深孔松动爆破技术在过地质构造中的应用

1. 地质概况

 

四台矿地质构造异常复杂，断层、冲刷、陷落柱成组成群揭露且遍布各盘区，严重影响工作面的正常掘进和回采，为改善采掘衔接紧张局面，减少搬家次数，提高煤炭回采率和巷道利用率，我矿对深孔松动爆破技术进行攻关，在实践中不断总结深孔松动爆破的各项技术参数，为我矿顺利完成各项生产指标发挥了重要的作用。

 

2. 问题的提出

 

松动爆破是指充分利用爆破能量，使爆破对象成为裂隙发育体，不产生抛掷的一种爆破技术。

 

我矿过去在过地质构造岩体时多采用浅孔松动爆破技术，但对于掘进和综采，孔深1.5m浅孔松动爆破向前延伸破坏岩体的距离不足1.0m，在推进过程中，无法满足综采或掘进一个班的进尺，为降低机组载荷，防止机组损坏，只能频繁的打眼、爆破来降低机组截割时的负荷。为改变这种状况，我们采用了深孔松动爆破的技术。

 

3. 深孔松动爆破技术参数的确定

 

3.1 最小抵抗线的确定

 

炸药在岩体中爆炸，根据爆炸对岩体的破碎效果可分为压碎圈、松动圈、振动圈，在松动圈内，爆破产生的冲击波和爆生气体将岩体碎裂成裂隙体。

 

3.1.1 径的计算

 

式中：rp——松动圈半径；

 

p——应力波初始径向应力峰值，

 

p=ρ0d12(rc / rb)6n/8；

 

α——应力波衰减值， ；

 

d1——炸药爆速，m/s；

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ρ0——炸药密度，kg/m3；

 

rc——药包半径，mm；

 

rb——炮眼半径，mm；

 

st——岩体抗拉强度；

 

ν——泊松比；

 

n——压力增大系数，8～11。

 

3.1.2 最小抵抗线的确定

 

炸药在一定深度内自由面爆破，当最小抵抗线大于松动圈半径时，形成压缩爆破（内部爆破）；当最小抵抗线不大于松动圈半径时，形成松动爆破；因此，我们在实践中确定最小抵抗线为松动圈半径。

 

将试验数据d1=3600m/s、ρ0=1000kg/m3、rc=25mm、rb=28.5mm、st=45kgf/cm2、ν=0.36、n=10代入上式得rp=1323mm，因此我们确定炮眼间距为1～3m。

 

3.2 炮眼深度

 

炮眼深度应考虑钻眼效率和良好的爆破效果，考虑施工设备和施工技术水平、劳动组织等因素，还要便于施工组织和管理，考虑到减少生产班的影响因素，确定在检修班钻眼爆破，确定炮眼深度为5m，在考虑机掘过构造时，可适当将炮眼深度调大，确定为8～16m。

 

3.3 炮眼装药量计算

 

松动爆破必须控制药量，以达到既能松动好岩体，又不致于崩散岩体的效果，装药量与待爆破的体积、岩体的可爆性、炸药的类型、炮眼填塞情况等因素有关。每孔装药量q的计算公式如下：

 

q=eqglw2nc/■

 

式中：q——每个炮眼实际装药量，kg；

 

e——主要换算系数，即爆力系数，取1.0～1.3；

 

q——标准条件下爆破每单位体积所需炸药量，一般取0.2～0.35kg/m3；

 

g——爆眼堵塞系数；

 

l——炮眼深度，m；

 

w——最小抵抗线，m；

 

nc——炮眼深度对炸药消耗量的影响系数。

 

将e=1.0、q=0.35、g=1.2、l=5.0、w=1.5、

 

nc=1.3代入上式计算得每孔装药量q=4.36kg，在实

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践中，根据岩体硬度及实际爆破效果调整实际每孔装药量为4kg或5kg，当机掘巷道采用深孔松动爆破时，根据眼深调整每孔装药量为5kg～16kg。

4. 深孔松动爆破的应用情况

4.1 底部装药

4.1.1 炮眼的布置情况

当工作面夹石厚度≥300mm，深孔松动爆破炮眼布置沿岩石中部布置一排，炮眼间距为3m，成眼直径为57mm，倾角朝上2°向里打眼。

4.1.2 装药方法

每孔装药20卷，正向集中装药。

4.1.3 雷管、导爆索

使用电雷管引爆，导爆索延时引爆，炮眼内其余部分用粘土封实，将雷管和导爆索绑在一起，雷管外封泥长度不得小于0.3m，总的封泥长度不得小于1.0m。

4.2 分段装药

在现场实践过程中，上面所述参数的深孔爆破方法在11#层402辅二盘区综采过陷落柱、过断层取得了良好的效果，有效保证了综采队过构造期间的单产水平，但在11#层307盘区综采三队过h=3.6m断层，12#层402盘区机掘四队掘进1.0m左右夹石厚度巷道时深孔爆破并没有达到预期的效果，经过分析主要原因是：综采三队及机掘四队所遇岩体硬度大、药卷直径与炮眼直径相差较大影响爆破效果、药卷底部集中影响中部松动效果等问题。

4.2.1 装药方法

炸药换为3#硝铵炸药，药卷直径50mm，药卷长度50cm，每卷质量1kg，采用分段装药、分段封泥方式。

4.2.2 其中综采过断层时采用分段深孔爆破参数爆破效果非常理想：装药结构为正向分段装药、分段封泥，机掘巷道中部遇1.0m左右硬夹石时采用以下深孔爆破参数爆破效果较佳：炮眼深度10～12m、炮眼间距1.0m、炮眼沿岩石中部布置共布置3个炮眼，正向分段装药，分段封泥。

4.3 经现场在不同条件下多次的试验，我矿已总结出一系列的深孔爆破技术参数，具体情况见表1。

4.4 施工工艺

打眼→装药→封泥→把雷管和导爆索绑在一起→封泥→爆破

爆破顺序为由尾到头依次进行，每次拉一个眼。

5. 使用的注意事项及存在的问题

在综采工作面如直接采用深孔松动爆破技术，容易出现爆力过强而损坏顶板，导致顶板事故的发生；分段装药时封泥严实度对于爆破效果非常关键；由于各地点的具体条件不同，深孔爆破参数的选择也需要根据具体效果来修正，因此在使用深孔爆破前应先采用验浅孔爆破技术来确定顶板条件及岩体情况。

深孔爆破技术还存在着炮泥封不实，综采采用深孔松动爆破时对支架液管、阀板造成损坏。

6. 经济效益及推广应用前景

深孔松动爆破技术在过地质构造中的应用极大地改善了以往综采遇地质构造必须重开切巷小搬家的局面，有效地缓解了我矿采掘衔接紧张的局面，提高了煤炭回收率，做到了精采、细采。

对于地质情况异常恶劣的四台矿来说，深孔松动爆破技术，它将成为四台矿确保产量、延长矿井服务年限的重要保障，同时此项技术也极具推广应用价值，将为同煤集团特殊开采技术增光添彩。

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