极硬岩中光面爆破参数优化设计与施工

苍山铁矿围岩与矿体均属于坚硬到极坚硬岩石,在掘进过程中存在难爆破等现象.前期掘进中炮眼参数和炸药量采用不当,使得超挖欠挖的现象十分严重.为了解决这一问题,通过理论计算得到光爆基本参数后进行现场试验,通过现场试验对得到的参数进行调整和优化,将优化后的参数应用到巷道掘进中,大幅提高了巷道成形质量,降低了爆破震动对围岩的破坏,提高了巷道整体稳定性,减少了超欠挖和支护工作量,降低了施工成本,并为井下作业安全提供了可靠保障.     

多楔形掏槽聚能水压光面爆破技术优化

为了解决煤矿巷道爆破掘进过程中传统爆破出现的超挖欠挖以及掘进速度慢等问题,提出了聚能水压光面爆破技术,并针对巷道净宽×净高=4 600 mm×4 100 mm的断面进行了现场实地应用,取得了良好效果。为了使聚能水压光面爆破技术在不同巷道断面得到应用,通过优化炮眼布置参数及装药结构,提出了多楔形炮眼布置,即三竖一回拱炮眼布置法,同时配合聚能水压光面爆破技术,形成了多楔形聚能水压光面爆破新技术。该技术打破了常规光面爆破技术条件的约束,实现了少打眼少装药,提高了单炮进度且光爆效果好,达到了节能降耗快速掘进的目的。     

聚能水压光面爆破在岩巷掘进中的研究

由于爆破技术在社会中的快速发展,聚能水压光面爆破技术开始在隧道开挖、巷道掘进等其他工程中逐渐应用。根据呼和乌素煤矿在岩巷掘进中的情况,通过对比常规光面爆破技术,从而体现出聚能水压光面爆破技术在其装置设备和原理上的优势。减少了炮孔的数量,降低了钻孔的费用,提高了岩巷掘进速度,减弱了围岩震动速度,实现了"三提高,一保护"的作用。在类似的岩巷掘进工程中具有借鉴的意义。     

我国煤矿岩巷爆破掘进发展历程与新技术研究进展

巷道是煤炭生产的动脉。基于岩巷钻爆法施工，从爆破关键技术、掘进装备、爆破器材等方面，系统梳理了我国煤矿岩巷爆破掘进经历了爆破质量控制、掘进速度提升和巷道安全服役保障3个阶段的发展历程。在总结分析3个阶段发展特点及历程的基础上，重点介绍了煤矿岩巷爆破新技术的研究进展及工程应用：(1)周边定向断裂控制爆破技术，控制了爆炸能量在介质中的分布，验证了聚能药包对于提升巷道轮廓成型质量、降低围岩损伤以及减少炮眼数量的作用。(2)掏槽眼超深爆破参数优化技术，超深与循环进尺和巷道轮廓面面积相关，超深值直接影响炮眼利用率和单耗，针对淮南顾北矿的典型案例，当超深为400 mm时，爆破效果最好。(3)孔内分段装药爆破技术，最优上段炸药占比为0.382，结合数码电子雷管进行分段起爆，开创了在煤矿巷道采用数码电子雷管爆破的先例。(4)“相似”掏槽爆破技术，从理论上分析了传统掏槽爆破与“相似”掏槽爆破的区别，提出并证实了均化抵抗线的重要性。综合应用上述爆破技术，使全断面爆破的炮眼数量从（5～6）S的平均水平降低至（3～4）S (S为巷道断面面积)，实现了增加单循环进尺、提高炮眼利用率、控制巷道轮廓成型质量、降低围...     

定向爆破技术在岩巷掘进中的应用

岩巷掘进施工过程中,应用ABS聚能管,采用定向爆破技术,提高光面爆破质量,增加巷道围岩稳定性,使光爆锚喷效果得到显著提高,取得了较好的技术经济效益.     

聚能爆破破岩效果数值模拟分析

聚能爆破技术在岩巷掘进中具有缓解采掘接替不平衡矛盾,提高矿井生产率,有助于岩巷快速掘进等诸多优势。基于ANSYS_LS-DYNA建立普通爆破及聚能爆破的平面应力模型,并对模型爆破过程进行了模拟,对比分析了普通爆破及聚能爆破的破岩效果,并根据压力时间变化规律得到了爆轰波传递规律,分析了聚能爆破作用机理。研究表明,较普通爆破,聚能爆破对能量的汇聚作用提高了75%以上,对岩石切割能力提高了近85%,同时加快了炸药爆破速度,提高了75%左右,保证了围岩完整性。     

