王軍軍

(山西汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)公司，山西 靈石 031304)

引言

南關(guān)煤礦一般是通過老式淺眼爆破的手段在井底進(jìn)行掘進(jìn)的，該方式在進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)換時(shí)還存在很多問題，一是勞動(dòng)強(qiáng)度大，二是輔助作業(yè)時(shí)間較長[1]，三是成本費(fèi)用較高，四是重復(fù)的工藝較多等。為了提升掘進(jìn)的效率，南關(guān)煤礦聯(lián)合我國煤科總院南京研究所，進(jìn)一步對(duì)中深孔光面爆破技術(shù)進(jìn)行深入分析研究，“五采區(qū)軌道下山”掘進(jìn)作業(yè)的實(shí)驗(yàn)于2009年下半年進(jìn)行。

一、中深孔爆破技術(shù)的研究

(1)巷道圍巖的概況

五采區(qū)軌道下山分別有以下幾個(gè)特性：一是穿層巷道，二是半圓拱形，三是全巖，其中掘高與掘?qū)挿謩e約3.3m，3.6m。被爆的巖石在巖體的結(jié)構(gòu)種類主要有兩種類型：其一為碎裂塊狀結(jié)構(gòu)，其二為碎裂結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)特性和地質(zhì)種類上統(tǒng)一表現(xiàn)出脆弱性和堅(jiān)硬性，巖體的四個(gè)層面如下：一為斷層交叉帶，二為若風(fēng)化帶，三為節(jié)理密集帶，四為強(qiáng)烈褶皺帶，其特征表現(xiàn)形式為結(jié)構(gòu)不完整的厚層沉積巖，巖漿巖或者變質(zhì)巖體和表層中厚層與變質(zhì)層的單斜和正常皺褶結(jié)構(gòu)地區(qū)的特性，巖體動(dòng)力學(xué)的主要特點(diǎn)如下：1.強(qiáng)度不高，2.破壞受制于結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度，3.容易變形，4.波速和聲學(xué)阻抗中，5.巖體破裂，此外，巖體主要由多組切割成不相連的結(jié)構(gòu)組成，巖體的破裂與強(qiáng)度變形主要受到控制性結(jié)構(gòu)面的影響，比如：聲學(xué)阻抗大，波速較快，但是爆炸波傳播主要受制于控制性結(jié)構(gòu)面。巖體的可爆破性介于難爆與可爆破之間。

(2)爆破技術(shù)研究的內(nèi)容以及改進(jìn)方案

我們通過深入分析研究得出，工作面爆破技術(shù)的具體改進(jìn)方案主要向”光面爆破”和“掏槽”的方向發(fā)展。①中深孔光面爆破掏槽爆破技術(shù)的相關(guān)研究。②中深孔光面爆破技術(shù)的相關(guān)研究。③中深孔光面爆破合理參數(shù)的相關(guān)研究。④中深孔光面爆破新型作業(yè)圖表制訂。

(3)“復(fù)合眼強(qiáng)力掏槽”爆破技術(shù)

通過深入的分析研究，對(duì)屬于“碎裂結(jié)構(gòu)或碎裂塊狀結(jié)構(gòu)”方面的巖體，可以通過采取斜眼和直眼相結(jié)合的“復(fù)合眼強(qiáng)力掏槽”即掏槽爆破。掏槽方式采取雙空眼菱形掏槽，掏槽眼設(shè)立在拱基線之下40厘米處，其空眼，藥眼和炮眼分別有2個(gè)，5個(gè)和7個(gè)，空眼超過20厘米深，裝入適量的藥物，滯后1～2段起爆。掏槽眼大約有一平方米，占總面積約9.15%。通過實(shí)驗(yàn)表明，掏槽所需的面積不能再減少了，同時(shí)不能減少其與全斷面面積的比例，不然掏槽效果達(dá)不到我們理想的狀態(tài)，我們盡量控制在8%-10%之間。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)我們得出，我們?cè)谶\(yùn)用“復(fù)合眼強(qiáng)力掏槽”模式的過程中，掏槽中心最理想的眼深與其他掏槽眼深分別約為3.2米和3米。

(4)新型光面爆破技術(shù)

①“切縫藥卷定向光面爆破技術(shù)”。我們此次的爆破技術(shù)采取了新型科學(xué)的和有針對(duì)性的斷裂爆破技術(shù)即切縫藥卷定向光面爆破技術(shù)。它主要內(nèi)容是周圍眼用藥卷全部進(jìn)行“切縫”處理，將藥卷的兩邊切出一個(gè)寬和長分別約為0.2-0.3厘米和14厘米的細(xì)縫，然后切除細(xì)縫附近的藥卷包裝材料，躊出藥體。在進(jìn)行藥卷切縫的過程中采取定制的切縫卡件。

