炮掘雷管未爆原因的試驗(yàn)研究

張 磊 ，陳連城

（山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西大同037003）

目前,對于炮掘雷管未爆的原因,由于理論知識的局限、井下爆破環(huán)境的復(fù)雜多變,對其爆破機(jī)理、雷管未爆原因認(rèn)識不清,井下炮掘操作存在一定的盲目性,雷管未爆控制效果不理想。且國內(nèi)外專家學(xué)者對這方面研究探索較少,對這一問題尚缺乏系統(tǒng)的分析。煤礦井下爆破條件非常復(fù)雜,任意一種情況都可能對爆破網(wǎng)絡(luò)中的起爆電流產(chǎn)生影響,如果在爆破過程中不采用得當(dāng)?shù)拇胧?將對爆破網(wǎng)路中的電流產(chǎn)生影響,嚴(yán)重時(shí)可能造成爆破網(wǎng)路提供的起爆能不足而使某些雷管丟失[1－6]。

1 串聯(lián)爆破網(wǎng)絡(luò)模擬試驗(yàn)

為模擬井下爆破網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,更加準(zhǔn)確找出雷管未爆的原因,建立巷道斷面雷管爆破網(wǎng)絡(luò)相似模型,如圖 1所示。用阻值為 4.7～5.6 Ω 的 18枚電阻模擬雷管；用絕緣板固定模擬巷道斷面上的電阻；用燈籠線、鎖緊式插座連接成大串聯(lián)模擬爆破網(wǎng)絡(luò)。

1.1 煤體含水率與導(dǎo)電性能試驗(yàn)

試驗(yàn)用實(shí)體煤樣加工成300×200×100 mm的試件,其編號為1～6。1＃試件自然條件置放3 d；2＃試件為井下原始狀態(tài)；其余試件依次在水中浸泡4，6，8，10 h。

利用圖2所示的測試系統(tǒng)首先對井下原始狀態(tài)條件下的2＃試件進(jìn)行測試,然后按照試件設(shè)定的浸泡時(shí)間分別對3，4，5，6＃試件測試,3 d后對1＃試件做測試。試驗(yàn)時(shí)首先測定試件的含水率,然后測試試件的相應(yīng)電阻值。各試件測試的結(jié)果見表1。

圖1 串聯(lián)爆破網(wǎng)絡(luò)模擬試驗(yàn)示意圖

圖2 煤塊電阻值測試試驗(yàn)

表1 試件含水率與電阻試驗(yàn)記錄

圖3 含水率對電阻值影響曲線圖

1.2 井下串聯(lián)爆破網(wǎng)絡(luò)接地試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備包括電源QF1730M-2型直流穩(wěn)定電源；劃動電阻器；VC890C+數(shù)字萬用表2臺和綜合系統(tǒng)試驗(yàn)臺。

試驗(yàn)分為3組,測試不同的接地電阻值時(shí)爆破網(wǎng)路中電流的變化情況。

第一組,當(dāng)接地電阻為50 Ω時(shí),模擬井下爆破網(wǎng)路中雷管腳線連接處在不同的位置與煤壁接觸時(shí)網(wǎng)路電流的變化情況。在模擬網(wǎng)路中分別連接從1～10個不同位置的接地點(diǎn)，見圖4。爆破網(wǎng)路的電流變化情況見圖5。

圖4 串聯(lián)連接電爆網(wǎng)絡(luò)接地分流試驗(yàn)

圖5 串聯(lián)連接電爆網(wǎng)絡(luò)接地分流關(guān)系圖

第二組,考慮井下煤體的干燥程度不同,導(dǎo)電性能不一樣,所以提高接地電阻值,觀察其爆破網(wǎng)路的電流情況。接地電阻為150 Ω,測試的結(jié)果及爆破網(wǎng)路的電流變化情況見圖6。

圖6 串聯(lián)連接電爆網(wǎng)絡(luò)接地分流試驗(yàn)

