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光面爆破在小青矿N2轨道运输大巷应用宝国
光面爆破技术及应用
光面爆破技术及应用
2010年通风班闫宝国
摘要:
本文从光面爆破的类型、特点、光面爆破参数的选择等几方面,简要论述了如何实施好光面爆破。
经实践检验爆破效果较好。
关键词:
光面爆破参数措施
1光面爆破的基本原理
光面爆破就是控制爆破的作用范围和方向,使爆破后的岩石光滑平整,防止岩面开裂,减少超、欠挖和支护工作量,增加岩壁的稳定性,减少爆破的振动作用,进而达到控制岩体开挖轮廓的一种技术。
其具体要求如下:
(1)周边轮廓线较精确地符合设计要求。
(2)爆破后岩面平整,消除了围岩凹凸处的应力集中,肉眼几乎看不到爆破裂隙,原有裂隙也不因爆破影响而有明显的扩展,从而最大限度的保持了围岩自身强度,增强了围岩的自撑能力,这完全符合锚喷支护的原理。
(3)光面爆破大大减少了掘进超挖量,因此,可减少材料的消耗,从而降低了成本,加快了施工速度。
(4)光爆可减少岩面的“危石”量,可保持围岩的整体性和稳定性,有利于施工安全。
(5)光爆消除了围岩的凹凸不平,从而减少了通风阻力和瓦斯聚集,对通风和施工安全均有利。
(6)与锚喷支护配合使用,成为目前地下工程施工中一套多快好省的施工方法。
2实现光面爆破应采取的途径
要实现光爆,符合光爆的要求,达到光爆的标准,应采取下列措施。
2.1尽量减少爆炸裂隙
(1)选择合适炸药由于炸药在岩石中爆炸产生的爆轰压力可达到几万至十几万个大气压,远远超过了任何岩石的抗压强度,故一般的炸药很难控制对岩石的破坏作用。
小青矿属高瓦斯矿井,故采用三级煤矿许用乳化炸药。
乳化炸药又称乳胶炸药,呈乳脂状,它是在水胶炸药的基础上发展起来的一种新型含水炸药。
乳化炸药是通过乳化剂的乳化作用,使原来互不相容的油水两类物质,在大量无机盐存在下形成一种油包水型乳胶。
这种油包水型结构使用乳化炸药具有良好的抗水性和爆炸性能。
它主要由氧化剂、敏化剂、可燃剂、油包水性乳化剂和其他添加剂组成。
乳化炸药爆炸性能好,爆轰感度高,可以用一只8号雷管起爆;抗水性强,爆炸后生成有害气体少,制造、储存、运输、使用安全;密度可在较宽范围内(1.05~1.30g/cm3)调节而不影响爆炸威力。
(2)合理选择装药结构一般都采用空气柱装药结构,空气柱装药结构有利于光爆。
(3)严格控制装药量因为药量越大,产生的破碎范围越大,爆压也更大,且爆轰与爆生气体压力的作用时间也更长。
故在能够将岩石爆落的前提下,药量越少越好,尽可能减少装药密度,减少静压的破坏作用。
2.2促进两炮眼间形成贯穿裂缝
两个周边光爆炮眼之间形成贯穿裂缝,是光面爆破技术中的关键,它的光滑或凹凸决定了巷道成形的好坏。
(1)爆药要求所采用的炸药除满足性能要求外,爆炸生成气体的量还必须大些,同时在装药结构上应使爆生气体在炮孔全长上有均匀的作用力。
因此,细长药卷较好。
当不采用细长药卷时,可将炮眼孔部塞紧,让爆生气体有一膨胀空间,达到在炮孔全长上作用力比较均匀的目的。
另外,当掘进断面岩性相差不大时,应在各周边眼中装入等量的炸药,以利于形成整齐的贯穿裂缝。
这就需要周边眼的最小抵抗线基本一致,因此在布置掏槽眼及辅助眼时,应为周边眼提供一个大致整齐的光面层。
(2)尽可能同时起爆周边眼是否能同时起爆,是产生光滑贯穿裂缝的关键。
从理论上讲,两孔起爆时差不能大于静压力的作用时间,否则就达不到静压力的叠加。
2.3防止产生超、欠挖
(1)确定合适的炮眼密集系数(M)
光爆层的厚度:
即最小抵抗线W(1800mm)与光爆炮眼间距E(300-500mm)之比,称为炮眼密集系数(M),即:
M=E/W
式中M——炮眼密集系数;
E——周边眼间距,300-500mm;
W——最小抵抗线,1800mm。
实践证明,如果过小就会在两眼之间由于爆破而形成超挖;过大就会在两眼之间留下岩石残根形成欠挖,掘进断面出现凹凸不平。
只有当M=0.8—1.0时才能获得较好的光爆效果。
(2)减小钻孔时产生的裂隙
