模拟了单个爆破孔及爆破孔在有控制孔作用情况下应力波的传播过程及爆生气体驱动裂纹的扩展过程。定性分析了爆破之后有效松动半径范围。其结果验证了理论分析的正确及合理性;最后,结合现场实际情况将该模拟研究结果应用到现场爆破工程中,优化爆破设计方案,有效的完成深孔松动爆破技术在坚硬薄煤层开采中的应用工程。  数值模拟研究结果表明:炸药在煤体中爆炸后,应力波随传播时间及煤体距爆源距离的增大呈衰减趋势;控制孔在爆破过程中起到了应力集中和应力导向的作用;本文研究的安泰煤矿三采区坚硬薄煤层有效爆破松动半径范围为2~2.5m。  实际工程应用结果表明:利用模拟研究提供的结果以及根据爆破效果跟踪写实数据,爆破效果良好,日产量提高了将近3倍。该论文的研究结果对于坚硬薄煤层深孔松动爆破研究具有重要意义。

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