煤矿岩巷束状孔掏槽爆破掘进试验研究

国内煤矿井下岩巷掘进以传统钻爆法施工为主,其效率低,难以适应煤矿强化开采的需要,研究提高钻爆法的掘进效率对于煤矿生产具有重要意义。影响掘进效率的关键因素是炮眼深度和掏槽爆破效果,本文从增加炮眼深度和改善掏槽效果的角度出发,设计采用束状中深孔掏槽方式,在发挥中深孔掏槽优势的同时,利用束状孔最优埋深条件下的当量球形漏斗,实现炮孔的充分利用,改善掏槽效果,从而提高掘进循环进尺和效率。试验表明,与传统浅孔楔形掏槽相比,束状中深孔掏槽爆破掘进每炮循环进尺提高了45%,效果显著。     

某金属矿巷道掘进爆破的掏槽孔布孔优化

对比了某金矿巷道掘进爆破楔形掏槽与直线掏槽的爆破效果,对比表明,直线掏槽优于楔形掏槽。对直线掏槽的炮孔布置进行了优化设计。现场试验表明,优化后的设计可降低炸药消耗量,提高掘进爆破进尺。     

复合掏槽在岩巷快速掘进中的研究与应用

为解决阳煤五矿南翼五采区集中高抽进风巷炮孔利用率低、大矸率高、整体掘进效率低等难题,运用LS-DYNA软件模拟楔形掏槽与复合掏槽方案,研究了岩体内部应力变化规律,并进行现场试验。结果表明复合掏槽更有利于破碎岩石,形成槽腔,提高爆破效率。新方案较原方案单循环进尺提高了0.46m,炮孔利用率由69.5%提高到92.5%,且无可见大块矸石,取得成效显著,对类似的岩巷爆破掘进具有参考价值。     

井巷掏槽爆破中空孔效应的理论与试验分析

通过对含空孔掏槽爆破作用的机理分析以及对掏槽爆破中空孔的作用进行研究,从理论上得出了空孔的应力集中效应,应力集中效应随空孔直径的增加而增加;并且空孔大有利于反射拉伸波的破岩之结论.提出了用槽腔面积、循环进尺以及单位槽腔体积形成时间3个指标来评价掏槽爆破的经济技术效果,并用这些指标对不同空孔孔径的掏槽方式进行了现场对比试验分析与评价,结果表明:适当加大空孔孔径是提高巷道爆破掘进循环进尺行之有效的方法.     

岩巷掏槽爆破掘进数据库建立及参数优化研究

掏槽爆破掘进参数是岩巷钻爆法施工的关键参数,优化爆破掘进参数是确保钻爆法高效率施工的重要途径之一。依据1980—2022年共200个代表性爆破掘进案例,利用统计学方法分析了爆破参数在普氏系数和断面面积2个岩巷特征参数维度下的变化特征,通过构建爆破掘进案例数据库研究了岩巷掏槽爆破客观规律。结果表明:随着普氏系数增加,岩石极限抗压强度增大,为保证爆破效果,可适当增加炮孔长度和炸药单耗,同时也会略微增加单循环进尺,但岩石自身高应力导致的夹制作用会降低炮孔利用率;通常设置空孔为掏槽爆破提供新的自由面,通过应力波反射拉伸使得靠近自由面的岩体破坏区域更大,硬岩巷道更适合直孔掏槽爆破。在较大断面岩巷的掏槽爆破掘进过程中,岩石夹制作用较小,较小的炸药单耗可以达到良好的爆破效果,从而促进了单循环进尺和炮孔利用率的提高;由于大断面面积对岩石爆破的限制作用减弱,无需过分增加炮孔数量和装药量,相反适当减缓炮孔数量的增长速率也能够达到良好的爆破效果。上述分析可以为爆破参数优化、岩巷高效施工提供参考。     

分层不掏槽爆破在下山巷道掘进中的试验研究

针对煤矿下山巷道钻爆法掘进中普遍存在的循环进尺小、炮孔利用率低、爆后矸石堆积工作面、留底严重等问题,提出一种分层不掏槽爆破技术。基于高速摄影和掏槽破岩理论,通过试验对比,分析了直眼掏槽、楔形掏槽、不掏槽3种形式的爆破破岩效果优劣;并使用ANSYS/LS-DYNAY有限元软件,对实际工程中不掏槽单孔爆破时的炮孔内岩石连续损伤演化累积过程进行数值模拟。在实际煤矿下山巷道掘进施工中,采用楔形加直眼掏槽和分层装药、同时起爆、不掏槽2种爆破方案,进行现场试验。通过对掘进进尺、炮孔利用率、光爆效果、抛渣距离、矸石块度等指标的对比分析,评价设计方案,优选出综合指标最佳的爆破方案。采用此方案,能将月进尺提高13%以上,并能大大提高出矸效率。     

