任楼煤矿 [中深孔光面爆破在任楼煤矿快速掘进中的应用]
时间：2019-01-21 03:35:09 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:岩巷掘进中深孔爆破可减少辅助作业时间,提高单循环进尺,但由于爆破对围岩的破坏严重,不但增加了锚喷的支护时间,还增加了巷道的返修率,影响巷道的施工进度,通过中深孔光面爆破技术和合理的施工组织形式,任楼煤矿岩巷施工速度和巷道成型质量有了明显的提高,取得了105米的月进尺。
关键词:光面爆破;中深孔;岩巷掘进
中图分类号:TD175+.4文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)017(C)-0106-02
一、概述
岩巷掘进中深孔可减少辅助作业时间,提高单循环进尺,目前应用日益广泛。单如果选取的爆破参数不合理或施工组织不当,将影响巷道速度。为提高皖北煤电集团公司任楼煤矿岩巷的施工速度,在不改进掘进方法、不增添新设备、不增加施工人员的前提下,通过分析各爆破参数对爆破效果的影响,提出合理的爆破参数和施工技术措施,在任楼煤矿7258底抽巷快速掘进工程的应用中取得了明显的效果。
二、工程概况
任楼矿7258巷道布置在82煤层底板,巷道顶板距82煤层底板法线距离18―20米,基本顺层掘进,3‰上坡施工,依次穿岩层为灰、浅灰色细砂岩、泥岩、灰绿色细砂岩、浅灰白色细砂岩;岩层倾角15―17度;岩石坚固性系数f=4―6。
任楼煤矿7258开拓工程试验段巷道的规格为4200mm×3400mm。采用锚喷支护。根据巷道快速掘进施工要求,选用7655型气腿式凿岩机,工作面最少同时使用4台,另外备用1台。巷道施工采用全断面一次爆破法,采用“三八”制组织生产和“三掘三喷”作业方式。
三、掏槽眼的合理选取
(一)掏槽方式的选择
掏槽眼爆破在一个自由面的条件下进行,其岩石的夹制作用很大,破碎岩石的条件十分困难,而掏槽爆破的好坏又在很大程度上决定其他炮眼的爆破效果,由于掏槽方式选择不当严重影响掘进的爆破效果,因此,必须合理选择掏槽形式。目前在中深孔爆破时,一般采用直眼掏槽。直眼掏槽的形式有多种,各种掏槽形式的共同特点,是利用空眼做首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间。因此,直眼掏槽均有数量不等的平行空眼。
(二)直眼掏槽炮眼间距和装药量的合理选择
中深孔直眼掏槽炮眼的布置参数尚没有非常适宜的确定方法。掏槽爆破主要是利用炸药的能量爆破的破裂作用,使槽腔内的岩石充分破坏。因此,掏槽眼应布置在破裂区内,掏槽眼间距�小于破裂区半径Rk。
四、光爆参数和合理微差间隔时间的选择
光面爆破是保证巷道成形规整,减少周边围岩破坏的关键。其光爆参数主要是根据岩石性质和巷道断面轮廓合理的确定。
(一)炮眼密集系数和周边炮眼间距的确定
根据经验,光面爆破炮眼密集系数K的取值通常为0.8―1.0。通过双孔双自由面爆破模型试验[1],在综合分析炮眼断裂面的平整程度、爆破漏斗体积、炮眼利用率等指标的基础上认为光爆炮眼密集系数可以适当增大,巷道曲率半径大时,所需的破坏力就小,光面层可以厚一些,K值可取0.8左右,反之,拱顶曲率半径小,跨度小,所需的破坏力就大一些,K值取1.0,但不宜超过1.2。
合理的周边炮眼间距应保证爆破后炮眼间贯通裂隙完全形成。综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯通裂缝形成过程中的作用,炮眼间距可按下式求算[2]:
E=2Pb/St+2Rk(3)
式中E――周边炮眼间距,m;
Pb――爆炸气体充满炮眼时的准净压力,MPa。
(二)装药结构
较合理的光爆装药结构为径向空气间隙不耦合和轴向空气垫层不耦合装药。据文献[3]的分析,在确定装药结构参数时,应从以下两个方面考虑:(1)要保证围岩无过度压缩性破坏,即要求作用在眼壁上的初始压力必须小于岩石动态抗压强度;(2)要保证炮眼的连心线方向孔壁开裂,即要求作用于眼壁上的初始拉力必须大于岩石的抗拉强度。
周边眼采用反向装药时,孔内装填水炮泥,孔口封堵炮泥。炸药爆炸时,水炮泥变成水雾与空气一起充当冲击波的传播介质,由于空气柱的存在,使冲击波的强度降低,减轻了装药段对围岩的破碎,同时空气柱使爆炸产物能在整个炮孔内产生膨胀,避免挂“门帘”现象,使周边眼眼痕完整,岩壁无大裂隙[4][5]。
