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    浅析岩巷掘进中深孔爆破技术 岩巷掘进

    时间:2019-01-21 03:42:02 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      摘 要:近年来,随着国民经济的快速发展,国家对煤炭等能源的需求量越来越大,迫切需要建设一大批现代化矿井。老矿井为保证采掘接替,必须掘进大量的巷道才能保证矿井产量。大型现代化新井建设过程中,要求缩短建井总工期,必须提高井巷掘进速度,以提高岩巷施工速度。
      关键词:岩巷掘进;中深孔;爆破
      中图分类号:TD235 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2010)029(C)-0094-01
      
      一、影响爆破效率因素
      (一)岩体的物理力学性能的影响。巷道掘进岩石的物理力学性能、结构和存在状况对爆破效率有很大影响。对于构造节理不甚发育、完整性较好、硬度高、可钻可爆性差、分布随机性大的岩巷,凿岩爆破工作较难,爆破效率更低。随着矿井开采深度增加,深部岩石受到高地应力的影响,更增加了爆破难度,而且常常会受到冲击地压和岩爆的影响。
      高围压作用的结果是脆性破坏岩石的极限强度随着围压的加大增长很快,近似线性互增。且岩石的破坏表现为由脆性破坏向延性破坏转变。
      (二)掏槽爆破的影响。掏槽爆破时,爆破破碎岩石的条件十分困难,且掏槽的好坏又很大程度上决定了其他炮孔的爆破效果,因此必须选择合理掏槽形式和装药量,使岩石完全破碎形成槽洞和达到较高的掏槽炮孔利用率。掏槽孔的位置一般在巷道中下部,根据巷道断面、岩石性质和其他地质构造条件,掏槽炮孔的排列形式归纳起来可分为两大类:倾斜炮孔掏槽和垂直炮孔掏槽。由于煤矿巷道断面较小,且多使用风动凿岩机钻孔,因此巷道掘进多采用倾斜炮孔掏槽(垂直楔形掏槽)。目前我国巷道掘进的掏槽方式及爆破参数基本上都是凭经验确定的,带有很大的随意性和盲目性,所选定的掏槽方式及爆破参数往往与合理的掏槽方式相去甚远。合理的掏槽方式及爆破参数首先应根据岩石物理力学性质和炸药爆炸性能进行理论计算,然后在实践中进行修正,使其尽量满足爆破原始条件的要求,达到提高炮孔利用率的目的。
      (三)炮孔深度的影响。炮孔深度是确定掘进循环劳动量和工作组织的主要钻爆参数,通常根据任务要求或循环组织、岩石的坚固系数、炸药威力、巷道断面大小和凿岩机劳动生产率来确定。一般说来,炮孔加深可使每循环进尺增加,相对地减少辅助时间,爆破材料的单位消耗量也可降低。但随着炮孔深度增加,岩体对炮孔的夹制作用增加,凿岩速度会明显降低,爆破后槽腔深部破碎岩石不能被抛出,就会降低掏槽效果和全断面巷道炮孔利用率。
      (四)装药量和装药结构的影响。影响岩巷掘进爆破效果的首要因素是掏槽效果的好坏。由于掏槽部位仅有一个自由面,爆破时不仅要把此部分岩石破碎而且要抛掷出来,因此需要消耗较多炸药能量。为了提高爆破效率,掏槽炮孔、辅助孔和底板炮孔以连续装药为主,尤其在坚固岩层中,为提高掏槽孔的装药量往往增大装药系数或增大炮孔的耦合系数;为实现光面爆破,可以增大周边炮孔不耦合系数或降低其装药系数。
      (五)起爆方式的影响。由于煤矿钻爆作业环境的特殊性,为保证安全生产,爆破作业多采用正向起爆方式。实践表明,孔底起爆(反向起爆)可延长爆炸产物在孔内的作用时间,提高爆破能量利用率,大大降低爆破空气冲击波等爆炸有害效应。因此,在无瓦斯(或距离煤层较远)巷道掘进工作面可采用反向起爆,以提高爆破效率。
      (六)巷道断面积的影响。(1)小断面,巷道的卸压范围小,应力集中度高即夹制力大。(2)自由面积减少影响爆破的拉伸破坏。(3)断面积小,抛渣困难碎,岩石脱离岩体的时间加大影响自由面的形成。(4)断面积小,相对掏槽面积增加炸药也就增加。反之则不然
      二、深部岩巷掘进用爆破材料和爆破参数的优化
      (一)炮孔直径和炮眼深度的选取。(1)对于中硬以下岩石的较小掘进工作面,小直径钻眼速度较快,采用小循环进尺爆破效果比较明显。(2)较硬的岩巷掘进工作面建议采用大直径掏槽炮孔和小直径辅助炮孔、崩落孔和周边孔相结合。使炸药的分布更趋合理,爆破效率明显提高,而且达到了很好的光爆效果。(3)在钻孔机械化水平较高的掘进工作面,可以全部采用大直径装药炮孔进行爆破施工,这样可以相应地减少钻孔数目,但是全断面采用大孔径爆破时,要注意周边孔装药和堵塞结构的合理性,使之既达到光面爆破的效果,又提高巷道成型质量。中深孔爆破并不是炮眼越深越好。合理的炮眼深度要根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、炸药性能、工人技术水平等因素确定;同时炮眼深度还应与凿岩机械相适应,即合理的炮眼深度要能保证钻眼时有较高的钻眼速度。根据经验,采用YT系列凿岩机打眼,炮眼深度为2.5―3.0m最为适宜。如果炮眼深度超过3.0m,由于钎子重量增加了,使得克服钎子弹性变形的冲击功增大,排粉难度也增大;同时使得钎杆与眼壁间的摩擦阻力增大,能量消耗增加,使打眼时间延长,不易实现正规循环。
      (二)爆破器材的选取。根据破岩理论,炸药的阻抗值愈接近岩石的波阻抗值,则爆炸能量的传递效率愈高,从而能更大限度地破碎岩石。由于坚硬致密的岩石一般波速高、密度大,需选用波阻抗值较大的炸药品种。
      (三)掏槽方式和掏槽爆破参数优化。(1)掏槽方式的确定。在中硬岩石的巷道中掘进中采用双楔形掏槽方案时试验时,爆破后掘进工作面有“鼓肚子”现象,即上一循环掏槽处爆破后岩石外鼓,掏槽不到底,掏槽处的岩石虽然已经受到扰动破坏,但是没有被抛出。针对这一现象,试验采用中心孔加强往外抛矸,使掏槽后破坏的岩石尽可能地抛出,给后爆的炮孔提供一个更大的自由面,不至于有岩石“压死”情况发生。根据试验巷道的岩性和断面的大小,把原来6孔垂直楔型掏槽改成12孔垂直楔型掏槽。
       作者单位:淮南矿业集团潘北矿

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