由于爆生气体无孔不入,如果周边眼的眼壁上有一些方向不定的裂隙,就会由于爆生气体的渗入膨胀发展为大裂缝,破坏围岩的完整性。
因此,打周边眼时应使用锐利的钎子,使孔壁光洁平整。
2.4合理布置炮眼
2.4.1掏槽眼形式的选择
光爆与普通爆破一样,掏槽是关键。
不仅要重视其参数的选择,而且要重视掏槽的选择。
掏槽方式分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽三种。
我们选用的掏槽方式为斜眼掏槽,常用的斜眼掏槽方式有单斜掏槽、扇形掏槽、锥形掏槽和楔形掏槽。
其中楔形掏槽适用范围比较广泛,适用于各类岩石和中等以上断面。
在小青矿N2运输大巷我们选用的是楔形掏槽。
(1)我们采用垂直楔形掏槽并根据不同的地质条件加减炮眼个数。
(2)为了提高炮眼利用率,掏槽眼必须比其他炮眼深200mm,保证掏槽的效果。
2.4.2辅助眼的施工要求
辅助眼是破碎岩石的主要炮眼,应尽量利用掏槽腔来进行布置,以减少岩石压制程度,若巷道断面较大岩石较硬,还应增加辅助眼的圈数。
反之岩石较软实可以减少炮眼个数。
2.4.3周边眼的施工要求
(1)洞轮廓线的眼距误差宜小于50mm。
(2)炮眼外偏斜率不应大于50mm/m。
(3)眼深误差不宜大于100mm。
周边眼的布置及装药量对光爆效果起决定性作用,主要参数有:
抵抗线、眼距、周边眼密集系数、装药集中度、周边眼数及空孔作用。
(4)底眼的眼距一般为500—700mm。
眼口应比巷道底板高出150—200mm,有利于钻眼和避免炮眼内积水;眼底应比巷道底板低100—200mm,以免巷道底板打高。
水沟炮眼应同时钻眼与爆破,对于向下掘进的斜巷,眼底应大于巷道坡度3—5度。
底眼的装药系数一般为0.5—0.7。
2.5炸药及爆破器材的选择
光爆炸药应具有的性能是:
高爆力、低猛度、低爆速、低密度、起爆容易,爆轰稳定,临界直径较小。
爆破器材包括雷管,爆破电源和放炮母线。
(1)炸药;三级煤矿许用乳化炸药能够满足光爆的要求
(2)雷管;煤矿许用毫秒延期电雷管,通电后以若干毫秒间隔时间延期爆炸的电雷管为毫秒延期电雷管。
煤矿许用毫秒电雷管可适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面、高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井,毫秒延期电雷管应用广泛,它是实施光面爆破的主要器材。
(3)爆破电源;井下爆破都必须使用发爆器,MFBB-100型发爆器适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面。
(4)放炮母线;放炮母线应采用标准的专用放炮母线或铜芯线,如单条母线100米长的阻值小于20Ω.母线如有接头必须错开连接,并要用防水胶布包实,放炮母线必须与接线柱牢固,充电前放炮场地人员必须撤离现场,才允许充电放炮。
2.6装药的结构
装药的结构对光爆影响很大煤矿爆破常用的装药结构有正向装药和反向装药两种形式,根据药包本身的结构又分为连续装药和空气间隔装药。
2.6.1正向装药和反向装药
(1)正向装药是指起爆药包(引药)位于柱状装药的外端,靠近炮眼口,雷管底部朝向眼底的装药方法。
(2)反向装药是指起爆药包位于柱状装药的里端,靠近或在炮眼底,雷管底部朝向眼口的装药方法。
(3)从发挥炸药的能量及爆破效果上看,反向装药比较合理,爆破能量的利用率较高。
因为岩石的抵抗和夹制从炮眼口到眼底是逐渐增大的,炮眼越深,眼底岩石的抵抗与夹制作用就越大,而炸药爆炸产生的能量和威力在爆轰过程中则沿着爆轰的传播方向逐渐衰减。
因此,炸药能量和威力是随岩石的抵抗减小而减弱,使炸药的能量得到合理利用,岩石破碎也较好,提高了爆破效果,降低炸药的消耗。
2.6.2连续装药
连续装药是指炮眼内的药卷相互间彼此密接的装药。
选用于掏槽眼,辅助眼,底眼。
2.6.3空气间隔装药
间隔装药是指炮眼内的药包之间留有空气柱,使药包之间不直接接触的装药,选用于顶眼,帮眼。