第三組,繼續(xù)增大接地電阻值,使分流的電流越來越小,找出對20發(fā)串聯(lián)網(wǎng)路的起爆電流基本不影響的接地電阻值。首先將接地電阻值增大到300 Ω,此時(shí),各接地點(diǎn)電流情況見圖7。雖然分流電流較小,但仍然分流作用明顯,所有的雷管均達(dá)不到設(shè)定2 A的起爆電流;把接地電阻值提高到600 Ω時(shí),見圖8，反映了分流作用明顯減弱,爆破網(wǎng)路中所有的雷管起爆電流基本能達(dá)到起爆要求;當(dāng)接地電阻達(dá)到100 kΩ時(shí),不論是哪點(diǎn)接地或那個接地點(diǎn)分流的電流非常小,對爆破網(wǎng)路電流基本不產(chǎn)生影響。隨著接地電阻增加,接地分流作用明顯減弱,如圖9,分流的電流隨電阻值增加下降明顯。

圖7 串聯(lián)連接電爆網(wǎng)絡(luò)接地分流試驗(yàn)

圖8 串聯(lián)連接電爆網(wǎng)絡(luò)接地分流試驗(yàn)

1.3 雷管腳線聯(lián)結(jié)方式影響試驗(yàn)[7-10]

試驗(yàn)設(shè)備為放炮腳線、黃油、碳灰、濕碳泥、VC890C+數(shù)字萬用表。試驗(yàn)分為三組:第一組為兩條腳線串聯(lián)；第二組為三條腳線串聯(lián)；第三組為四條腳線串聯(lián)；每組腳線分別在出露部分附著油污、煤灰、濕碳泥等情況下用“標(biāo)準(zhǔn)”、“松散”兩種聯(lián)結(jié)方式見圖10,測試串聯(lián)腳線總電阻。

第一組兩條放炮腳線串聯(lián)阻值測定,其中L1長度為110 cm,電阻值為1.0 Ω;L2長度為100 cm,電阻值為0.7 Ω。第二組三條腳線,其中L1長度為110 cm,電阻值為1.0 Ω;L2長度為100 cm,電阻值為0.7 Ω;L3長度為100 cm,電阻值為0.8 Ω。第三組四條腳線,其中L1長度為110 cm,電阻值為1.0 Ω;L2長度為100 cm,電阻值為0.7 Ω;L3長度為100 cm,電阻值為0.8 Ω;L4長度為95 cm,電阻值為 0.7 Ω。

圖10 放炮腳線兩種聯(lián)結(jié)方式電阻值測定示意圖

圖11 三組不同腳線組合串聯(lián)電阻值變化

2 結(jié)論

1)煤體的含水率小,煤體的導(dǎo)電電阻大,煤體的導(dǎo)電性差;煤體含水率大,煤體的電阻小,煤體的導(dǎo)電性好。

2)當(dāng)煤體較干燥時(shí),由于含水率低,電阻值很大,既使爆破網(wǎng)路有接地,分流的作用很小,對爆破網(wǎng)路電流基本無影響。煤體含水率越高,電阻值越小,此時(shí),如果有的雷管聯(lián)線處與煤體相接觸,接觸點(diǎn)以前的雷管能起爆,而接觸點(diǎn)以后的網(wǎng)絡(luò)中的雷管由于電流小達(dá)不到起爆電流而拒爆,這種情況往往會出現(xiàn)大面積的丟炮現(xiàn)象。

3)聯(lián)結(jié)腳線電阻值試驗(yàn)得出兩點(diǎn)結(jié)論。首先,聯(lián)結(jié)方式的不同明顯的影響了放炮腳線串聯(lián)后的電阻值,“松散聯(lián)結(jié)”這種方式使得放炮腳線產(chǎn)生了“接觸電阻”,增大了其電阻值。實(shí)際中隨著雷管數(shù)量的增加,會有較大的“接觸電阻”產(chǎn)生,降低了整個爆破網(wǎng)絡(luò)的電流,進(jìn)而影響雷管的起爆。其次,從三組試驗(yàn)結(jié)果可以看出在干凈狀態(tài)下阻值最小,在附著濕碳泥時(shí)阻值最大,因此,當(dāng)雷管數(shù)量較多時(shí),在整個爆破網(wǎng)絡(luò)中,電阻值會有明顯增大,同樣,降低了整個爆破網(wǎng)絡(luò)的電流,進(jìn)而影響雷管的起爆。

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