中深孔与空气柱爆破技术在岩巷炮掘中的应用

随着煤层开采深度增加,巷道围岩赋存条件愈加复杂,岩巷掘进机械化程度受到限制,但钻爆法掘进工艺仍广泛应用。基于岩巷炮掘工艺循环进尺低、施工进度慢、巷道光爆成型差等缺陷,采用中深孔爆破技术,增加循环进尺,减少劳动投入,提高施工效率,优化生产工艺;采用空气柱爆破技术施工巷道周边炮眼,利用爆炸压力作用,使被压缩空气释放准静态能,均匀作用于岩壁,减小破碎带范围,控制巷道光爆成型。两项爆破技术配合应用,实现岩巷快速掘进,提升巷道爆破成型效果。     

大断面硬岩巷道聚能爆破设计及应用

基于平煤股份四矿大断面岩巷地质和施工条件,依据聚能爆破技术原理,对原有常规爆破参数进行了优化设计,现场聚能爆破工业性试验结果表明,该设计参数与原参数相比,可提高掘进进尺15%、降低巷道围岩超欠挖量50%、节约成本20%,技术经济效果良好。     

侧向聚能药卷在岩巷掘进中的应用

根据炸药爆炸的聚能效应原理,在药卷侧面对称开挖聚能槽制成侧向聚能药卷。将该种炸药药卷应用于岩巷掘进,爆破效果与聚能缝管装药产生的定向断裂控制爆破效果相当,能有效地减少超挖、欠挖,提高巷道成型质量,提高掘进速度,增大循环进度。施工安全可靠,工艺技术简便易行。     

岩巷线性聚能光面爆破技术

针对车集煤矿岩巷钻爆法施工时打眼多、装药多、光面爆破效果差、工效底的现状,分析了车集煤矿钻爆法施工时存在的问题及原因,提出了线性聚能光面爆破技术以降低打眼数、装药量,提高光面爆破效果,并分析了线性聚能光面爆破得以实现的原理,同时对线性聚能光面爆破聚能管装药方法、炮眼布置、装药结构、装药量进行了确定。现场试验表明,线性聚能光面爆破技术打眼少、装药少、光面爆破效果好、放炮后抛矸距离短、放炮对设备伤害小、成本底、工效高,取得了较好的爆破效果。     

隧道掘进爆破方案自动化系统设计研究

针对依赖工程经验粗放式隧道爆破方案设计的低效率、精细化不足的问题,依托寨山隧道工程,应用现场试验、需求分析、软件编程和互联网+相结合的技术,开发完成了隧道掘进爆破方案设计系统,实现了高效、精细化和实用性的爆破方案设计。研究结果表明:通过考虑隧道轮廓几何参数、开挖方法与施工台车框架结构,可实现炮孔参数的参数化、流程化和形象化设计。按照炮孔设计、装药量与装药结构设计和爆破方案生成的步骤,可快速生成隧道爆破开挖方案。装药量由爆破负担的围岩体积和经验公式确定。装药结构为炸药与爆破介质的纵向不耦合结构。研究成果可为类似隧道爆破方案自动化设计提供一定的指导。     

煤矿岩巷爆破掘进炮孔密度优化研究

岩巷掘进工作面的炮孔密度(全断面炮孔数与断面面积之比)很大程度上影响了凿岩工作量和爆破效果,为了实现岩巷的快速掘进,需要对岩巷爆破的掏槽结构和其他爆破参数进行优化,在保证爆破循环进尺和巷道周边成型质量的基础上减少全断面炮孔数目,降低炮孔密度。根据在岩巷爆破掘进现场收集的资料,建立岩巷掘进爆破参数数据库,其中包含施工时间、矿区位置、掏槽方式、岩石普氏系数、掘进断面面积、全断面炮孔数目、炮孔深度、炸药单耗和炮孔利用率9个特征参数。通过对关键参数下的炮孔数目与断面面积进行线性拟合,得出关键参数在不同区间的炮孔密度变化规律,研究表明:大部分工程的炮孔密度约为5个/m²;炮孔密度与各参数具有一定相关性。其中,中深孔爆破的炮孔密度拟合值大于浅孔爆破;炸药单耗增大时,炮孔密度明显降低;炮孔利用率增大时,炮孔密度出现增大趋势;硬岩巷道的炮孔密度显著大于软岩;斜孔掏槽形式下的炮孔密度大于直孔掏槽的炮孔密度。炮孔密度较大是由于受到岩石破碎机理影响与爆破技术的限制,从而提出改进爆破技术,即采用二阶二段掏槽技术和周边孔切缝药包定向断裂控制技术。通过现场试验,发现同时采用二阶二段掏槽和周边孔切缝药包定向断裂控制技术既能够大幅降低炮孔密度,由5个/m²降到4个/m²,还可以保证爆破效果。研究对提高我国煤矿岩巷的快速掘进水平具有参考价值。     

