定向断裂掏槽技术试验与分析.pdf

第 “ 卷第 期 年 月 爆破 “ 4D8-’’EA（F9G9-E 7HI,） ， F9G9-E 03， 789-） 61-2148 D8D99D 8 J9D9’- ,I, D’-’J K9-E -K J9D9’- DD,H,9’- ’B LM I’9EA -ANJ，-J 8 II9D9’- ’B 8 D8-’’EA 9- 8 D,9-E K9-E 9 I-J FJ ’- H’J 9- 8 K’’A -J 9 ， K9-E BBD 9 D89D9’- K’O-；D,9-E D8-’’EA； H’J 前言 定向断裂控制爆破技术能使炸药爆炸后的能量 有方向性地集中释放， 由于这一特点， 该控制爆破技 术已经成功地应用在周边眼中 ［ . 3］ 。在巷道掘进 中它有充分利用炸药的能量、 严格控制周边超挖及 周边成形、 保护围岩和提高炮眼利用率等优点。若 把定向断裂控制爆破技术应用到掏槽眼中， 让爆炸 能量集中作用中槽腔的岩体上， 可否达到理想的掏 槽效果笔者进行了定向断裂掏槽技术的室内模型 实验和现场试验， 并取得较好的效果。 实验室模型试验 P实验装置 为了分析定向断裂爆破技术用于掏槽的作用效 果， 在实验室做了普通药包和切缝药包在掏槽眼中 收稿日期 . 3 . / 作者简介 庄金钊 （“13 . ） ， 男； 北京 中国矿业大学 （北京校 区） 博士研究生 P 的对比模型试验。试验材料为有机玻璃板， 尺寸为 / HH Q / HH Q 0 HH （四眼掏槽）和 3 HH Q / HH Q 0 HH （六眼掏槽） ， 炮孔间距为 0 HH， 炮 孔直径 HH。切缝管外径 0 HH， 内径 HH， 壁 厚 HH， 切缝 3 HH， 两切缝的夹角为 “R， 如图 S 3 所示。炸药为 55*T， 炮孔两边封堵， 采用探针 引爆。 （） 普通药包（K） 切缝药包 图 药量为 HE 时四眼掏槽爆后模型照片 试验结果与分析 从图 S 3 可以看出， 在相同药量的情况下， 普 通药卷爆破后产生的裂纹在炮孔周围随机分布， 一 般为 U S 0 条主要裂纹， 裂纹较短， 掏槽眼之间很少 形成贯通裂纹。使用切缝药包后， 炮孔周围产生的 万方数据 （） 普通药包（“） 切缝药包 图 药量为 ’ 时四眼掏槽爆后模型照片 （） 普通药包（“） 切缝药包 图 药量为 ’ 时六眼掏槽爆后模型照片 裂纹较少， 一般为 条主要裂纹， 且向相应掏槽 炮孔方向发展， 裂纹较长， 两掏槽炮孔产生的裂纹很 容易贯通。 从模型爆破效果可以看出， 普通药包爆炸后， 炸 药能量均匀地作用于炮孔周围， 故在掏槽眼炮孔周 围随机产生较多裂纹， 且裂纹较短， 在两掏槽眼炮孔 之间不易产生裂纹贯通， 从而影响掏槽效果。采用 切缝药包后， 聚能管的存在使炸药爆破后能量集中 作用于槽腔部分， 降低其它方向的能量释放， 从而产 生的裂纹较少而长， 掏槽炮孔之间比较容易产生贯 通裂纹， 达到理想掏槽效果。因此， 把定向断裂控制 爆破技术应用到掏槽眼中， 具有充分利用炸药能量， 提高炮眼利用率等优点。 现场应用试验 *切缝药包的制作 切缝药包的制作与过去应用于周边眼中的切缝 药包技术参数基本相似， 主要区别是聚能管的切缝 方向。其聚能管的主要技术参数根据现场的钻头直 径、 药卷直径和掏槽方式而定。现以钻头直径 , ， 药卷直径 - ， 楔形四眼掏槽为例说明聚能 管技术参数 聚能管切缝宽度 ， 外径为 ， 内径为 . ， 壁厚 ， 两切缝夹角为 /0， 长度根据掏槽深度和药卷长度而定， 其具体形状见 图 1。楔形掏槽根据眼深确定槽口宽度， 角度一般 在 -0左右， 上下两对槽眼距离为 1 ， 槽底 一般控制在 。切缝药包装入炮眼时， 应注意切缝的方向， 切缝药包在掏槽眼的最底部， 如 图 所示。 *现场试验条件及结果 为了分析此切缝药包在掏槽中的效果， 进行了 现场应用试验， 地点选在淮南矿业集团潘三煤矿西 二采区回风下山。巷道宽 . ， 高 ， 墙高 1 ， 支护形式为锚喷网支护。