深孔预裂爆破坚硬顶板提高初采采出率的研究 论文

针对某矿3407工作面初采期坚硬顶板难以垮落、易造成支架冲击载荷、顶板冲击矿压、有毒有害气体异常涌出等难题，研究团队通过系统的岩石力学实验和数值模拟，深入分析了顶板的物理特性。测定了工作面煤层及其顶底板岩石的力学参数，检测了基本顶细砂岩的矿物成分，并进行了饱水风干实验。结果表明，水对基本顶细砂岩的破坏作用非常小，显示出其极高的坚硬度和稳定性。

为了更好地解决顶板垮落难题，研究团队使用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了爆破后的岩石裂隙发展情况，并据此制定了深孔预裂爆破方案。数值模拟显示，3.5米炮眼间距能够有效形成顶板贯穿裂缝，这为后续的实际工程操作提供了理论依据。在实际操作中，通过使用岩层钻孔探测仪对爆破后的炮眼进行窥视，观测了初采期间工作面液压支架载荷的变化情况，结果进一步验证了数值模拟的准确性和方案的有效性。

此项技术的应用不仅解决了初采期坚硬顶板大面积悬顶的难题，还显著提高了煤炭采出率。具体而言，3407工作面初采期顶板深孔预裂爆破切顶后，基本顶初次来压步距缩短至21.6米，比上个工作面减少了9.6米，额外多采出了5600吨煤，采出率提升了14.4%。这一成果显著提升了矿井的经济效益和安全性。

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