松动爆破在煤矿开采中的应用(1).pdf

第1 9 卷第1 期 2 0 0 2 年3 月 爆破 B L A S T I N G V I 】9N o1 M a r2 0 0 2 文章编号1 0 0 l 一4 8 7 x 2 0 0 2 0 l 0 0 4 0 0 3 松动爆破在煤矿开采中的应用 赵伏军 湘潭工学院，湖南湘潭4 1 1 2 0 1 摘要介绍了开滦矿务局马家沟堞矿用爆破松动圈、近似等值抵抗践和灰色决策等理论确定松动爆破有 关参鞋，取得了明显的经济效果。 关t 词蝶矿；松动爆垃；应用效果 中图分类号 T D 2 3 5 ．4 文献标识码A A p p l i c a t i o no fL o o s eB l a s t i n g7 r e c h m o l o g yi nC o a lM i n e Z H A oF “一J “” x i a n g t a nP 0 l y t e c h n i cu n h 盯s i t y ，X i a n g t a n4 1 1 2 0 l ，C h i n a A b s t r a c t T h e1 0 0 s eb l a s t l n gc I r c l c ，a p p r o x i m a t ee q u l v a k n tb u r d e na n dg r e yd e c i s l o n m a k i n gt h e o r ya r ea p p 1 1 c dt oc h o 。s eI o o s eb l a s t i n gp a r a m e t e r si nM 旬i a g o uc o a lm i n eo fK 8 汕a nm i l l i n gb u r e a u ，a n dt h ed i s t i n c te ∞n o m l c c f f c c rh a sb e e na c K e v e dT h e r ei sab e t t c rd I r e c t e f f o r Ii no t h c rm i n e sb yt h l ss u c c e s s f u lc x p e r i e n c e K 8 yw o r d s c o a ln l i n e ；L ∞s eb l a s t i n g ；A p p l l c de f k t 1 引言2 爆破参数的确定 松动爆破技术已广泛应用于工程爆破中，并取 得了显著的经济效益。在煤炭开采中，松动爆破为 多种采煤方法的应用起助采作用，特别在放顶煤开 采中．该技术是决定难放煤层开采成功与否的“关 键”。因此，研究松动爆破技术对于提高煤炭开采效 果有着十分重要的意义。 开滦矿务局马家沟煤矿是一个年生产能力为 9 0 万t 的中型矿井。试验采煤方法为巷道放顶煤 法。试验区位于马家沟矿9 水平西翼7 石门1 2 煤 层，试验走向长度1 7 0m ，其中放顶煤走向长度1 3 0 n 1 ．倾斜长度2 66m ；煤层结构复杂，煤厚6 ．0 ～8 ．7 m ，平均为7m ；煤层倾角为5 0 。～8 0 。，平均6 0 ’；顶 板为粉砂岩，底板为黑色粘土岩；煤层较硬，硬度系 数r l2 ～2 ．9 。 收稿日期2 0 叭1 1 2 3 作者简介赵伏军 1 9 6 3 ．男；湘潭湘潭工学院副教 授． 2 ．1 最小抵抗线的确定 炸药在煤体中爆炸，根据爆炸对煤体的破碎效 果可分为三个圈l l 】压碎圈 压碎区 、松动圈 裂隙 区 、振动圈 振动区 。在松动圈，爆破产生的冲击 波和爆生气体将煤体碎裂成裂隙体。 以爆破应力波作用原理确定松动圈半径_ 2J 。 R P [ 印／ 1 一口 s 。] “““ 1 式中R ，，一松动圈半径；“一应力波衰减值，“ 2 “ ／ 1 一F ；声一应力波初始径向应力峰值，， p o D } r c ／“ 6 n ／8 ；D 一炸药爆速，m ／s ；P o 一装 药密度，k g ／m 3 ；r ，一装药半径，m m ；”一压力增大 倍数，8 ～1 1 ；h 一炮眼半径，m m ；S ，一抗拉强度， M P a ；“ 一泊松比。 