静态爆破法在煤矿巷道扩建工程中的应用.pdf

第2 8 卷第1 期 2 0 1 1 年3 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8N o ．1 M a r ．2 0 1 1 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 11 ．0 1 ．0 2 7 静态爆破法在煤矿巷道扩建工程中的应用 高同伟，王海亮 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建教育部重点实验室，青岛2 6 6 5 1 0 摘要介绍新河煤矿巷道扩建工程采用静态爆破法的施工情况。针对一2 4 0 井底车场运输大巷扩建工 程，在不影响其正常使用的前提下，根据药卷型静力破碎荆的作用原理，研究探索煤矿井下应用静态爆破法 的施工工艺及最优施工技术参数，并提出具体的施工方案及安全注意事项。 关键词静态爆破法；静力破碎剂；煤矿；巷道扩建 中图分类号T D 2 3 5 ．3 5文献标识码B文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 1 0 1 - 0 0 9 8 - 0 2 A p p l i c a t i o no fN o n - e x p l o s i v eD e m o l i t i o nM e t h o do f T e n n e lE x t e n s i o nP r o j e c ti nC o a lM i n e G A O ％昭一w e i ，W A N GH a l - l i a n g K e yl a b o r a t o r yo fM i n eD i s a s t e rP r e v e n t i o na n dC o n t r o l ，S h a n d o n g U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，T s i n g t a o2 6 6 51 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ea p p l i c a t i o no fn o n - e x p l o s i v ed e m o l i t i o nm e t h o di nX i n h ec o a lm i n et e n n e le x t e n s i o np r o j e c tW 8 8i n - t r o d u c e d ．U n d e rt h es t a t eo fi t s8 e r v i o ea b i l i t y ，t h et r a n s p o r tt u n n e lo f - 2 4 0s h a f ts t a t i o nW 8 8e x t e n d e dw i t hn o n - e x p l o s i v e d e m o l i t i o nm e t h o d ．A c c o r d i n gr e a c t i o np r i n c i p l e so fe a x t r a g en o n e x p l o s i v ed e m o l i t i o na g e n t ，t h i sp a p e rp r o b e si t sc o n - s t r a c t i o nt e c h n o l o g ya n do p t i m a lp a r a m e t e mi nc o a lm i n e ，a n dp r o p o s es p e c i f i cc o n s t r u c t i o ns c h e m ea n ds a f e t ym a t t e r s ． K e yw o r d s n o n e x p l o s i v ed e m o l i t i o nm e t h o d ；n o n - e x p l o s i v ed e m o l i t i o na g e n t ；c o a lm i n e ；t e n n e le x t e n s i o n 2 0 0 8 年末新河煤矿规划其生产能力由原来的 0 ．4 5M t ／y 提高到1 ．2 0M t ／y ，扩大产能涉及到巷道 的扩建。在不影响一2 4 0 井底车场正常使用的前提 下，且将对邻近的主、副井井筒的干扰降到最低程度 的条件下，对比常用的钻爆法和机械破除法的优劣， 决定采用一种新型的非爆破破岩技术静态爆破 法进行施工，通过实践取得了良好的效果。 1 工程概况 1 施工地段为一2 4 0 井底车场巷道 见图1 ， 其扩建工程量直墙巷道拱顶断面由原有1 3 。6 5m 2 的扩大到2 3 ．3m 2 左右，需扩修巷道约1 5 0m ，开挖 收稿日期2 0 L O 一0 6 1 l 作者简介高同伟 1 9 8 6 一 。男，在读硕士研究生，从事灾害预溯与 防治方向研究， E - m a i l t o n g w e i _ g a o 1 2 6 ．c o r n 。 工程量约为l4 4 7 ．5m 3 。此巷道永久支护形式为锚 网喷支护，混凝土喷层厚度2 0 0m m 左右。 副井 井 底 奎 场 南 绕 道 图12 4 0 井底车场巷道平面图 2 一2 4 0 井底车场巷道岩性主要为灰、灰绿色 中细砂岩及灰紫色、灰绿色等杂色泥岩、粉砂岩，岩 石硬度系数f 4 6 。局部为煤岩结合部，层厚 万方数据 第2 8 卷第1 期高同伟，王海亮静态爆破法在煤矿巷道扩建工程中的应用 1 ．4m 左右，松软破碎，煤岩结合部向上为页岩性质砂 质泥岩，页岩性质砂质泥岩向上是白砂岩。该段岩层 层理裂隙不发育或发育不良，水文地质条件简单。 