聚能光爆+水砂袋爆破工藝在煤礦的應(yīng)用研究

姚鵬佳

（山西焦煤能源集團(tuán)股份有限公司鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030203）

礦井井下巖巷掘進(jìn)過程中，多采用爆破掘進(jìn)。為了提高巖巷掘進(jìn)效率，降低巖巷掘進(jìn)成本，礦井常常采用普通光面爆破。但在現(xiàn)實(shí)中，礦井復(fù)雜的地質(zhì)條件，不同的巖石受到爆破影響，經(jīng)常出現(xiàn)超挖、欠挖的現(xiàn)象，為了嚴(yán)格控制巷道的成型，減少支護(hù)巷道成本，提高巷道掘進(jìn)效率，山西焦煤能源集團(tuán)股份有限公司鎮(zhèn)城底礦（全文簡稱鎮(zhèn)城底礦）引進(jìn)聚能光爆，利用聚能管產(chǎn)生高溫、高壓射流，讓巷道的成型可控，并巷道成型得到保證。另外由于原爆破封孔采用炮泥封孔，消耗的時(shí)間長、效果差，根據(jù)多方考察，水沙袋封孔效果好，適合推廣應(yīng)用，因此鎮(zhèn)城底礦進(jìn)行了此次聚能光爆+水砂袋爆破工藝研究。

鎮(zhèn)城底礦采區(qū)銜接較為緊張，主要原因在于采區(qū)巷道的施工速度較慢（采區(qū)巷道一般布置在穩(wěn)定的巖層中），為有效提高巖巷單進(jìn)水平，先后在南二下組軌道巷、南三避難硐室進(jìn)行聚能光爆+水砂袋爆破工藝試用，目前正在南翼上組行人斜巷推廣應(yīng)用。

1 施工地點(diǎn)情況

南翼上組行人斜巷為全巖巷道，周邊全部為未采區(qū)，巷道按18°上山施工，采用炮掘施工，炮眼布置詳見圖1。

圖1 南三上組行人斜巷炮眼布置圖（mm）

2 施工工藝和原理

聚能爆破+水壓爆破方法，即周邊眼使用聚能管進(jìn)行爆破，周邊眼、掏槽眼和輔助眼使用水砂袋封堵炮眼爆破。聚能爆破炮眼裝藥結(jié)構(gòu)與常規(guī)光面爆破不同，需反向裝藥起爆。起爆瞬間，巖石中產(chǎn)生徑向壓應(yīng)力和沿周邊眼輪廓線兩側(cè)產(chǎn)生高集中性拉應(yīng)力，拉應(yīng)力大小超過巖石抗拉強(qiáng)度，使巖石沿周邊眼輪廓線方向產(chǎn)生光面裂縫，應(yīng)力波產(chǎn)生后緊跟著是聚能槽產(chǎn)生的高壓射流、水砂袋產(chǎn)生的“水楔效應(yīng)”以及爆炸產(chǎn)生的高溫高壓氣體的靜力作用，促使巖石裂縫進(jìn)步擴(kuò)展加大，達(dá)到光面爆破效果。

3 作業(yè)地點(diǎn)爆破參數(shù)（見表1、2、3）

表1 爆破的原始條件表

4 效果分析

從試用以來，巷道成型較好，巖巷單進(jìn)水平也有了較大提高，從60 m/月提高到約80 m/月?，F(xiàn)場效果圖詳見下頁圖2。

5 結(jié)論

5.1 優(yōu)點(diǎn)

1）聚能爆破是周邊眼采用聚能管加水袋和炮泥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的炸藥，其在巖體中除爆破產(chǎn)生的徑向壓應(yīng)力和切向拉應(yīng)力以及聚能管爆炸生成高壓氣體膨脹的壓力通過聚能槽切割巖石形成光面效果，爆破后巷道輪廓面平順，炮眼保留率高，炮眼數(shù)量減少約50%。由此周邊眼打鉆量少、裝藥簡單快速，降低了工人的作業(yè)量節(jié)約人工，并且爆破效果良好，初支噴射混凝土用量得到控制，有效的降低施工成本，提高施工效率，縮短了工序作業(yè)時(shí)間。

2）水砂袋在爆破過程形成水楔效應(yīng)，更好的切割圍巖，有效的控制了渣石粒徑。炮眼里放置的水砂袋在爆炸過程中瞬間形成水霧，水霧使洞內(nèi)爆破粉塵含量大大降低，起到改善作業(yè)環(huán)境，提高巷道內(nèi)空氣質(zhì)量作用。

表2 爆破參數(shù)及裝藥量表

表3 爆破預(yù)期效果表

圖二 現(xiàn)場效果圖

5.2 試用過程中發(fā)現(xiàn)的問題

1）聚能爆破周邊眼布置不適用軟巖、半煤巖、全煤巷道。

2）水沙袋炮眼封堵需增加炮泥，以增加炮眼封堵長度，若不增加炮泥，炮眼封堵長度與《煤礦安全規(guī)程》相違背，因此現(xiàn)場爆破作業(yè)需增加水炮泥以增加炮眼封堵長度。

3）水沙袋灌砂干濕度要求高，為保證灌沙，井下砂料為混合料，需在地面灌砂。

4）周邊眼聚能管裝藥，需破壞原藥卷，人工進(jìn)行填裝。

5）爆破威力大，易崩壞風(fēng)筒。

總的來說，聚能光爆+水砂袋爆破工藝能夠大大提高巷道單進(jìn)水平，且對巷道的成型控制較好，具有大面積推廣的價(jià)值和意義。