掘進工作面中深孔爆破技術研究

王軍軍

(山西汾西礦業(yè)南關煤業(yè)公司，山西 靈石 031304)

引言

南關煤礦一般是通過老式淺眼爆破的手段在井底進行掘進的，該方式在進行循環(huán)轉換時還存在很多問題，一是勞動強度大，二是輔助作業(yè)時間較長[1]，三是成本費用較高，四是重復的工藝較多等。為了提升掘進的效率，南關煤礦聯(lián)合我國煤科總院南京研究所，進一步對中深孔光面爆破技術進行深入分析研究，“五采區(qū)軌道下山”掘進作業(yè)的實驗于2009年下半年進行。

一、中深孔爆破技術的研究

(1)巷道圍巖的概況

五采區(qū)軌道下山分別有以下幾個特性：一是穿層巷道，二是半圓拱形，三是全巖，其中掘高與掘寬分別約3.3m，3.6m。被爆的巖石在巖體的結構種類主要有兩種類型：其一為碎裂塊狀結構，其二為碎裂結構；結構特性和地質種類上統(tǒng)一表現(xiàn)出脆弱性和堅硬性，巖體的四個層面如下：一為斷層交叉帶，二為若風化帶，三為節(jié)理密集帶，四為強烈褶皺帶，其特征表現(xiàn)形式為結構不完整的厚層沉積巖，巖漿巖或者變質巖體和表層中厚層與變質層的單斜和正常皺褶結構地區(qū)的特性，巖體動力學的主要特點如下：1.強度不高，2.破壞受制于結構面的發(fā)育程度，3.容易變形，4.波速和聲學阻抗中，5.巖體破裂，此外，巖體主要由多組切割成不相連的結構組成，巖體的破裂與強度變形主要受到控制性結構面的影響，比如：聲學阻抗大，波速較快，但是爆炸波傳播主要受制于控制性結構面。巖體的可爆破性介于難爆與可爆破之間。

(2)爆破技術研究的內容以及改進方案

我們通過深入分析研究得出，工作面爆破技術的具體改進方案主要向”光面爆破”和“掏槽”的方向發(fā)展。①中深孔光面爆破掏槽爆破技術的相關研究。②中深孔光面爆破技術的相關研究。③中深孔光面爆破合理參數(shù)的相關研究。④中深孔光面爆破新型作業(yè)圖表制訂。

(3)“復合眼強力掏槽”爆破技術

通過深入的分析研究，對屬于“碎裂結構或碎裂塊狀結構”方面的巖體，可以通過采取斜眼和直眼相結合的“復合眼強力掏槽”即掏槽爆破。掏槽方式采取雙空眼菱形掏槽，掏槽眼設立在拱基線之下40厘米處，其空眼，藥眼和炮眼分別有2個，5個和7個，空眼超過20厘米深，裝入適量的藥物，滯后1～2段起爆。掏槽眼大約有一平方米，占總面積約9.15%。通過實驗表明，掏槽所需的面積不能再減少了，同時不能減少其與全斷面面積的比例，不然掏槽效果達不到我們理想的狀態(tài)，我們盡量控制在8%-10%之間。經(jīng)過實驗我們得出，我們在運用“復合眼強力掏槽”模式的過程中，掏槽中心最理想的眼深與其他掏槽眼深分別約為3.2米和3米。

(4)新型光面爆破技術

①“切縫藥卷定向光面爆破技術”。我們此次的爆破技術采取了新型科學的和有針對性的斷裂爆破技術即切縫藥卷定向光面爆破技術。它主要內容是周圍眼用藥卷全部進行“切縫”處理，將藥卷的兩邊切出一個寬和長分別約為0.2-0.3厘米和14厘米的細縫，然后切除細縫附近的藥卷包裝材料，躊出藥體。在進行藥卷切縫的過程中采取定制的切縫卡件。

