別礦臺階巖與煤同爆技術研究與實踐

郭春陽,張 力，牛國庭，池恩安,3，孟慶浩

(1.保利新聯(lián)爆破工程集團有限公司，貴陽 550025；2.貴州省公安廳，貴陽 550025；3.保利久聯(lián)控股集團有限責任公司，貴陽 550025)

長期以來，巖與煤同爆技術較少應用于工程實踐，一是缺少相關理論、工程案例、技術經(jīng)驗支撐；二是爆破設計與施工操作需滿足一定的精細度，否則易增大煤的貧化；三是巖與煤同爆多適用于多煤層、揭?guī)r露煤等地況條件。神華新疆某露天煤礦非主采區(qū)的薄煤層區(qū)域結合數(shù)碼電子雷管和爆破設計軟件實現(xiàn)巖與煤同爆[1]；霍林河煤田采用巖與煤同爆方案實現(xiàn)了多煤層復雜地質條件下高效開采；林河南露天礦巖與煤混穿、混爆解決了急傾斜煤層開采難題；平朔安家?guī)X露天煤礦通過巖與煤同爆技術縮短了生產(chǎn)周期。露天多煤層復雜地質、揭?guī)r露煤等工況下，巖與煤同爆技術有較強的專用性。

為患者進行治療后,甲組共有17例被治愈,4例顯效,2例有效,1例無效病例,臨床中的有效率是95.8%,乙組共有10例被治愈,6例顯效,5例有效,3例無效,臨床中有效率是87.5%,兩組的有效率存在統(tǒng)計學差異性(P<0.05)。甲組有5例不良反應,發(fā)生率是20.8%,乙組有11例不良反應,發(fā)生率是45.8%,兩組的不良反應率對比存在統(tǒng)計學差異性(P<0.05)。通過減藥或處理后,不良反應均消失。

別斯庫都克露天煤礦位于哈密市巴里坤縣城北西320°方向140 km，屬巴里坤縣管轄，坑下巖石剝采工程采用爆破破巖—挖掘機采裝—礦卡運至排巖場、原煤松動爆破—單斗挖掘機采裝—礦卡運至半固定式破碎站聯(lián)合開采工藝。當前，剝采工程形成12個臺階，其中北幫各臺階巖與煤交接區(qū)(約9200 m3)呈三角巖體覆壓三角煤體狀，巖與煤同爆技術適合用于此地況條件，如圖1是三角巖體覆壓三角煤體臺階示意圖與實圖。

1 巖與煤分爆分采

1192臺階K2～K3段巖與煤交接共存區(qū)域：長56 m，寬13.5～14 m，臺階高12 m，巖與煤總方量約9200 m3，巖與煤各占50%方量。該區(qū)段巖石新鮮，以灰色的中砂巖、細砂巖為主，夾少量粉砂巖、泥巖，整體為鈣質膠結，裂隙不甚發(fā)育；該區(qū)段三角煤體為長焰煤，變質程度較低，抗碎強度為75.0%，呈灰黑色～黑色，瀝青光澤，條帶狀、層狀構造，煤質略微堅硬，松動爆破即可開采[2]。該區(qū)段巖與煤物理性質如表1所示。

初期，1192臺階K2～K3段采用巖與煤分爆分采工藝，巖與煤在時間和空間上獨立設計、兩次穿孔、兩次爆破，即：巖體鉆孔—巖體爆破—巖體采運—煤面掃浮—煤體鉆孔—煤體爆破—煤體采裝；其特點是工序冗雜、組織協(xié)調工作大和剝采周期長。據(jù)礦生產(chǎn)統(tǒng)計，1192臺階K2～K3段實施巖與煤分爆分采工藝，炸藥使用量3404 kg，平均爆破單耗為0.37 kg/m3，穿孔進尺399 m，巖與煤剝采循環(huán)周期17 d，煤的貧化為6.9%；此外，三角煤體呈32°傾斜狀，屬傾斜煤層，挖掘機在傾斜煤面采裝巖石爆塊、清理煤面浮石及鉆機在斜煤面鉆孔等作業(yè)過程中存在爬坡困難、設備傾覆等不安全隱患。