复式楔形+中心孔掏槽在隧道掘进中的试验研究

为解决班界隧道爆破效果差、循环进尺小、无法满足工期要求的问题,在原复式楔形掏槽方式的基础上增加中心孔,形成"复式楔形+中心孔"的掏槽方式,同时适当增加炮孔深度。经现场试验表明,炮孔利用率由83%提高至90.5%,循环进尺由3.33m提高至4.26m,炸药单耗由0.983降至0.889,爆破破碎岩块块度较小且更均匀,爆破效果和经济效益良好。     

岩巷切缝药包楔形掏槽爆破模型试验与分析

为了研究合理的掏槽方式改善岩巷掏槽效果差、炮眼利用率低的问题,采用水泥砂浆模型对切缝药包楔形掏槽爆破进行了试验研究。共设计了4组对比试验,每组试验分别在6组不同强度的水泥砂浆模型上展开,模型炮孔数目均为6个,每个炮孔装一发8号电雷管起爆。试验结果表明,切缝药包装药结构提高了炮孔利用率、增大了槽腔体积及降低了掏槽碎块的大块率;并得到了不同强度模型最优的掏槽方式,其中80°切缝药包楔形掏槽爆破在不同强度模型下炮孔利用率、槽腔体积及掏槽碎块大块率均相差较小,用于岩性变化较大的岩巷中,可得到较好的掏槽效果。切缝药包楔形掏槽爆破利用切缝对能量的导向作用,实现裂纹的定向扩展,并提高了掏槽效果。     

某地下金属矿直眼掏槽爆破试验及控制措施

掏槽爆破是地下金属矿山掘进过程中一个极为重要的工序,其直接影响到整体掘进效率 和爆破质 量。合理的掏槽方式和爆破参数对地下掘进爆破至关重要。以某地下矿山斜坡道掘进爆破为例 ,阐述了直眼掏槽 爆破的原理和主要影响因素。开展了单空孔直眼掏槽爆破、三空孔直眼掏槽爆破和三空孔直眼 掏槽爆破改进共 3 种方案的现场爆破效果对比试验。试验结果表明：3 个方案的炮孔利用率分别为 60.33%、 77.67% 和 89.00%;适当提 高空孔的数量,增大掏槽爆破的补偿空间,有助于提高爆破掘进效率。现场采用第 3 种方案 后,掏槽爆破成腔质量 提升明显,掘进爆破炮孔利用率为 88.55%~91.53%,平均炮孔利用率达到 90.12%,可以满足 掘进爆破循环进尺要 求。最后提出了掏槽爆破质量控制措施,对于类似条件矿山具有一定借鉴作用。     

准直孔掏槽爆破技术在正兴矿的应用

为了提高正兴煤矿的岩巷掘进速度,应用准直孔掏槽技术,针对岩层状况,设计了新的爆破方案,试验结果表明:1炮孔数量得到大幅度减少;2爆破进尺显著提高,循环进尺都在1.84m以上,炮孔利用率提高到了92%以上;3炸药单耗下降了25%;4巷道成型较好,眼痕率明显提高,超欠挖现象很少见。     

楔形掏槽爆破进尺影响因素探究

对楔形掏槽爆破进尺的影响因素进行了分析,结果表明, 掏槽角度是决定楔形掏槽爆破进尺极限值的最主要因素; 而掏槽角度又受断面宽度和凿岩台车推进梁长度的影响, 基于此给出了楔形掏槽爆破进尺极限值的计算公式。分析结果表明:辅助掏槽孔底部抵抗线在某些情况下可以转变为影响爆破进尺的主控因素。在东天山隧道的工程应用结果证明了本文对爆破进尺影响因素分析的正确性和所提计算公式的合理性。     

岩石巷道楔形掏槽爆破参数研究

从楔形掏槽破岩机理(假说)出发,提出了楔形掏槽爆破参数的计算方法,包括炮眼眼口、眼底间距和炮眼装药量的计算,讨论了需采用复合楔形掏槽的炮眼深度判据,并进行了算例分析。分析表明:楔形掏槽的爆破参数决定于岩石的强度和弹性特性,以及炸药的爆炸性质,不同的岩石条件或炸药品种将有不同的掏槽眼爆破参数。     

