炮采面毫秒爆破技术的试验.pdf

收稿日期 ２００４ － ０２ － １６ 作者简介 付延强 （１９６３ － ） ， ２００３ 年毕业于山东科技大学采矿工程专业 ，采矿高级工程师 ，现任山东省肥城矿业集团有限责任公司曹 庄煤矿副矿长 ， 曾发表论文多篇 。 文章编号 １００３ － ５９２３（２００４）０３ － ０１１３ － ０２ 炮采面毫秒爆破技术的试验 付延强 ， 李国臣 ， 刘国兴 （肥城矿业公司 曹庄煤矿 ，山东 肥城 ２７１６０１） 摘 要 炮采工作面爆破参数的选定关联因素较多 ， 采用公式计算难以较好地适应现场的特殊性 。 本文 通过现场试验选定有关爆破参数 ， 为合理确定爆破参数提供了一条方便有效的途径 。 关键词 炮采工作面 ； 毫秒爆破 ； 爆破参数 ； 试验研究 中图分类号 TD８２３ ． ９１ 文献标识码 B 毫秒爆破属控制爆破技术 ，对于改善爆破效 果 、 减轻地震反应效果显著 。 该技术已在众多煤矿 炮采面应用 ， 但由于其爆破参数牵涉因素较多 ，难 以应用公式一步到位地准确选定 。 笔者认为结合 现场实际 ， 试验选定毫秒爆破参数的方法 ，更加贴 近现场 ， 效果更优 ，不失为一种选定爆破参数的较 好方法 。 现将具体方法介绍如下 。 1 工作面概况 1 ． 1 工作面地质条件 曹庄煤矿 １０４０４ 面位于西二采区西翼第二区 段 。 煤厚 １ ． ５２ ～ ２ ． １１ m ，平均 １ ． ９５ m ，煤层结构 较简单 ； 采面走向长 ３０９ m ，倾斜 ９５ ～ １２５ m ，平均 １１０ m ； 煤层倾角 ９ ～ １９ ， 平均 １５ ；f ＝ １ ．５ 。 直接 顶为薄层粉砂岩和煤 １０－ １互层组成 ，层理发育易 冒落 ， 厚 ２ ． ５６ m ，f ＝ １ ． ５ ～ ３ ； 直接底为灰白色粘土 岩 ， 强度低 ， 遇水易软化膨胀 ， 厚 １ ． ２１ m ，f ＝ ２ 。 1 ． 2 工作面生产条件 该面选用 DZ１８ － ２２／１００ 单体液压支柱配合 HDJA － １０００ 金属铰接顶梁支护顶板 。 支柱排距 １ ． ０ m ， 柱距 ０ ．６ m ，采用 ３ ～ ４ 排控顶 ，见 ４ 回 １ 。 工作面采用爆破落煤 ，人工清浮煤 。 SGB － １５０C 刮板输送机运煤 。 1 ． 3 工作面爆破器材 使用 MFB － １００ 型发爆器 ；淄博 ５２５ 厂生产 的 ８ ＃ 煤矿许用毫秒延期电雷管 ， 共分 ５ 段 ， 延期时 间 ０ ～ １００ ms ；使用同厂生产的 ２ ＃ 抗水煤矿粉状 铵梯炸药 ； 联线方式为串联 。 2 毫秒爆破参数的选定 2 ． 1 炮眼布置 一般依据工作面的采高 、 煤的硬度和有无夹石 来确定 。 （１） 采高大于 ２ ． ０ m ， 采用五花眼布置 ； （２） 采高 １ ． ６ ～ ２ ． ０ m ， 煤质较软（ f ＝ １ ～ １ ． ５） 时 ， 采用三花眼布置 ； （３） 采高 １ ． ６ ～ ２ ． ０ m ， 煤质较硬（ f ＞ ２）时 ，采 用五花眼布置 。 结合本面情况 ， 确定采用三花眼布置 。 2 ． 2 炮眼间距与角度 炮眼间距与角度直接关系着爆破效果的好坏 。 间距过大 ， 极易留伞檐煤垛 ， 须进行二次爆破 ， 增加 了工序及工人体力消耗 ；间距过小 ，不仅增加火工 品消耗 、 吨煤成本 ， 而且增长了打眼时间 。 炮眼间距计算经验公式如下 w ＝ （１５ ～ ２０）d ； a ＝ （１ ～ １ ． ５） w 式中 w 最小抵抗线距离 ，m ； d 炮眼直径 ，m ； a 炮眼间距 ，m 。 １０４０４ 面炮眼直径 d 为 ０ ． ０４２m ， 计算得 w ＝ ０ ． ６３ － ０ ． ８４ m ；a ＝ ０ ． ６３ － １ ． ２６ m 上述结果仅作参考 。 要合理确定炮眼间距 a ，还需 通过工作面爆破试验选定 。 试验取值范围定为 １ ． ０ － １ ． ２ m 。 关于炮眼角度 ，一般认为合理的角度应是 水 平角 ８５ ～ １００ ，底眼俯角为 ５ ～ １０ ，顶眼仰角为 ０ ～ ５ 。 为达到减少爆破后抛向采空侧的煤量 ，提 高爆破自装率 ， 考虑到现场实际操作精度 ，认为只 需对水平角进行试验选定 。 改变水平角的目的是为了变化自由面方向 ， 使 自由面的方向倾向煤壁 ， 同时使炮眼间距小于炮眼 ３１１矿山压力与顶板管理 ２００４ ．№ ３ 深度 ， 成为弱抵抗自由面 ，爆破后煤炭沿倾斜方向 向煤壁侧抛射 ， 从而提高自装率 。 水平角度取值试 验范围定为 ８５ ～ １００ 。 