2 巖與煤同爆技術

2.1 爆破參數(shù)設計

結合表1中巖與煤的物理性質及該礦長期以來積累的爆破經(jīng)驗知：別礦鉆孔孔徑為120 mm，巖體單孔破碎半徑R巖=3.5 m，煤體深孔松動爆破破裂半徑R煤=5 m。巖頂板與其毗鄰的煤體力學性質差異較大，隨三角巖頂板與三角煤體厚度走勢變化，巖與煤的孔深隨之發(fā)生相應變化，由表1中巖與煤物理性質、孔深變化趨勢、巖與煤單孔爆破作用范圍及爆破主輔關系而將1192臺階K2～K3段巖與煤交接區(qū)劃分為三個爆破設計、施工區(qū)段[3]：A區(qū)煤體多、巖體量少，以深孔煤體爆破為主，淺孔巖體爆破為輔，三角巖體厚度為0～3.5 m，煤體厚度為12～8.5 m；B區(qū)段煤體、巖體方量相當且均含有深孔、淺孔爆破，巖體、煤體爆破同等重要，巖體厚度為3.5～8.5 m，煤體厚度為8.5～3.5 m；C區(qū)段煤體少、巖體多，以深孔巖體爆破為主，煤體不進行爆破，巖石厚度為8.5～12 m，煤體厚度為3.5～0 m。

2.1.1 分區(qū)設計孔排距

A區(qū)段巖體孔網(wǎng)參數(shù)為3 m×3.5 m、3.5 m×3.5 m，通過調節(jié)單孔裝藥量來提高A區(qū)巖石淺孔爆破效果；B、C區(qū)段巖體以孔深大于孔距、排距且兼顧排距b≤R巖、孔距a≤2R巖為孔排距設計原則[4]，故設計B、C區(qū)巖體孔網(wǎng)參數(shù)為4 m×3.5 m、5 m×3.5 m、6 m×3.5 m。煤體以42號長焰煤煤為主，其中夾有氣煤、不粘煤和弱粘煤，宏觀煤組份主要以暗煤為主，絲炭、亮煤次之，煤體可鑿性好，松動爆破即可開挖。隨三角煤體厚度變化，煤孔深亦相應變化；同理，以孔深大于孔距、排距且兼顧排距b≤R煤、孔距a≤2R煤為設計原則，A區(qū)煤體孔網(wǎng)主要有10 m×5 m、8.5 m×5 m；B區(qū)煤體孔網(wǎng)參數(shù)主要有7 m×5 m，6 m×5 m，5 m×5 m，4 m×5 m；C區(qū)煤體厚0～0.35 m，借助煤巖交接線上部巖石透射的爆破壓縮應力波和反射拉伸波作用于煤體可產(chǎn)生裂隙1.5～2 m[5-7]，因此不對C區(qū)煤體進行爆破。1192臺階K2～K3段巖與煤的孔排距設計如圖2所示。

2.1.2 孔排數(shù)及前排抵抗線

1.明確規(guī)定建設目標。根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展水平和人口數(shù)量的差異，在充分利用現(xiàn)有村級辦公用房、辦公設施的基礎上，確定不同的建設標準。加強示范型、標準型便民服務中心創(chuàng)建，到2012年全市502個村級便民服務中心全面完成提檔升級，其中三分之二的村(社區(qū))建成示范型便民服務中心，其余達到標準型便民服務中心要求。

基于制造周期計算制造能力，其制造能力為瞬時制造能力在一段時間內的積分，當所選擇的時間為24 h時，所有計算數(shù)值與基于制造活動的制造能力相等；而當所選擇的時間少時，能反映部分瞬時特性。制造能力MC4的過程積分總和為0.864，每次換班時會有短暫間隔、每次單個砂箱振實后會有短暫間隔、每個砂箱的振實過程的制造能力為規(guī)律變化的過程。選擇的時間為15∶00～18∶00，MC4=0.996，該數(shù)值小于因該時間段內，存在一次換班。