根据岩体爆破作用原理．当最小抵抗线等于松 动圈半径时，形成松动爆破。因此试验中确定最小 抵抗线为松动圈半径。 将试验数据D l 3 6 0 0m ／s ，，o 10 0 0k g ／ 万方数据 第1 9 卷第1 期赵伏军松动爆破在煤矿开采中的应用4 l m ‘，r ， 1 6m m ，“ 2 0n m l ，S 0 ．2 4M P a ，口 03 0 ．n 1 0 代入 1 式得R 。 11 8 5 ．7 4m m 。试 验中最小抵抗线w 12m 。 22 炮眼密集系数的确定 炮孔密集系数w 应适当选定，若“值过大，则 药孔连心线上的叠加拉应力低于煤岩抗拉强度，不 能形成贯通裂隙，炮眼之间留下不爆的隔墙，爆破以 后出现锯齿状的曲面。如果采用宽孔距和三角形炮 眼布置方式，如图1 所示。对于后排炮f L 爆破可形 成近似等值抵抗线“ J ，即药包中心至自由面各点的 距离近似相等。如图1 所示o A o B o D 。这 样可以使爆破煤体的裂隙得以充分发展，同时加强 了炮孔周围其它方向煤体的破坏作用，使爆破能量 利用率最大。 图l 近似等值抵抗线 r 一爆破捕斗半径；a 一橱斗顶角 1 单个炮孔爆破漏斗体积v r ⅣL 又c o s 口／2 1 ／／l t a n 2 d ／2 1 ／ ，1 n ， Ⅳ。 Ⅳc o s d ／2 w ／√1 H ；，r w 。n 。， 所以 V L Ⅳ2 n 。／√1 n 式中L 一炮眼长度r 一爆破漏斗半径；n ，一爆 破作用指数。 令d 、，／d n ， 0 ，得n ， 1 ，W √2 r ，Ⅲ 面／w 以，炮眼问距百西 一t w 压w 。试验 采用扇形炮眼布置，问距为O ．8 ～22m ；采用近似 等值抵抗线爆破，炮眼排距6 w ／√2 ，计算得6 O ，8 5n 1 ，试验数据为08 0 ～1 ．0m 。 2 ．3 炮孔装药量计算 松动爆破必须控制药量，以达到既能松动好媒 体，又不致于崩散煤体的效果。装药量与待爆破的 体积，煤岩的可爆性、炸药的类型、炮跟填塞情况等 因素有关。药量Q 的计算公式为 Q P q g L H 7 2 H ，／ ／l 十” 式中Q ～每个炮i L 的实际装药量，k g ；q ～标准条 件下爆破单位体积所需的炸药量．02 ～03 5k ／ m 3 ；P 一炸药换算系数，即爆力系数，F 2 8 0 ／P ，， 一般P l ～13 ；P ，一实际使用炸药的爆力，c n l ’； F 一爆眼堵塞系数。 将w 12 m ；q 03 5k g ／m 3 ；L 3n 1 ；r l ；”， 1 ；g 1 ．2 代人公式计算得Q 12 8 3k g 。 试验中取药量为15 妇。 2 ．4 松动炮眼长度的确定 应用灰色决策理论建立顶煤松动炮眼长度判 据。影响煤体松动因素主要有煤层强度“。、煤层 厚度“，、煤层倾角“、、煤层夹矸“。、煤层顶底板 条件“，、安全条件“。。以此作为煤层块段的松动 高度的指标，将评价集分为四类．w } u j 月2 ，。1 ， ”。{ f 浅，较浅，中深，深} 。浅即指顶煤松动只需 采取长钎杆扰动或小于1 ／1 0 顶煤斜长的浅孔松动 爆破即可；较浅即采用1 ／1 0 ～2 ／1 0 顶煤斜长的松 动爆破；中深即采取2 ／1 0 ～5 ／1 0 顶煤斜长的中深 孔松动煤破深即采取沿顶煤斜长全长深f L 爆破。 按式巩 q ／C 计算各指标“1 ，“2 ，“3 ，H 4 ，M 5 ，“6 对某地段第K 类评价指标的灰色数以，其中c ；一 煤层块段属于第K 类的指标的灰色统计数；c 一 煤层块段的灰色统计数。第K 类评价结果为B 。 “1 6 E 2 ，巩3 ，巩4 ，巩5 ，吼6 ，煤层块段的权值B A B 1 6 l ，6 2 ，6 3 ，6 4 。式中A 评价指标权 值向量；B 】一由B “组成的矩阵。