优化爆破参数对提高岩石巷道掘进效率的探讨与实践.pdf

优化爆破参数对提高岩石巷道掘进效率的 探讨与 实践 常东升，李延林，成光武 平顶山煤业集团公司 十三矿， 河南 平顶山4 6 7 0 0 0 摘要 目 前由于矿井巷道掘进效率普遍不高， 从而极大地影响了矿井生产的正常接替。文中通过优化爆破参数 提高了岩巷掘进的爆破效率， 最终提高了巷道掘进速度。 关键词 爆破参数; 优化; 掘进效率 中图分类号 T D 2 3 5 . 1文献标识码 A文章编号 1 0 0 8 一 8 7 2 5 2 0 0 7 0 2 一 0 1 3 5 一 0 2 D i s c u s s i o n a n d A p p l i c a t i o n o f B l a s t i n g P a r a me t e r s O p t i m i z a t i o n o n I mp r o v i n g Mi n e T u n n e l E x c a v a t i o n E f f i c i e n c y C H A N G D o n g 一 s h e n g ， L l Y a n 一 l i n ， C H E N G G u a n g 一 w u N o . 1 3 C o a l M i n e , P in g d i n g s h a n C o a l I n d u s tri a l G ro u p C o . , P in g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 0 , C h i n a A b s t r a c t M i n e t u n n e l i n g e f f i c i e n c y i s g e n e r a l l y n o t v e ry h i g h , w h i c h w i l l h a v e a t re m e n d o u s i m p a c t o n n o r m a l re p l a c e m e n t o f m i n i n g . B y o p t i m i z i n g b l a s t i n g p a r a m e t e r s , t h e b l a s t i n g e f f i c i e n c y o f m i n e t u n n e l e x c a v a t i o n i s i m p ro v e d . T h e s p e e d o f t u n n e l e x c a v a t i o n i s u l t i m a t e l y i n c re as e d . K e y w o r d s b l as t i n g p a r a m e t e r s ; o p t i m i z a t i o n ; t u n n e l e x c a v a t i o n e f f i c i e n c y 0 前言 目 前， 由于矿井岩巷掘进效率普遍不高， 施工单进水平 还有待进一步提高， 造成了采掘接续紧张， 从而极大地影响 了矿井正常生产的可持续性， 制约了矿井高产高效目 标的实 现。岩石巷道快速掘进， 概括地讲就是“ 爆的进去， 运的出 来” 。因而， 通过研究爆破参数的优化， 有助于爆破效果的提 高， 从而提高岩巷的施工效率和单进水平。 1 爆破参数的优化与理论分析 1 . 1 掏槽眼布置形式 岩巷钻眼爆破中，掏槽眼的质量直接影响到爆破效果， 性碰撞， 活塞对第i 个分子的平均作用力为关， 作用时间t , t 远小于单位时间 ， 发生位移 ， ， 碰撞后分子动能的变化 D E , 。则在该单位时间内活塞所受到的与气体斥力相平衡 的外界推力为 F D t , n 个分子动能的总变化为 EA E ,, 沙s , 珍 ‘ V e x t; 珍t, * V e x F * V e ., 上式说明， 单位时间内与活塞发生弹性碰撞的气体分子 动能的总变化等于外力对活塞做功的功率。 对于压缩气体 V 0 的情 形， 外力的功率 F * V e x 为负值， 与活塞发生弹性碰撞的气 体分子的动能以做功的方式转化为外界其他形式的能量， 转 化过程中能量守恒; 对于压缩气体的情形， 与活塞发生弹性碰撞后的气体分 子具有较高的动能， 在与气体中其他分子作用 碰撞 后将较 高动能的一部分传递给其他分子， 因而增加了气体的平均分 子动能， 即增加了气体的温度; 对于膨胀气体的情形， 与活塞 发生弹性碰撞后的气体分子动能减少， 在与气体中其他分子 作用 碰撞 后， 降低了 气体的平均分子动能， 即降低了气体 的温度。 