该回风下 山位于西二采区上山下部， 采区轨道下山以西； 地面 标高 2 2 ， 工作面标高 3 ,/ 3 - ； 钻探资料表明， 地质条件较简单， 岩石赋存比较稳 定， 岩性主要属砂岩及砂质粘土岩， 夹少量泥岩薄 层， 水平层理， 局部砂岩裂缝发育， 普氏系数 4 , .， 岩石中硬； 该段地质条件较简单， 没有发现大中型 地质构造， 但受褶曲和 5,断层影响， 有小断层发 育。该回风巷道采用下山掘进， 迎头采用, 钎头打眼， 药卷为直径 - 的二级煤矿安全水胶 炸药， 长为 1 ， 重 . ’； 掏槽方式为楔形四眼 掏槽， 槽底宽 ， 槽眼上下间距 ， 槽眼 深 * ； 岩性为砂岩， 裂隙发育一般。 切缝药包在现场制作， 聚能管长 1 ， 外径 ， 内径 . ， 掏槽眼内共装 个药卷， 聚能 管内装一卷炸药， 其它两卷为普通药卷， 药量为 .1 ’， 切缝药包按照图 的方向放入掏槽眼的底部， 然 后再放入普通药卷， 用炮泥封堵严实。采用正向同 段雷管 （ 段雷管） 起爆。对比试验其它情况相同， 只是掏槽眼中装的全是普通药卷， 三个半药卷， 药量 为 /. ’。由于现场条件限制， 不可能只引爆掏槽 眼进行比较， 而是全断面一次引爆， 故只测得爆破后 爆堆、 岩块抛掷距离和爆破后掏槽眼剩余残眼长度 等数据 （如表 ） 。 表 现场测试数据 试验 条件 测试 次数 残眼长 度6 岩块最远 距离6 爆堆情况 眼深 6 药量 6 ’ 切缝 药包 较集中*.1 .-较集中*.1 -,较集中*.1 1,1较集中*.1 普通 药卷 较分散*/. 1较分散*/. 1较分散*/. 1.较分散*/. 较分散*/. ,,较分散*/. *现场试验结果分析 两种爆破效果如表 ， 表中的数据是平均值。 表 两种爆破效果对比 装药形式 装药量 6 ’ 岩块抛掷距离 6 炮眼利用率 6 7 采用普通装药/.-.*- 采用切缝药包装药.1*/- / 第 / 卷第 期庄金钊等定向断裂掏槽技术试验与分析 万方数据 图 掏槽中聚能管示意图 （单位 ““） 图 切缝药包放置方向 （单位 ““） 炮孔； 炸药； 切缝； 聚能管 一般认为， 掏槽眼的炮眼利用率比其它炮眼的 利用率低， 故在设计炮眼布置图时， 掏槽眼一般比其 它眼深 ’’ ’’ ““，也就是爆破后掏槽眼剩余 ’’ ’’ ““ 的残眼。从表 和表 可以看出， 在 炸药用量减少 的情况下， 岩块抛掷距离减少 左右， 而炮眼利用率提高 左右， 可见切缝 药包在掏槽中的应用效果。 同时可以看出， 采用加大掏槽眼装药量来提高 炮眼利用率的途径并不十分科学， 增加的炸药能量 对提高掏槽眼利用率作用很小， 炸药的能量主要利 用于破碎岩块的抛掷， 从而导致破碎后的岩块抛掷 距离加大， 矸石分布比较分散， 给装矸增加困难， 崩 坏巷道和设备， 产生安全事故。把切缝药包应用到 掏槽眼中， 改善了炸药的能量分布， 使炸药的主要能 量作用于槽腔的岩体， 使之形成腔体， 为其它炮眼提 供有利的爆破条件。炸药能量用于抛掷破碎岩块的 能量减少， 矸石分布较集中， 利于装矸， 保护巷道和 设备。 结论 把定向断裂控制爆破技术应用到掏槽中， 在实 验室采用有机玻璃板模拟掏槽试验， 并通过现场试 验表明， 定向断裂控制爆破技术应用到掏槽眼中的 掏槽效果明显优于普通掏槽法。 定向断裂技术应用于掏槽眼中有以下优点 （）提高了掏槽眼的炮眼利用率， 改变了用增 加掏槽眼装药量来提高炮眼利用率的传统思想； （）充分利用炸药的能量， 使炸药爆炸后的能 量集中作用于槽腔的岩体； （）减少炸药装药量， 减小了爆破后矸石的抛 掷距离， 给装碴创造了有利条件， 防止崩坏现场的设 备， 降低危险性， 提高安全性； （）增加循环进尺量， 提高效率。 参考文献 ［］ 王树仁 * 岩石爆破中断裂控制的研究 ［］ * 中国矿业学 院学报， ,-，（） . * ［］ 杨永琦 * 岩巷定向断裂爆破新工艺 ［］ * 工程爆破， ,,，（） / . - ［］ 李孝林 * 定向断裂控制爆破新技术及现场应用 ［］ * 爆 破， ,,, （） / . -* ［］ 王文龙 * 钻眼爆破 ［0］ * 北京 煤炭工业出版社， ,-* ’ 爆破’’ 年 / 月 万方数据