張雷

摘要：以具體工程實踐為背景，在分析了傳統(tǒng)瞬發(fā)爆破存在問題的基礎上，對毫秒爆破方法進行實驗研究。通過不斷試驗，確定了合理的爆破參數(shù)，在實際應用中取得了良好的效果，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益。

關鍵詞：炮采；毫秒爆破；瞬發(fā)爆破

在炮采工作面采煤工藝中，最主要的工序是爆破落煤，爆破效果的好壞直接影響著工作面的產(chǎn)量、效率和安全。傳統(tǒng)的瞬發(fā)爆破存在著勞動強度大、安全性差、落煤效果差、炸藥雷管消耗大等缺點，筆者就某礦工程實際特點開展了毫秒爆破實驗研究。

一、工程背景

某礦采煤工作面傾斜長在60～100m之間，走向長50～150m，煤層傾角15°～25°，煤層厚度0-3m不等，煤層自燃發(fā)火期1～3月，煤層直接頂為黑色砂質(zhì)灰?guī)r，較為堅硬，老頂為黑色泥頁巖，呈鱗片狀，極易冒落，煤層直接底為灰白色鋁土質(zhì)泥巖，性軟，且遇水膨脹。采煤工作面都是采用爆破落煤，人工攉煤，刮板運輸機運輸，起初使用的是瞬發(fā)電雷管，一次起爆2—3發(fā)，炮后占用整個循環(huán)相當?shù)臅r間，而且安全性差、工效低。

二、毫秒爆破落煤原理

（一）產(chǎn)生有效的應力迭加作用

由于爆破間隔時間短，后發(fā)藥包起爆時，前發(fā)藥包爆炸在煤體中形成的應力波尚未消失，就會產(chǎn)生應力迭加，因而產(chǎn)生良好的破碎效果。

（二）創(chuàng)造了新的自由面作用

先發(fā)藥包爆破后已形成爆破漏斗，增添了新的自由面。自由面加劇煤體破碎，這樣就可起到提高炮眼利用率和節(jié)約炸藥的作用。

（三）起到減弱地震波強度的作用

先后藥包爆破產(chǎn)生的地震波相互干擾，削弱地震波強度；同時爆破產(chǎn)生的地震波在時間上和空間上都分散了，也使地震波的強度大大降低。

三、毫秒爆破參數(shù)的確定

（一）爆破器材的確定

該礦屬高沼氣礦井，且有瓦斯與煤突出的可能性，為此炸藥應選用三級煤礦許用安全炸藥。發(fā)爆器一般選用MFB一100型發(fā)爆器，最大起爆能力為100發(fā)，根據(jù)該礦頂板情況已足夠起爆能力。毫秒雷管選用1—5段合格煤礦許用毫秒電雷管，其延期時間下規(guī)格限為87.5ms，上規(guī)格限為112.5ms，符合煤礦安全規(guī)程所規(guī)定的最后一段延期時間不得超過130ms的規(guī)定。

（二）爆破參數(shù)的確定

1.炮眼布置

以往炮眼布置不管是三排眼還是雙排眼，都采用對眼布置，眼位相互不錯開，影響爆破效果，經(jīng)過較長時間實踐與試驗，總結(jié)出新的布置原則是：一般依據(jù)采高、硬度和有無夾矸來確定。當采高小于1.5m時，采用三花眼布置；當采高超過1.5m時，采用五花眼布置；當采高在1.6～2m，煤質(zhì)較軟，f =1～1.5時，可采用三花眼布置；當采高在1.6～2m，煤質(zhì)較硬，f >2時，應采用五花眼布置。

2.炮眼間距和角度的確定

炮眼間距和角度合理與否直接關系到爆破效果的好壞，以往眼間距一般都為1m，實際上增大了打眼工作量、工作時間和材料消耗，而該礦大多數(shù)采面煤質(zhì)較軟，從實際情況看可以加大眼距。根據(jù)多次試驗，確定其炮眼間距1.2～1.4m時較為合適，煤硬取1.2m，煤松取1.4m時效果較好，爆堆集中，爆破裝煤率增加。通過對炮眼角度的試驗觀察，得出合理的角度應是：水平角80°～85°，底眼俯角和頂眼仰角5°～10°，當頂板破碎時頂眼打成平眼。