伴随着气体分子动能的增加或减少， 可能会有分子动能 与分子转动能量或振动能量之间的转化， 这是气体不同形式 的内能之间的转化。 3 结束语 很多理论性问题， 在浅显的表面下隐藏着深刻的道理和 复杂的内容， 而作为科技工作者对这一点并未都予以充分的 注意。这种情况是普遍的， 也是科技工作难以取得突破和创 新的因素之一。 参考文献 [ 1 ]周衍柏. 理论力学〔 M ] . 北京 高等教育出 版社， 1 9 8 6 , 3 . [ 2 ] 梁绍荣， 刘昌年， 盛正华. 热学〔 M] . 北京 高等教育出版社， 1 9 9 4 , 6 . 收稿日期 作者简介 2 0 0 6 -1 2 - 0 4 ; 修订日 期二 2 0 0 6 -1 2 - 2 6 常东升 1 9 7 2 一 ， 男， 河南商丘人， 助理工程师， 1 9 9 7 年毕业于焦作工学院采矿专业， 现从事技术管理工作， T e l 1 3 2 5 3 7 0 7 9 7 2 1 3 6 -煤炭技术第2 6 卷 因 而， 掏槽眼的合理布置是很重要的。 针对岩石巷道爆破的 掏槽眼布置形式主要采用双楔形掏槽加后爆中心孔， 并且槽 眼孔径大于其他炮眼。对中心眼在掏槽中的作用， 以及与掏 槽眼孔径相匹配的药卷直径对掏槽爆破效果的影响经过多年 现场经验， 认为岩巷掘进爆破中 心孔的 作用主要有以 下两点 1 可以克服岩石的“ 再生” 现象。能够在掏槽眼起爆后 起到后续抛渣作用， 有利于槽腔的清渣， 为后续爆破创造有 利条件。 对于掏槽爆破讲， 保证槽腔成型质量以及提高底部 破岩能力是很重要的。根据槽腔形成机理， 掏槽爆破后， 只 有炮眼上端部炸药使岩石破碎， 形成弱抛掷， 产生爆破漏斗， 而柱形装药则仅产生挤压破碎作用， 只有极少的能量用于岩 石的抛出， 绝大部分破碎岩石仍滞留于掏槽眼内， 这是对后 续辅助眼和周边眼的爆破极为不利的。为使槽腔体积大， 底 部有效破岩， 并克服岩石的“ 再生” 现象， 在掏槽部中心钻一 同 直径、 深为L 1 0 0 一 3 0 0 m m的中心孔， 并在中心孔中适 当 装人一定量延迟起爆的炸药， 以加强抛渣作用， 而且还能 把装药孔破碎的岩石进一步破碎抛出槽外， 从而大大加深掏 槽的有效深度。 2 由于中心孔为后炸孔， 因此中心孔又起到空孔的导 向作用。 这种空孔的导向作用对于破碎岩石是有利的。因 为爆炸孔发出的径向压缩波遇到空孔后反射成拉伸波， 反射 波的强度随空孔的直径的增大而增加， 并随传播距离的增加 而迅速衰减， 反射波在两孔连线上的切向应力亦是以拉伸为 主。在空孔附近， 由于应力波叠加和孔边动应力集中场共同 作用， 使孔边的切向拉应力明显增大。使得槽腔的破碎更加 充分。 1 . 2 加大掏槽眼的直径的作用 加大掏槽眼的直径及相应采用药卷的直径对掏槽效果 也有影响。目 前煤矿的许多矿井施工多推广小孔径、 小药卷 施工， 这对于巷道成型、 小循环施工、 减少炸药单耗都有其优 越性， 并且是适宜的。而在复杂岩性中， 有深部围压作用或 有小断面夹制力大的巷道进行中深孔爆破时， 掏槽眼的孔径 则应以相对大的孔径较为合适， 有利于增加单孔装药量。 ① 增大药包直径， 提高了形成爆破漏斗起决定作用的等效药包 的 强度， 有利于提高槽腔抛掷爆破漏斗的深度; ②增大药包 直径， 提高了应力波的作用时间， 更有利于破岩。随着拄状 药包直径的加大， 爆轰速度和波阵面后质点移动速度和压力 都增大， 这是由于爆炸产物侧向飞散造成的热损失减少， 因 而使化学损失减少所造成的。随着装药直径的增加， 虽然爆 轰速度和波阵面后质点移动速度的增长都由缓慢增加并逐 渐达到其最大值， 但在这种条件下可以看到爆轰速度的增加 比波阵面后质点移动速度的增加要快很多。而且随着装药 直径的增加， 压缩相时间 和爆轰波压缩相的长度几 也增加 a 二 r x D m ， 波长A 是由爆源条件决定的。当爆源作用时间 长时， 应力波的波长相应增大。借鉴应力波在煤层中的作用 时间 r [ 7 5 1 . 7 r 一 1 」 可知炸药量相同， 随药包直径的增大， 相对距离处的应力波 作用时间增大。 综合上述， 为了提高槽眼的破岩能力， 将原有的掏槽眼 孔径0 2 m m改为似2 m m ， 药包直径由小 2 7 m m改为06 m m . 在增大了药包直径同时， 也提高了其不藕合系数， 使得应力 波作用时间得以延长。 1 . 