在分类向量中求 出最大元素，令6 6 ， m a x I6 1 ，6 2 ，6 3 ，64 } 。则 被评价的煤层块段的顶煤松动范围属于第J 类。 根据试验区煤层原始条件，代人灰色决策模型． 得到顶煤松动权值一为B 03 3 6 ，O ．3 5 9 ，O2 4 2 ． 0 ．0 6 3 ，0 ，B 6 0 ．3 5 9 计算结果为较浅类，即采用1 ／1 0 ～2 ／1 0 顶煤 斜长的松动爆破。试验中炮眼长度为3m ，个别地 段补炮达到5 m 。 2 ．5 起爆延时的确定 如果孔间或排间的延发时间过长．在煤体内不 能形成应变波叠加的影响效果，降低了爆破能量的 利用率；延发时间过短，前一排炮孔的最小抵抗线移 动不足，不能提供有效自由面，在一定程度上会阻碍 第二排抵抗线的移动。孔间、排I 目的延发时问由下 式确定。。 ’r K W ，f 式中厂一普氏系数；，厂延发时间 n 、s ；W 一抵 抗线；K 一煤体抗裂特征系数，表征单位煤体达到 破裂时所需的能量。 试验中一般用1 段、2 段、3 段毫秒雷管起爆，总 延发时间为2 5 ～5 0m s 。 万方数据 4 2爆破 3 爆破炮眼布置与试验效果 试验区松动炮眼布置如图2 所示。其它爆破试 验参数为炮眼直径、药包直径分别为4 0m m 、 3 2 ㈨n ，布孔方式为扇形，最小抵抗线为l2m ，眼距 为0 _ 8 ～22 m ．排距O8 ～1 ．0 m ，眼深3O m ，装药 量为15 妇，装药结构为正向集中装药，起爆方法 采用M S 雷管，排闻时差为2 5m s 。 冈2 炮眼布置 1 一放煤巷道；2 一放煤斜井；3 一松动爆破巷道；4 一炮跟 松动爆破技术已在马家沟煤矿多个工作面得到 应用，取得了“三高五低一好”的显著效果。即单产、 工敛、回收率高掘进率、古矸率、材料消耗、劳动强 度、生产成本低；安全条件好。爆破效果为工作面 单产每月1 68 9 3t ，炸药消耗为每万吨2 3 9Ok ，回 收率达8 3 ．0 ％。 4 结语 工程试验表明，用爆破松动圈、近似等值抵抗线 和灰色决策等理论确定松动爆破有关参数是行之有 效的，并且能取得良好的效果。钻爆参数的设计还 必须结合具体工程条件、爆破环境，不断地试验，使 各参数优化到理想效果。在煤矿生产中，松动爆破 技术是中硬、硬煤开采的一道关键工艺，研究和应用 好该技术对于提高矿井效益有着十分重要的意义。 参考文献 [ 1 ] 管伯伦．爆破工程[ MJ ，北京冶金工业出版杜，1 9 9 3 [ 2 ] 张志呈．爆破基础理论与设计施工技术[ M ] ，重庆重 庆大学出版社，1 9 9 4 ． [ 3 ] 宗琦，王从平岩石松动爆破密集系数研究[ J ] ，爆破， 2 0 0 1 1 l 一4 ． [ 4 ]开滦矿务局，湘潭工学院，急倾斜难采煤层巷道多点放 顶煤采煤法研究鉴定报告[ R ] ．1 9 9 9 [ 5 ] 鲍光谟微差爆破技术的研究[ A ] ．工程爆破文集第 三集[ c ] ，1 9 8 8 ． 睾鬻来牛* } 弗带来弗米睾睾鬻* 等卡素卡弗来来来米半半杀粜鬻卡睾米米睐* } 弗来米米* 睾果带来睾米采米弗* } 湖北省爆破学会理事长会议召开 湖北省爆破学会第五届理事会理事长会议于2 0 0 2 年2 月2 日在宜昌三峡库区三峡工程大酒店召开，会 议由学会理事长徐天瑞教授主持。本次会议就理事长工作分工；部分理事、常务理事的增补会员会籍管理 及会费征收；专家委￡i 会章程、组成构思及工作范畴；爆破工程技术人员安全技术培训、安全作业证年审、变 更和换证；爆破杂志工作和学会创新工程等事宜，进行了认真深入研究并达成共识。学会副理事长兼秘书 长张正宇教授还通报了新爆破安全规程编写申报进展及关于爆炸危险物品管理的新精神。 本次理事长会议还特邀了几位常务理事和老专家参加。本次会议得到了中国长江三峡开发总公司、中 国葛洲坝集团公司和武警水电部队三峡工程指挥部的赞助和支持。 学会秘书处 米斗鬻来睾鼍素* } 卡警来* 粜斗{ I } 弗带来* } 带来米来咪粜举丰睾卡带卡米沫米杀弗粜睾半睾卡米米米粜米鬻带半 万方数据