(三)炮眼深度和毫秒延期间隔时间的选择
中深孔爆破需首先确定炮眼深度。炮眼深度主要根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型等因素来确定。其中最重要的是设备条件和循环作业时间。凿岩机钻眼时,钻眼速度与钻眼深度成反比;随着钻眼深度的增加,当达到一定深度后,凿岩机的钻眼速度明显下降。现场凿岩设备为7655型气腿式凿岩机,经调查分析,采用7655型气腿式凿岩机,钻眼速度在眼深2.0m左右变化不大,超过2.5m以后钻眼功效明显降低。因此,为提高循环进尺,加快掘进速度,不能无限制的加深炮眼深度。炮眼深度过大,势必增加打眼和辅助时间,降低钻眼速度。结合人楼煤矿矿的掘进施工的具体情况,为保证炮眼利用率平均达到90%以上,确定眼深为1.8―2.3m。
众多理论和实践证明,岩巷掘进自由面小、空间小,岩石所受的夹制作用大,其变形、移动和破坏都受到很大的阻碍,尤其是掏槽爆破和中深孔或深孔爆破时更为明显。延期时间间隔短,不能使岩石破碎后充分移动和新自由面完全形成,炮眼利用率低,块度大、抛掷远,影响爆破效果。根据现有情况,考虑含瓦斯的岩巷施工中,必须满足总延期时间不超过130ms的要求,确定所用雷管的延期间隔时间为25ms。
五、现场爆破参数的确定
直眼掏槽形式较为常见的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等。在现场分别试验应用了三角分阶分段直眼掏槽以及双空眼菱形掏槽和单空眼四角柱掏槽,通过综合分析和比较,认为三角分阶分段掏槽可增大槽腔体积,提高掏槽深度,抛掷作用小,爆堆集中,利于装岩。三角分阶分段掏槽对上、下装药槽眼实施上、下两分段,上分段装药爆破后形成漏斗形槽腔,既为下分段创造了一个新的自由面,又可使下分段装药利用其在岩石中的残余应力和大量的爆生裂隙增强岩石的破碎。装药分段毫秒起爆,也改善了炸药爆炸能量与岩石破碎的匹配关系,使更多的能量用于岩石破裂、破碎,更少的能量用于碎块的抛掷。装药分段起爆实质上是对抵抗线进行分解,三角分阶分段直眼掏槽的掏槽眼按顺序逐眼加深,分段延续起爆,逐步扩大和加深槽腔。因此,确定采用采用三角分阶分段直眼掏槽,浅孔1.2m,单孔药量0.6kg,深孔2.3m,单孔药量1.3kg,三角分阶分段掏槽爆破如图1所示。周边眼距为550mm,光爆层厚度W为600mm,周边眼单位长度装药量qL为0.23kg,单孔药量0.46kg。采用1―5段毫秒电雷管全断面一次起爆。
任楼煤矿应用上述爆破参数实践证明,炮眼利用率达到了90%以上,超挖小于100mm、欠挖小于50mm,眼痕率大于60%,月进尺取得了105m。
结束语:在岩巷中深孔爆破施工中,结合光面爆破施工技术,不但能提高施工速度,还能降低材料消耗,降低施工成本,提高经济效益。所以,中深孔爆破和光面爆破并举,是既能保证质量又能提高速度的关键。实践证明,只有采用岩巷中深孔光面爆破技术,设计合理的炮眼深度,选用适宜的掏槽形式、装药结构和毫秒延期间隔时间及光爆参数,才能提高岩巷的施工质量,才能达到快速掘进的目的。
作者单位:任义 张志国 皖北煤电任楼煤矿
作者简介:任义(1982― ),男,安徽淮北人,2005年毕业于安徽理工大学,现在任楼矿综采二区从事技术工作;张志国,男,2008年毕业于中国矿业大学采矿工程,现任皖北煤电任楼煤矿培训中心助理工程师。
参考文献:
[1]徐颖,方江华.光面爆破合理炮孔密集系数的研究[J].工程爆破,1998(1).
[2]张志成.爆破基础理论与设计施工技术[M].重庆:重庆大学出版社,1994.
[3]徐颖,宗琦.光面爆破软垫层装药结构参数理论分析[J].煤炭学报,2000(6).
[4]田会礼,周茂普.大断面岩巷中深孔爆破试验研究[J].煤炭工程,2004(9).
[5]天运生,田会礼,杨永琦.定向断裂控制爆破理论分析及现场应用[J].煤炭工程,2005(3).
[6]王文龙.钻眼爆破[M].北京:煤炭工业出版社,1989.
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