3 掏槽眼间距的确定 目 前， 掏槽眼间距的计算从强度理论出发， 由于没有比 较准确的在初始围压条件下岩石各种抗压或抗拉强度值， 多 数是按照岩石单轴抗压强度的1 / 3 作为抗拉强度值， 或按照 冯. 米 修斯准则， 应力 强度。 i --2 , , 式中 。 、 介质抗拉强度。 而后根据炸药冲击波衰减来进行强度检验， 从而确定裂纹发 展的 距离。 这样计算的 结果在浅部岩层比较符合， 而对于深 部岩层而言， 由于岩层的夹制力较大， 计算的结果比掏槽区 炸药单耗偏小近3 0 ， 裂纹发展的距离便大近2 0 。因此， 在实际采用时可按岩石抗拉强度计算后缩小2 0 c m ， 以确保 掏槽眼的爆破效果。 2 现场试验情况 经过以上理论分析， 进行了井下现场试验研究。平煤十 三矿己三轨道下山是己三采区的重点工程， 严重制约了己三 采区的投产， 为了加快己三轨道下山巷道的施工， 在己三轨 道下山巷道内 反复进行了试验。己三轨道下山巷道掘进断 面1 2 . 2 8 时， 净宽3 8 0 0 m m ， 净高3 4 0 0 m m ， 巷道埋深7 6 0 m , 岩性为灰一 灰白 色中粗粒砂岩， f 8 一 9 ， 层理清晰， 节理较 为发育。优化后的掏槽方式 采用下图所示掏槽方式， 1 0 个 掏槽眼外加2 个中心眼， 掏槽眼的孔径为4 2 m m ， 起爆时， 1 - 6 同时起爆， 雷管采用 1 段毫秒延期电雷管， 7 一 1 2 同时起爆， 雷管采用2 段毫秒延期电雷管。 34 9一8 一I 1 o - 2 0 5 -0 1 0。 7 - - 0 1 2 万 1 0 69601 600 丁 图1 掏槽眼优化布置图 表 1 炮眼 名称 炮眼 深度 炮眼角度每眼药量 编号眼数雷管联线 水平垂直卷数重量 封泥 长度 42353535 ，1勺‘ 爆破参数表 合计装药量 卷数重量 3 0 6 . 9 7 5 1 7 . 2 5 3 1 . 5 7. 2 4 5 爆破 顺序 炮眼直径 甸c m 毫秒 电雷 管 填满 封实 6152113 .l56934569 10让。 如90 75卯 2. 1 1 . 9 串联 1以4 1 . 5 32 7 6. 2 1 9087 8790 l9l9 16 7、3 1 3 25 2 5 36 1 掏槽眼 辅助眼 周边眼 底眼 第2 6 卷第 2 期煤炭技术 V o l . 2 6 , N o . 2 2 0 0 7 年2 月 C o a l F e b , 2 0 0 7 综放工作面斜长变化原因分析与对策 刘景书 义马煤业集团公司 千秋煤矿， 河南 义马4 7 2 3 0 0 摘 要 文中对综放工作面斜长变化的原因进行了分析， 采用滞后一条巷道掘进; 计算合理的支架安装数量; 利用 机巷和回 风巷扩修时预调等措施， 避免了回 采过程中 安装或拆除支架现象的发生， 实现了综放工作面安全生产。 关键词 综放工作面; 斜长; 机巷;回 风巷 中图分类号二 T D 8 2 3文献标识码 A文章编号 1 0 0 8 一 8 7 2 5 2 0 0 7 0 2 一 0 1 3 7 一 0 2 A n a l y s i s a n d C o u n t e r me a s u r e s o f C h a n g i n g R e a s o n o f D i p L e n g t h a t F u l l y 一 me c h a n i z e d T o p 一c o a l C a v i n g F a c e L I U J i n g 一 s h u Q ia n g i u C o a l M i n e , Y i m a M i n g I n d u s try G ro u p C o m p , Y im a 4 7 2 3 0 0 , C h in a A b s t r a c t T h i s a r ti c l e h a s a n a l y z e d t h e c h a n g i n g r e a s o n o f d i p l e n g th a t f u l l y m e c h a n i z e d t o p 一 c o a l c a v i n g f a c e ， U t i l i z e d l a g s a t u n n e l t u n n e l i n g ， C a l c u l a t e d t h e re a s o n a b l e s u p p o rt t o i n s t a l l q u a n t i t y , U s e d e x p a n d re p a i r s o f b e l t t