2 ． 3 起爆顺序的确定 合理的起爆顺序是影响爆破效果的关键环节 。 考虑到该面顶板较破碎 ，为减轻对顶板的破坏 ，减 少抛出煤量 ， 经研究确定采用 １ ～ ５ 段雷管全段位 使用 ， 斜切起爆 。 2 ． 4 装药量确定 装药量计算 ， 可参考采面每循环装药量 Q（kg） 经验公式 Q ＝ ghli（１） 式中 g 每立方煤消耗炸药量 ，kg／m ３ （表 １） ； h 工作面采高 ，m ； l 工作面倾斜长 ，m ； i 平均炮眼深度 ，m 。 表 １ 单位炸药消耗量 采高／m＜ １ ． ３１ ． ３ ～ １ ． ８１ ． ８ ～ ２ ． ４ f ＜ １０ ． ３５０ ． ２５ ～ ０ ． ３００ ． ２５ ～ ０ ． ２７ f ＝ １ ～ １ ． ５０ ． ４５０ ． ３２ ～ ０ ． ４０〗０ ． ２９ ～ ０ ． ３５ f ＝ １ ． ５ ～ ２１ ． ５４０ ． ４２ ～ ０ ． ５００ ． ４５ ～ ０ ． ５０ f ＝ ２ ～ ３１ ． ６３０ ． ５９ ～ ０ ． ６５０ ． ５５ ～ ０ ． ５７ 注 f 表示煤的坚固性系数 。 １０４０４ 面平均采高 １ ．９５ m ，f ＝ １ ．５ ，l ＝ １１０ m ，i ＝ １ ． ２ m 。 据表 １ 知 ，单位炸药消耗量为 ０ ．２９ ～ ０ ． ３５（kg／m ３ ） ，代入上式得每循环装药量 Q ＝ ７４ ． ６５ ～ ９０ ． ０９（kg） 参照上面计算结果 ，通过试验确定合理装药 量 。 2 ． 5 一次起爆长度确定 确定合理的起爆长度 ， 主要考虑顶板状况与运 输能力 ，结合 １０４０４ 面具体情况 ，确定一次起爆长 度为 ５ m ，根据工作面条件变化可随时作适当调 整 。 3 试验方案的确定及要求 3 ． 1 试验方案 针对以上分析计算 ， 对影响爆破效果的有关参 数 炮眼间距 、 水平角 、 装药量等 ， 通过试验观测 ， 确 定合理参数 。 测试的主要指标是炮道 、人行道 、材 料道的浮煤厚度 ， 爆破对顶板的破坏程度及崩倒支 柱的情况等 。 依据 １０４０４ 面的煤层赋存条件 ， 共拟定 ６ 个方 案供试验 ， 各方案具体参数见表 ２ 。 各方案的相同参数为 煤厚 １ ． ９５ m ， 炮眼深 １ ． ２ m ， 三花眼 ， 串联联线 ， 起爆长度 ５ m ， 斜切起爆 。 表 ２ 试验方案的有关参数 方案 序号 炮眼间距 ／m 炮眼角度 ／（） 装药量／g 孔 － １ 顶眼底眼 Ⅰ１ ． ００８５ ～ ９０２２５３００ Ⅱ１ ． ００９０ ～ １００１５０３００ Ⅲ１ ． ００９０ ～ １００２２５４５０ Ⅳ顶 １ ． ２ 底 １ ． ０８５ ～ ９０２２５３００ Ⅴ１ ． ００８５ ～ ９０１５０３００ Ⅵ１ ． ２０９０ ～ １００３００４５０ 3 ． 2 试验要求 为取得良好的试验效果 ，确定合理的爆破参 数 ， 应严格遵守下列要求 （１） 每个方案须重复试验 ４ ～ ６ 次 ，以期排除 偶然因素的影响 ； （２） 严格遵守装药顺序 。 装药顺序的正确与 否直接影响爆破效果 ， 井下装药时要特别注意 ２ 段 与 ４ 段雷管的区别 ，因其脚线分别为灰黄和灰白 ， 容易装混 ； （３） 严格保证封孔质量 ； （４） 严格按方案的规定掌握好炮眼参数 ， 必须 用测量工具进行测校 ； （５） 使用合格的毫秒延期电雷管及炸药 ， 连线 正确 、 牢固 ， 防止出现拒爆 。 3 ． 3 主要安全技术措施 （１） 须串联定炮 ， 禁止并联或混联 。 爆破前使 用导通表检查爆破回路导通情况 ； （２） 正常情况下一次起爆距离 ５ m ，视顶板条 件 、 运输设备状况 ， 可作适当调整 ； （３） 在顶板破碎 、支柱钻底块段 ，应根据情况 对起爆长度 、 顶眼位置及装药量作适当调整 ，以确 保安全 ； （４） 放炮前后 ， 在放炮地点 ２０ m 范围内 ， 必须 洒水降尘 ； （５） 采面出现瞎炮必须按枟作业规程枠有关要 求处理 ； （６） 加强采面的瓦斯管理与检查 ，认真执行一 炮三检及放炮三保险制度 ； （７） 执行开输送机放炮 ； （８） 采面风量符合枟作业规程枠要求 ，上 、下巷 及各运输转载点安设合格喷雾 ， 正常使用 ； （９） 放炮后 ，安监员与工长首先进入工作地 点 ， 检查顶板情况 ， 组织人员扶起打倒支柱 ， 及时引 挂顶梁支设临时柱 ， 维护好顶板后方可作业 ； （１０） 顶板破碎 ， 片帮严重块段 ， 应坚持超前处 理 。 （下转第 １１７ 页） ４１１ ２００４ ．№ ３ 矿山压力与顶板管理