臨空面巖與煤的運動能量主要受前排抵抗線影響，適當增加煤體臨空面抵抗線會顯著降低煤的爆破外散能量和縮小拋擲范圍；而最小抵抗線方向往往是巖或煤運動速度最快且爆破作用最為聚集的區(qū)域，通過調節(jié)前排抵抗線來提高巖石爆破效果及控制煤的拋擲[8]，進而減少巖與煤的混雜。1192臺階寬13.5～14 m，由上述巖與煤孔排距可知，巖的排距為3.5 m，煤體的排距為5 m；巖體前排抵抗線w≤R巖，設計巖體前排抵抗線w=3～3.5 m，故上部巖體存在4排炮孔；煤體前排抵抗線w≈R煤，煤體前排抵抗線w=4～5 m，故煤體存在3排炮孔。為防止巖石爆破“氣鍥”遇煤孔而中止，盡量避免煤孔、巖孔在同一縱、橫線上；如出現(xiàn)煤孔與巖孔同位或者就近(0.5 m范圍內)的情況，因煤體較巖體而言，煤體爆破效果受孔排距影響小，所以移動煤孔位來形成巖與煤同孔，巖與煤同孔亦可減少鉆孔進尺。1192臺階K2～K3段巖與煤孔排數(shù)與前排抵抗線如圖2所示。

使用測量設備GPS-RTK空間定位，按照梅花形狀孔位布設炮孔，并對每個炮孔的位置、深度和孔號等進行記錄、存儲，利用CASS8.0繪圖管理。通過擺設折疊成型的白色編織袋標記鉆孔位，并在白色編織袋注明煤孔、巖孔、鉆孔深度等信息。鉆孔主要技術要求：孔深不超欠±0.3 m，排間距偏移不超±0.4 m，方位角和傾角不超10°；對不合格的炮孔采取補鉆、回填、重鉆等措施；距孔口中心0.5 m范圍鉆渣、石塊清理干凈，嚴防掉入孔內而發(fā)生堵孔。如圖5所示：GPS-RTK空間定位(a)、利用CASS8.0對孔位繪圖管理(b)。

（一）在目前國內絕大多數(shù)高校中，專業(yè)教師在教學過程中，已然形成了一種思維定式，教師強調知識的傳授，與學生缺乏思想和情感的交流，下課后更是難有接觸。另外一方面是絕大多數(shù)高校對目前的這種現(xiàn)狀更是一種“默許”的現(xiàn)狀，如何改變專業(yè)教師的觀念、注入?yún)f(xié)同育人的理念，如何加強高校對專業(yè)教師與思想政治教育工作者協(xié)同育人的重視將會是本課題研究的重點難點，任何舉措和制度都應得到專業(yè)教師的認可和接受才能接地氣，才能真正有所改變。

目前大多數(shù)全波形算法僅僅基于非飽和波形進行研究，而針對近距離處回波信號幅值過大，超出ADC輸入量化范圍的波形飽和情況，傳統(tǒng)形心算法已不能滿足系統(tǒng)要求，造成較大范圍的探測盲區(qū).為了減小激光雷達探測盲區(qū)，提高算法的精度和魯棒性，實現(xiàn)激光雷達回波飽和波形高精度時刻提取，本文對脈沖回波信號進行建模，分析形心算法在回波飽和或者幅值過大超出ADC輸入量化范圍時的誤差，在此基礎上提出窗寬自適應形心修正算法，對該算法的精度進行仿真，并基于板級實測波形進行驗證.

由圖2可見，巖體有4排炮孔，煤體有3排炮孔，第二排煤孔與第三排巖孔、最后一排煤孔與最后一排巖孔大致處于一條直線上，可視為一排炮孔來進行網(wǎng)路敷設，合理的巖與煤排間爆破微差延時有助于降低巖與煤混雜，孔底起爆后爆堆積高度適中，松散系數(shù)最高[9]；炸藥做功推動煤與巖發(fā)生強烈相對運動，若排間間歇時間長則易增大煤巖互混程度而造成煤的貧化升高，排間微差延50 ms有助于巖石的破碎和外推；因此上部巖面有5排炮孔為孔底起爆[10]、排間微差延時50 ms逐排起爆，為防止爆破網(wǎng)路損壞，設計雙回路網(wǎng)絡來保障網(wǎng)路傳爆的可靠性。雙回路排間微差延時50 ms煤與巖逐排起爆網(wǎng)路，如圖3所示。

2.2 巖與煤同爆施工操作

通過嚴控巖與煤爆破施工操作來實現(xiàn)優(yōu)良爆破效果，諸如：應用GPS-RTK精確布孔、間隔裝藥、部分區(qū)段鉆機見煤粉輒停止鉆孔、煤巖交接面上部巖孔預留30～50 cm不允許裝放炸藥等，巖與煤同爆施工操作要點示意圖如下圖4所示。