②在對周圍眼進行裝藥的過程中，我們要著重注意切割的方向，切割時務必要以炮孔連心線的方向為準，不然就會有反作用。這種裝藥模式對炸藥能量爆炸后產(chǎn)生的變化非常有效，根據(jù)炮孔連心方向發(fā)生非常強烈的定向切割作用，使炮孔向其它方向的爆破作用最小化。

(5)關于光面爆破工藝以及采用的參數(shù)

①周邊眼用藥卷實施“切縫”處理，在實施過程中深孔切縫藥卷能量定向光面爆破技術。②炮眼深度，掏槽眼和其他炮眼深度分別為3米和2.8米。掏槽眼和其余的炮眼分別采用￠35mmx200mmx150g藥卷和￠27mmx160mmx100g藥卷.③炮眼間距，掏槽眼建立在拱基線之下40厘米處，其中炮眼，裝藥眼和空眼(眼底裝藥)分別有7個，5個和2個。掏槽眼左右炮眼之間的間距和上下炮眼之間的間距分別為30厘米和20厘米。在掏槽眼周圍有四個輔助眼，與掏槽眼的底眼間距，三圈眼間距，二圈眼間距，拱基線以上周邊眼距，二圈眼與輔助眼距，橫向距離分別為60厘米，50厘米，50.7厘米，47厘米，65厘米和35厘米，其中掏槽眼與拱基線以下周邊眼距和周邊眼距皆為50厘米。④裝藥量，掏槽眼和其他炮眼分別采用￠35mmx200mmx150g藥卷和￠27mmx160mmx100g藥卷。掏槽眼每孔與空眼每孔裝藥量分別為1.2千克和0.075千克，輔助眼(8-19眼)，(20——32眼)每孔裝藥量分別為0.9千克和0.6千克，底眼每孔裝藥量與周邊眼每孔裝藥量分別為1.0Kg和0.3千克。⑤反向裝藥結構。⑥起爆順序依次為掏槽、后輔助、再周邊、一次裝藥、分次起爆；以串聯(lián)聯(lián)線為聯(lián)線方式。⑦￠35mm二級煤礦許用乳化炸藥主要爆炸性能為：爆速.，殉爆和猛度分別為5000m/s，80mm，和16mm；￠27mm。二級煤礦許用乳化炸藥主要爆炸性能為：爆速、殉爆、猛度分別為4700m/s，30mm和13mm。

二、中深孔爆破技術進行工業(yè)試驗的重要性

南關煤礦“五采區(qū)軌道下山”按以上定型工藝在2018年度10-12月進行了工業(yè)試驗，經(jīng)過試驗結論得出：一是循環(huán)進尺明顯提高了，二是新型光面爆破技術在提高光爆效果過程中的同時也減少了炮眼數(shù)?！爸猩羁浊锌p藥卷能量定向光面爆破技術”主要有兩種特征：1.光爆效果好2.便于現(xiàn)場操作，三是降低了掘進作業(yè)的材料成本。消耗的炸藥與雷管分別由原來的19.40kg/m，39發(fā)/m降低至現(xiàn)在的15.35kg/m，22.5發(fā)/m。爆破材料相關的費用一年大約節(jié)省8萬元。

三、結語

就當前來說，在煤礦巖巷的炮掘工作面進行施工的過程中，受煤礦企業(yè)生產(chǎn)管理方式與開采設備落后，以設備運輸能力不佳的影響，很多煤礦企業(yè)沒能意識到利用中深孔爆破技術的重要性，所以利用的是傳統(tǒng)的淺眼爆破方式，來開展爆破工作。但是由于舊的爆破手段存在缺點，比如爆破工序太麻煩，拖延了煤礦掘進工作效率，因此煤礦企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展也會受阻。所以隨著科技的發(fā)展，我們利用了中深孔爆破手段。因為，相比之下，中深孔爆破技術非常先進，幾乎克服很多復雜地質條件與復雜的井下圍巖環(huán)境，能夠增強煤礦掘進工作面工作的安全性與效率性。