3光面爆破在小青矿N2轨道运输大巷的实际应用
3.1巷道用途、巷道设计长度、断面及地质构造
(1)巷道用途:
通风、行人、行车、管线敷设。
(2)巷道长度:
巷道设计长度1032m。
巷道断面形式为半圆拱,掘进宽度4.9m,净宽4.6m,直墙高1.3m,中高3.6m。
巷道断面:
S掘=15.79m2,S净=14.29m2。
(3)地质构造:
北二轨道运输大巷所在区域为缓倾斜岩层,向西倾斜,倾角为0~4°之间,平均为2°,煤岩层产状比较稳定。
无断层,对掘进基本无影响。
岩石类型为:
f=4~5,适宜作为永久巷道。
3.2施工方式
采用钻爆法施工,使用7655型凿岩机或CMJ-17凿岩钻车打眼,全断面一次爆破。
每循环最大空顶距为1.8m,最小空顶距为0.2m。
巷道顶板正常时循环进尺采用1.6m,巷道顶板破碎时最大空顶距1m,循环进尺采用0.8m。
3.3施工措施
1)井下爆破工作必须由专职爆破工担任,并严格按作业规程及爆破说明书要求进行爆破作业。
爆破作业必须执行“一炮四检”、“四人联锁”制度。
2)爆破作业必须使用煤矿许用三级乳化炸药和煤矿许用毫秒电雷管。
3)工作面必须使用毫秒电雷管爆破,掘进工作面应全断面一次起爆,严禁使用2台发爆器同时进行爆破。
4)炮眼封泥必须用水炮泥,水炮泥外剩余的炮眼部分应用粘土炮泥封实,严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥封泥。
无炮泥、封泥不足或不实的炮眼严禁爆破。
严禁裸露爆破,严禁放糊炮,严禁非发爆器起爆。
5)光面爆破时,周边光爆炮眼应用炮泥封实,且封泥长度不得小于0.5m。
6)装药前和爆破前有下列情况之一的,严禁装药爆破:
(1)掘进工作面的控顶距离不符合作业规程的规定,或顶板有隐患。
(2)爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0%。
(3)在爆破地点20m以内,矿车、未清理的煤矸或其它物体堵塞巷道断面1/3以上。
(4)炮眼内发现异状、温度骤高骤低,有显著瓦斯涌出、煤岩松散现象。
(5)掘进工作面风量不足。
3.4爆破参数和炮眼布置形式
3.4.1爆破参数,见表1
表1爆破参数
爆破顺序
眼号
眼深
角度
装药量(kg)
联线方式
水平0
垂直0
1
1-7
2.0
75
90
0.8×7=5.6
串联
2
8-16
1.8
90
90
0.6×9=5.4
3
17-29
1.8
90
90
0.6×13=7.8
4
30-44
1.8
90
90
0.6×15=9.0
5
45-75
1.8
90
90
0.4×28=11.2
合计
75
136.4
39
每循环炸药用量(kg)
39
每立方米炸药用量(kg)
2.47
每循环雷管用量(发)
75
每米雷管用量(发)
46
每循环进尺(m)
1.6
炮眼总数(个)
75
炮眼利用率(%)
81.8
每循环爆破实体岩石量(m3)
25.3
每m3雷管消耗量(个/m3)
2.96
说明:
1、采用毫秒延期电雷管,矿用三级乳化炸药。
2、封泥长度:
黄泥、水炮泥封满。
3、正向爆破。
3.4.2炮眼布置,见图1所示
图1 小青矿N2轨道运输大巷炮眼布置图
4应用效果分析
在没实施光面爆破前,炮眼利用率较低,工作面岩壁超挖、欠挖现象较严重,影响循环速度及进尺,即增加材料消耗,成本支出,又加大了工人劳动强度。
实施光面爆破后,有效的提高了炮眼利用率,工作面岩壁平整,基本上杜绝超挖欠挖现象。
工作效率、施工效果、安全系数都明显提升。
5结语
掌握扎实的理论知识,是实施好爆破工作的前提,提高现场认知及操作能力,是实施好爆破工作的保证,只有勤于钻研,勇于探索先进的施工技术与方法,具体问题具体分析,才能保证爆破工作的效率与安全。
光面爆破在小青矿N2轨道运输大巷的应用,为爆破工作提供了较为先进的施工方法,值得推广借鉴。
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