2 静态爆破法方案 采用静态爆破法进行煤矿巷道扩建，其破碎效 果与破碎剂的性能、巷道支护形式和地质条件有关 外，主要取决于炮孔参数的设计引。 1 间排距和孔深 当其它条件不变时，间排距越小，开裂越容易， 破碎所需的时间也就越短；但间排距过小，孔数增 多，必然会增加钻孔工作量和破碎剂的消耗量。因 此，应确定合理的间排距。 根据工程反复实践，最终确定围岩部分炮孔间 距为4 0 0m m ，炮孔排距为3 0 0l n l n 。锚喷支护层强 度明显大于围岩，为保证其破裂，故缩小其间排距， 在紧贴金属网下侧密集均匀布置1 排炮孔，炮孔间 距为3 0 0m m 。炮孑L 深度可根据进尺要求以及支护 条件等确定，在本工程中取7 0 0 10 0 0m m 。装药 参数如图2 所示。 图2 装药参数布置图 单位m m 2 破碎剂用量 静力破碎剂的用量是影响破碎效果的主要因 素，其单位用药量可参照表1 选取。同时考虑到装 药过程中的损耗，总用药量要加富裕系数。本工程 的单位用药量约为1 6 ．5k g ／m 3 。 表1 不同被破碎物体单位用药量参照表 3 提高破碎效果的措施 考虑到施工安全因素及施工方便，破除围岩时 采取先拱顶后两帮的施工顺序。首先在拱顶和帮壁 的结合处预先开切槽，宽1 0 0m m ，长度大于炮孔深 度，深度至少大于混凝土喷层厚度。 在强度、抗剪性、抗拉性方面，锚喷支护层都明 显好于围岩，且其对巷道围岩起到支撑作用，因此要 使围岩破裂，必须保证其破裂。主要措施是在金属 网下侧密集均匀布置炮孔，其单位用药量要大于破 除围岩时。 药卷型静力破碎剂依靠其水化反应产生的膨胀 力缓慢挤压破碎岩石，因此使用前需要先将静力破 碎剂浸泡在水中，大约2r a i n 。时间太长，药卷型静 力破碎剂不易装药，太短不利于其发挥作用。 4 施工工艺 临时防护一钻眼一装静力破碎剂一静态爆破一 风镐挖掘一扩帮锚喷支护一成巷 3 施工效果及注意事项 1 施工效果 静力破碎剂装填后8h ，围岩开始出现裂缝，随 着时间的推移裂缝不断变宽，2 4h 后药剂作用完 成，一般在1 0h 后工人用风镐可较轻易破除围岩。 在保证巷道正常使用的前提下，采用静态爆破法不 仅大大提高了掘进速度，而且无粉尘、飞石等，具有 良好的技术及经济效益。 2 注意事项 1 装药时，操作人员必须戴好防护眼镜，以防 喷孔伤害眼睛。 2 装药区域必须做好防护，并派专人监视，防 止拱顶围岩突然垮落，造成人员伤害。 下转第1 1 5 页 万方数据 第2 8 卷第l 期 冯伟涛，方向，谢立军，等汽车炸弹作用下球罐动力学响应的模拟研究 1 1 5 观察点的应力和位移值越大，汽车炸弹对罐体的破坏 球罐来说，防护距离至少应设置在1 0i n 以上。 作用越明显。由模拟结果可以看出，对于此类壁厚的 [ 2 ] [ 3 ] 塌～么 - 0 5 } f 盲1 f t l m 5 “，三 J m t ／m ． b ￡m 2 O j I 5 蠢1 ．0 掣O ．5 图3 爆心距球罐L 时三单元位移曲线 隐．3D i s p l a c e n 橱mc l l r v ea l x u tt h r e ee l e m e n t sa tar a n g eo fL 参考文献 R e f e r e n c e s [ 4 ] 徐英，杨一凡，朱萍，等．球罐与大型储罐[ M ] ．北 京化学工业出版社，2 0 0 4 3 - 7 1 ． 孔新立，蒋美蓉，赵跃堂，等．建筑物防汽车炸弹工程 措施[ J ] ．爆破，2 0 0 6 ，2 3 4 8 6 - 8 9 ． 潘旭海，徐进，蒋军成．圆柱形薄壁储罐对爆炸冲击 波动力学响应的模拟分析[ J ] ．化工学报，2 0 0 8 ， [ 5 ] [ 6 ] 1 01 5 c L Z O m 2 9 3 7 9 7 8 0 0 ． 李海斌，阳建红，赵长生，等．意外撞击和冲击波作用 下气瓶的动态响应分析[ J ] ．武汉科技大学学报， 2 0 0 9 ，3 2 3 3 2 4 - 3 2 7 ． 时党勇，李裕春，张胜民．基于A N S Y S ／L S D Y N A8 ．1 进行显式动力分析[ M ] ．北京清华大学出版社，2 0 0 5 ． 张秀华，段忠东，张春巍．近地空中爆炸钢框架结构冲 击响应[ J ] ．地震工程与工程振动，2 0 0 9 ，2 9 4 7 1 - 7 3 ． 上接第9 9 页 3 当用风镐破除围岩时，必须先首先详细检查作 业地点的安全隋况，由有经验的工人使用长度不小于 3m 的长柄工具由外向里、由上向下“敲帮问顶”。 4 所有施工人员必须经过培训，考试合格，方 可上岗。其它未尽事宜严格按煤矿安全规程、 煤矿安全技术操作规程及其它相关规定执行。 4结语 1 在不影响巷道的正常使用的条件下，采用静 态爆破法不仅提高了掘进速度，而且整个过程不产 生粉尘、噪声、飞石等，可大大降低降尘和安全防护 费用。 2 静态爆破法是一种较合理、安全、经济的施 工方法，但其破碎时间较长，效率比较低，且当钢筋 含量高时，作用效果不明显，因此应进一步研制作用 时间短及效率高的静力破碎剂。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ]王建鹏．静态破碎剂破岩机理研究[ J ] ．中国矿业， 2 0 0 8 ，1 7 1 1 9 0 - 9 2 ． [ 2 ] 张科专．静态破碎技术在开挖坚硬岩石中的应用[ J ] ． 爆破，2 0 0 3 ，2 0 4 9 6 - 9 7 ． [ 3 ] 邓军．静态爆破在隧底水沟施工中的运用[ J ] ．爆 破，2 0 0 3 ，2 0 2 9 0 - 9 2 ． [ 4 ] 林月华．静态破碎法在隧洞施工中的应用浅析[ J ] ．吉 林水利，2 0 0 8 9 4 6 4 8 ． [ 5 ] 施洪良，李静波，黄明然．静态爆破剂在井下开帮中的 实践[ J ] ．矿业快报，2 0 0 8 1 1 9 3 - 9 5 ． [ 6 ]焦冬梅，仇福山．软弱围岩隧道混凝土衬砌拆换施工 [ J ] ．铁路建设，2 0 0 0 8 3 0 - 3 3 ． 万方数据