②在對(duì)周圍眼進(jìn)行裝藥的過程中，我們要著重注意切割的方向，切割時(shí)務(wù)必要以炮孔連心線的方向?yàn)闇?zhǔn)，不然就會(huì)有反作用。這種裝藥模式對(duì)炸藥能量爆炸后產(chǎn)生的變化非常有效，根據(jù)炮孔連心方向發(fā)生非常強(qiáng)烈的定向切割作用，使炮孔向其它方向的爆破作用最小化。

(5)關(guān)于光面爆破工藝以及采用的參數(shù)

①周邊眼用藥卷實(shí)施“切縫”處理，在實(shí)施過程中深孔切縫藥卷能量定向光面爆破技術(shù)。②炮眼深度，掏槽眼和其他炮眼深度分別為3米和2.8米。掏槽眼和其余的炮眼分別采用￠35mmx200mmx150g藥卷和￠27mmx160mmx100g藥卷.③炮眼間距，掏槽眼建立在拱基線之下40厘米處，其中炮眼，裝藥眼和空眼(眼底裝藥)分別有7個(gè)，5個(gè)和2個(gè)。掏槽眼左右炮眼之間的間距和上下炮眼之間的間距分別為30厘米和20厘米。在掏槽眼周圍有四個(gè)輔助眼，與掏槽眼的底眼間距，三圈眼間距，二圈眼間距，拱基線以上周邊眼距，二圈眼與輔助眼距，橫向距離分別為60厘米，50厘米，50.7厘米，47厘米，65厘米和35厘米，其中掏槽眼與拱基線以下周邊眼距和周邊眼距皆為50厘米。④裝藥量，掏槽眼和其他炮眼分別采用￠35mmx200mmx150g藥卷和￠27mmx160mmx100g藥卷。掏槽眼每孔與空眼每孔裝藥量分別為1.2千克和0.075千克，輔助眼(8-19眼)，(20——32眼)每孔裝藥量分別為0.9千克和0.6千克，底眼每孔裝藥量與周邊眼每孔裝藥量分別為1.0Kg和0.3千克。⑤反向裝藥結(jié)構(gòu)。⑥起爆順序依次為掏槽、后輔助、再周邊、一次裝藥、分次起爆；以串聯(lián)聯(lián)線為聯(lián)線方式。⑦￠35mm二級(jí)煤礦許用乳化炸藥主要爆炸性能為：爆速.，殉爆和猛度分別為5000m/s，80mm，和16mm；￠27mm。二級(jí)煤礦許用乳化炸藥主要爆炸性能為：爆速、殉爆、猛度分別為4700m/s，30mm和13mm。

二、中深孔爆破技術(shù)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)的重要性

南關(guān)煤礦“五采區(qū)軌道下山”按以上定型工藝在2018年度10-12月進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)論得出：一是循環(huán)進(jìn)尺明顯提高了，二是新型光面爆破技術(shù)在提高光爆效果過程中的同時(shí)也減少了炮眼數(shù)。“中深孔切縫藥卷能量定向光面爆破技術(shù)”主要有兩種特征：1.光爆效果好2.便于現(xiàn)場(chǎng)操作，三是降低了掘進(jìn)作業(yè)的材料成本。消耗的炸藥與雷管分別由原來的19.40kg/m，39發(fā)/m降低至現(xiàn)在的15.35kg/m，22.5發(fā)/m。爆破材料相關(guān)的費(fèi)用一年大約節(jié)省8萬元。

三、結(jié)語

就當(dāng)前來說，在煤礦巖巷的炮掘工作面進(jìn)行施工的過程中，受煤礦企業(yè)生產(chǎn)管理方式與開采設(shè)備落后，以設(shè)備運(yùn)輸能力不佳的影響，很多煤礦企業(yè)沒能意識(shí)到利用中深孔爆破技術(shù)的重要性，所以利用的是傳統(tǒng)的淺眼爆破方式，來開展爆破工作。但是由于舊的爆破手段存在缺點(diǎn)，比如爆破工序太麻煩，拖延了煤礦掘進(jìn)工作效率，因此煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會(huì)受阻。所以隨著科技的發(fā)展，我們利用了中深孔爆破手段。因?yàn)?，相比之下，中深孔爆破技術(shù)非常先進(jìn)，幾乎克服很多復(fù)雜地質(zhì)條件與復(fù)雜的井下圍巖環(huán)境，能夠增強(qiáng)煤礦掘進(jìn)工作面工作的安全性與效率性。