r a n s p o rt e r t u n n e l a n d re t u rn a i r w a y w h e n t h e p re一 s e t t u n i n g , E t c A v o i d e d s t o p p i n g i n t h e p ro c e s s t o i n s t a l l o r t o re m o v e s u p p o rt p h e n o m e n o n o c c u r r e n c e， R e a l i z e d s a f e t y i n p r o d u c t i o n o f f u l l y m e c h a n i z e d t o p - c o a l c a v i n g f a c e . K e y w o r d s f u ll y 一 m e c h a n i z e d t o p 一 c o a l c a v i n g f a c e ; d i p l e n g th ; b e l t t r a n s p o rt e r t u n n e l ; r e t u rn a i r w a y 0 前言 千秋煤矿是义马煤业 集团 公司骨干矿井之一， 2 0 0 5 年 核定生产能力 1 5 2 万t ， 目 前在二水平开采2 1 下山采区， 采区 内 地层基本形态属于一个较大的单斜构造， 走向N 8 0 0 E ， 倾向 S 1 0 0 E 。中 侏罗系下侏罗统为该采区主要含煤地层， 主要可 采煤层为二煤， 煤层厚度在 1 2 一 2 6 m之间， 平均 1 9 m ， 倾角 为1 3 0 ， 煤层顶板为厚3 0 一 3 5 m的泥岩， 老顶为泥质砂岩， 煤 层底板为砾岩， 厚5 m . 煤种牌号为长焰煤， 煤尘有爆炸危险性， 煤尘爆炸指数 为4 7 . 2 9 。由于煤层厚， 瓦斯储量大， 根据河南煤矿安全检 察局批复， 按高沼地区管理。 2 1 区内煤层属易自 燃煤层， 发火期 1 - 3 个月， 最短7 d , 自燃发火等级为n 级。 优化前炮眼深 1 . 9 m ， 循环进尺 1 . 6 m左右， 炮眼利用率 8 4 ， 炸 药 单耗3 . 5 k g / 耐; 优化 后炮眼 深1 . 8 m ， 循环 进尺1 . 6 m 左右; 炮眼 利用率达8 9 。 炸药单耗3 . 0 k g / 时。 优化前掏 槽效果很差， 爆破后工作面不平， 中部掏槽位置有一部分岩 石凸出， 严重影响下一循环的作业; 优化后， 上述问题得以解 决， 爆破后工作面平整， 为下一循环创造了较好条件。通过 优化炮眼布置， 己三轨道下山的施工速度明显提高， 由每月 的6 0 m提高到8 0 m ， 从而减轻了职工的劳动强度， 提高了岩 巷施工的单产单进水平。 4 结果及分析 1 采用大直径掏槽炮孔和小直径其它炮孔进行爆破作 业， 由于使炸药能量分配合理， 所以既可以达到较好的爆破 效率， 又可以保证巷道有较好的成型质量。另外， 仅仅几个 掏槽炮孔直径增大， 对循环钻孔时间影响甚微。如果全断面 均采用大直径炮孔， 钻孔时间会增加很多， 直接会影响正常 循环时间， 加大职工的劳动强度。 2 中心眼有了超深并且调整了起爆顺序。有利于槽腔 的清渣， 为后续爆破创造条件。 3 掏槽眼布置的优化， 既不会钻孔时间， 又提高了爆破 的 效果， 减轻职工的劳动强度， 为提高岩石巷道的施工效率 和单进水平起到推波助澜的作用。 参考文献 [ 1 〕 王文龙. 钻眼爆破[ M ] . 北京 煤炭工业出版社， 1 9 8 4 , 1 1 . 仁 2 1 J . 亨利奇. 爆炸动力学及其应用「 M ] . 北京 科学出版社， 1 9 8 7 , 6. [ 3 〕 高金石， 张奇. 爆破理论与爆破优化[ M ] . 西安 西安地图出版 社， 1 9 9 2 , 7 . [ 4 〕 陈士海. 井巷掏槽眼参数设计方法仁 C ] . 工程爆破文集第五辑， 中国地质大学出版社， 1 9 9 3 , 9 . 收稿日 期二 2 0 0 6 - 1 1 一 1 8 ; 修订日 期二 2 0 0 6 一 1 2 - 2 7 作者简介 刘景书 1 9 6 3 一 ， 男， 1 9 8 6 年毕业于西安矿业学院采矿系， 现在义马煤业集团千秋矿任副总工程师， 从事采矿技术工 作， T e l 0 3 9 8 一 5 8 0 0 3 1 7 , E 一 m a i l l i u j in g s h u 5 5 5 y a h o o . c o m . e n .