3.裝藥量和起爆順序的確定

裝藥量以瞬發(fā)爆破為基礎，通過試驗，最后確定為三、二、一，即底眼3節(jié)，中眼2節(jié)，頂眼1節(jié)，但不是千篇一律，主要根據(jù)煤體性質(zhì)來確定。起爆順序采用斜切起爆，以毫秒雷管段數(shù)1～5段依次起爆。這種起爆順序是前段先爆產(chǎn)生了斜切面，對后段雷管起爆相當于增加了一個應力自由面，爆破效果好，崩老塘煤少，同時對頂板震動也小。

4.一次起爆長度的確定

確定合理的一次起爆長度，主要應考慮頂板狀況與運輸機能力。經(jīng)多次試驗，確定眼距1.2～1.4 m，裝藥量采用三、二、一方法，起爆長度6～13 m效果較好。根據(jù)試驗確定，頂板爆長一般取6.5 m，頂板較好爆長可達13m。該礦工作面配風一般都在450m3/min左右，當一次爆長13m時，自由狀態(tài)（也稱游離狀態(tài)，存在于煤層或圍巖的孔隙、裂縫或空洞中）的甲烷可較快地排出，結(jié)合狀態(tài)（也稱吸著狀態(tài)，存在于煤體內(nèi)部和固體孔隙的表面上）的甲烷緩慢、持久而均勻地轉(zhuǎn)化自由狀態(tài)的甲烷放出，對甲烷排放時間和管理影響不大。

四、毫秒爆破的優(yōu)點

（一）落煤效果好

合理地選擇爆破參數(shù)，能有效地控制爆堆。由于毫秒爆破先后爆炸炮孔互相撞擊，消耗部分能量，減少炸藥拋擲方向所做的功，起到了補充破碎作用，有利于支護使用，且不向采空區(qū)拋煤。經(jīng)過試驗95%以上的煤炮后落在煤壁和溜子道?？s短了攉煤時間，減輕了工人勞動強度。

（二）安全性好

從根本上解決了“一炮三檢制”的難度，放炮次數(shù)大大減少，有利于“一炮三檢制”的執(zhí)行和放炮前后的灑水降塵，從根本上消除了瓦斯和煤塵爆炸的隱患。另外，毫秒爆破總延期控制在130ms以內(nèi)，瓦斯來不及泄出，雷管就全部起爆完畢，在安全上得到了進一步的保證。

（三）降低了炸藥、鉆頭消耗

采用毫秒爆破后，在保證爆破效果前提下，適當加大炮眼間距，減少了裝藥量，縮短了打眼時間，節(jié)省了鉆頭消耗，起到了降耗提效作用。

（四）縮短了放炮時間，提高了產(chǎn)量與效率。如工作面斜長lOOm，一次爆長lOm，只需放炮10次左右，每次約4分鐘，只要40分鐘。而以往的瞬發(fā)爆破放炮時間要250分鐘，毫秒爆破在放炮時間上，只要原來的六分之一，大大縮短了放炮時間。

五、結(jié)論

根據(jù)安全生產(chǎn)需要，首先在采煤工作面試行毫秒爆破，現(xiàn)場試驗方法確定工作面爆破合理參數(shù)，具有合理、方便、更適合現(xiàn)場特殊性的特點，經(jīng)過大量試驗分析，獲得成功，并加以推廣，為礦井安全生產(chǎn)創(chuàng)下了有利條件?，F(xiàn)場爆破實驗證明，毫秒爆破在深部開采中是完全可以推廣使用的，并深受廣大職工的歡迎，特別是放炮員的認可。它必將在煤礦安全生產(chǎn)中，尤其是薄煤層或邊角煤的回采工作中起到巨大的作用。endprint