2.2.1 布孔方式與鉆孔要點

2.1.3 爆破網(wǎng)路

2.2.2 間隔裝藥與填塞

巖與煤同爆技術之所以用到間隔裝藥，一方面通過控制裝藥量進而減少巖與煤混雜程度，另一方面通過控制裝藥量提升煤體松動爆破效果、控制煤的拋擲，A區(qū)和部分B區(qū)煤體中孔深超過5 m的煤孔采用間隔裝藥。巖與煤同爆實施過程中單孔裝藥量的多少因孔位而異，每個炮孔承擔的爆破方量不同，則炮孔內裝填的炸藥量不同。別礦煤體松動爆破單耗約為0.15 kg/m3，爆破員在施工過程中，根據(jù)煤的孔網(wǎng)參數(shù)、單孔承擔的爆破松動量來控制間隔長度，間隔材料采用礦區(qū)常見易得的柔性編織帶。

為降低煤巖交界面下部煤體粉碎程度、增大煤巖混雜程度進而增大煤的貧化，對于B區(qū)巖與煤交接面的巖孔，鉆鑿巖孔時見煤輒停；對煤巖交接面上部的巖孔復填30～50 cm后再進行裝藥。對于A、B區(qū)域煤孔，為了增大煤孔堵塞摩擦力，較少來自藥柱頂部的直接壓實力，通過阻塞編織袋對上端藥柱進行隔離，避免填塞物料混雜在藥柱上端而造成乳化炸藥不純，影響爆破效果。

2.3 巖與煤同爆效果

巖與煤同爆方案實施步驟，即：巖與煤穿孔—巖與煤同爆—巖與煤分層采裝。1192臺階K2～K3段(約9200 m3)穿-爆-采總施工周期為8 d，穿孔進尺374 m，炸藥使用量為2392 kg，爆破單耗為0.26 kg/m3；爆后巖體爆塊均勻，符合現(xiàn)場挖掘機采裝要求，煤體實現(xiàn)了松動爆破，煤體未發(fā)生明顯拋擲。巖石采裝、掃浮后，利用GPS—RTK測量，CASS8.0方格網(wǎng)土方算法求得保留煤體為4292.9 m3；混雜到巖石爆塊而丟失的煤量為：4600-4292.9=307.1 m3，煤的貧化為：(4603-4292.9)/4603×100%=6.7%。圖6(a)、(b)分別三角煤體松動開挖方量及開挖現(xiàn)場圖貌。

比如，教師可以組織學生參與校內組織的“××演講大賽”，結合學生的獨特優(yōu)勢，讓學生相互合作，不斷溝通交流，互相討論稿件的創(chuàng)作以及應該用什么樣的語態(tài)來進行演講，從而讓學生在此過程中了解團隊合作的重要性，并且明確團隊合作中應該進行適當?shù)姆止?，在一定程度上還能夠提高學生的人際交往能力。正所謂“世界上沒有相同的兩片樹葉”，每個學生有其獨特的觀點，這就需要學生學會如何與他人溝通，吸收他人的意見。教師組織的這一個活動，能夠有效提高學生的溝通能力、人際交往能力，并且培養(yǎng)學生的合作意識。最重要的是能夠促使學生在學校就明確團結的重要性，為學生將來就業(yè)奠定基礎。

3 結論

1192臺階K2～K3段實施巖與煤同爆分采方案較巖與煤分爆分采工藝而言，避免了挖掘機在斜煤面上清理浮石、鉆機鉆孔等不安全作業(yè)狀態(tài)，減少一次煤體穿爆作業(yè)，減少一次因設備避炮而發(fā)生的設備調動；爆破單耗由0.37 kg/m3降至0.27 kg/m3，節(jié)省炸藥1.01 t，穿孔進尺由399 m降至374 m，煤的貧化由6.9%降至6.7%，總剝采周期由17 d縮短至8 d。

巖與煤同爆技術在多煤層復雜地質、揭?guī)r露煤等工況下有較強的專用性，本文主要通過精心設計爆破參數(shù)與嚴控爆破施工操作來實現(xiàn)巖與煤同爆，然巖與煤同爆分采方案主要偏向于解決具體工程問題，其理論支撐還有待完善。