双楔形掏槽方法和光面爆破技术的综合设计

针对一些围岩较为坚固难爆的巷道,采用新型的双楔形掏槽方法并结合光面爆破技术,通过理论分析得出了炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、炮眼的布置方式、炮眼装药量、炸药单耗和一次起爆药量等爆破参数。最后,通过具体应用示例,验证了这些参数确定方法的正确性。     

煤矿小断面岩巷钻爆法快速掘进技术研究

煤矿中岩巷的掘进速度往往是煤炭开采时间的决定性因素,岩巷的快速掘进是煤矿生产的保证,但是不合理的爆破方案、落后的掘进设备以及繁杂的工程管理往往制约着岩巷的掘进效率。岩巷掘进水平关系到煤矿正常生产接续,针对阳煤集团一矿某高抽巷掘进速度较慢的实际,首先对制约试验巷道掘进进尺水平的因素进行分析,根据分析结果对爆破参数进行了优化设计,尤其是针对掏槽爆破孔的重新设计,最后对爆破效果进行多方位的对比检测。试验结果显示,优化的爆破方案能够有效地提高巷道掘进效率,巷道的单循环进尺、大块率、炮眼利用率等指标明显优于原爆破方案,月进尺也由70 m/月提高到85 m/月,圆满完成并超过矿上给定的指标。     

综掘硬岩段深孔超前爆破研究与应用

针对硬岩巷道综掘施工难度大的问题,提出采用深孔超前爆破技术,以增大岩体内裂隙和损伤范围,降低综掘机切割难度。以淮北矿业集团桃园煤矿为例,进行了原岩应力作用下爆破裂隙和损伤范围的理论分析和数值模拟研究,据此设计了大直径深孔超前爆破参数,并进行现场试验研究,研究结果表明:炮孔直径75 mm、药柱直径63 mm的爆破炮孔周围0.424 m范围内的Von Mises应力在177 MPa以上,形成破裂区;损伤范围0.424~2.3 m;爆破后综掘机施工速度提高了40%~50%、而截齿消耗降低了52.4%;对爆破振动实测并分析得出爆破振动能量集中在50~160 Hz频带范围内,没有对巷道围岩及支护结构造成破坏。     

恒源矿深井大断面岩巷快速掘进技术的研究与应用

为了解决恒源煤矿深部大断面岩巷因高地应力以及矿井灾害多等导致的巷道进尺较慢的问题,本文通过对-960m水平东翼轨道大巷原有掘进技术进行分析,得到影响掘进速度的因素为地质条件客观因素和装备人员主观因素,然后通过对新型掘进技术的调研并结合大巷的地质条件,引进了"CMJ2-30液压掘进钻车+ZWY-180/79L型挖掘装载机+ST-8/6B型梭车"机械化作业线,使用了中深孔光面爆破技术并加强了劳动组织管理,炮眼利用率提高到80%左右,日进尺由1.6m提升至2.8m,并在2018年9月～12月期间共进尺354m,平均月进尺88.5m,较大程度地加快了大巷掘进速度,有效缓解了该矿采掘失衡的问题。     

岩巷快速掘进机械化作业线配置研究

随着我国经济的高速发展,每年对煤炭的需求也逐渐增加,直接带动了煤炭的快速增长。为了满足煤炭生产以及矿井接替需要,针对大断面岩巷掘进效率低下的问题,研究分析出一套提高岩巷掘进进尺的方法,并对施工工艺进行优化,在解决岩巷掘进效率低下的问题中,使用机械化配套设备组成快速掘进作业线,配合中深孔爆破技术,解决了岩巷掘进效率低、劳动强度大、巷道成形不理想的问题。     

基于振动信号分析的煤矿岩石巷道掘进爆破优化研究

通过对煤矿岩石巷道掘进爆破振动信号进行直观分析和频谱分析,得出影响巷道掘进爆破振动的因素主要有埋深、爆心距、掏槽眼最大段药量、总药量。通过工程实例分析,在保证巷道掘进进尺的情况下,改变掏槽方式和减小掏槽眼最大段药量,降振效果更加明显,能够使围岩稳定性增大,达到安全经济的巷道掘进爆破。     

低能量密度炸药连续装药光面爆破技术研究

为了提高光面爆破成型质量,提出了一种低能量密度炸药连续装药光面爆破技术,利用LS DYNA进行数值模拟,对比2#岩石乳化炸药间隔装药和低能量密度炸药连续装药的应力场,然后将此技术用于长九（神山）灰岩矿四号隧洞控制爆破和露天边坡光面爆破。结果表明：2#岩石乳化炸药间隔装药模型中,装药段与非装药段测点应力峰值相差很大;而在低能量密度炸药连续装药模型中,沿炮孔轴向相同爆心距的测点应力峰值保持一致;使用低能量密度炸药进行连续装药,能够避免装药段的过度破坏和非装药段的欠挖,提高残孔率,且省去了导爆索捆绑时间,提高周边孔装药效率,节省了爆破成本。