益新煤矿中心大空孔掏槽爆破现场试验研究

本文以益新煤矿四水平北翼皮带巷爆破掘进工程为背景,基于现场爆破试验,研究了中心大空孔新型掏槽爆破施工技术及与之相适的掏槽布置方式和爆破参数。通过对现场4组掏槽对比试验的分析,确定了方形套方形的掏槽布置方式及相应的爆破参数。现场应用表明:采用中心大空孔加方形套方形的掏槽布置方式,爆破后形成的空腔深度更深且破坏半径小,掏槽效果显著,与传统掏槽方法相比,单循环进尺可提高82.4%以上,月进尺最高可达近135m。中心大空孔掏槽爆破施工方法将有效提高矿井开拓速度,同时也可以为国内中、深孔快速掘进的研究提供新的思路和方法。     

提高岩巷掘进爆破速度和质量若干技术问题

怎样提高爆破效率、改善爆破效果、增加进尺速度、保证巷道成型,仍然是岩巷掘进爆破工作中应解决的主要问题。从炮眼的深度、掏槽爆破、光面爆破、定向断裂控制爆破等技术问题进行分析研究,提出一些有益的参考。     

硬岩松动预裂爆破技术在岩巷综掘中的应用研究

 针对综掘巷道遇坚硬岩石切割效率低、刀具消耗量大、掘进速度慢但成本增加的状况，提出先进行深孔松动预裂爆破，再进行掘进机切割的施工方案。根据现场岩性，在理论分析计算的基础上，进行深孔爆破参数设计并实施。爆后不同孔深处实测结果表明，炮孔周围径向裂纹可见长度300~400mm，岩石结构损伤、整体强度降低，较利于掘进机切割；平均每班可多进尺0.4~0.5m，切割速度提高20~40%，刀具消耗降低了30~40%。同时，减少了粉尘，改善了工作环境，试验研究取得了良好的效果。     

数码电子雷管在高瓦斯矿井岩巷爆破掘进中的应用

传统的电雷管只有5个段别,不能满足孔内分段技术对延期时间的要求。数码电子雷管采用电子控制模块,可任意设定爆破延期时间,最小延时时间可设为1 ms,满足瓦斯巷道130 ms内完成爆破过程的要求。另外,目前煤矿岩巷深孔爆破掘进中,由于炮孔底部岩石夹制作用增大导致出现炮眼利用率低等问题。基于数码电子雷管,应用孔内分段掏槽爆破技术,将原先掏槽孔内连续装药改为分段装药,实现了分段延时起爆。将新技术方案在淮南顾北煤矿进行了现场试验。结果表明：基于数码电子雷管,应用孔内分段技术,对比原方案单循环进尺提高了约0.7 m,炮孔利用率提高了约10%,平均块度减少了15%左右,且断面完整没有明显大块,为下一循环提供了良好条件。预估月进尺可由65 m提升至100 m,总体上提高了巷道掘进效率。作为数码电子雷管在井下岩巷掘进的先行试验,在高瓦斯情况下数码电子雷管仍可正常使用,可为今后类似岩巷的爆破掘进施工提供借鉴。     

硬岩掘进中主要爆破参数的确定与作用

煤矿坚硬岩巷掘进中,各爆破参数对掘进速度影响程度是尚待研究的问题。以四川煤炭产业集团广能公司下属矿井为研究背景,利用数值模拟与现场实验结合方法加以研究。根据凿岩台车钻速、钻臂特点设计掏槽角范围和孔长;按现场实际建立5个计算模型,在掏槽角、单孔药量、中心孔装药爆破等3种掏槽参数变化下,对爆破动态应力、破碎范围、掘进进尺进行量化分析和比较。研究结果显示:钻车条件下掏槽角度变化有限,因此正常掏槽角度对进尺影响较小。采用1.2 kg单孔药量时在掏槽关键区间内,有中心孔爆破时平均有效应力峰值较无中心孔爆破增加46.4%~76.7%,主要截面破碎面积增加24.7%~51.8%。如只增加药量对提高进尺效果则不明显:单孔药量增加50%,主要剖面破碎范围提高8.5%~13%,现场爆破进尺仅提高2%~10%。研究表明:掏槽中心孔爆破是影响硬岩掘进速度关键因素。     

露天深孔台阶爆破炮孔测量技术探讨

在露天深孔台阶爆破中,炮孔的倾角和深度是保证爆破效果的重要因素,而传统炮孔测量方法工作量巨大,成为数字化爆破施工发展的短板。针对上述问题,并基于炮孔测量试验,分别论述了人工皮尺、声波、激光3种炮孔测量方法,包括3种炮孔测量方法的测试原理、优缺点、适应条件及相应的改进措施。其中基于声波和激光的炮孔测量方法具有潜在的改进和应用空间,可以为露天深孔台阶爆破数字测孔技术的发展提供借鉴。     

深水炮孔爆破效果的优化技术

露天矿开采深度逐年增加,炮孔内的渗水越来越不容忽视。分析了炮孔内的水对爆破效果的影响,探讨了技术解决的途径。结合北京首钢铁矿的实际情况,利用水介质的不可压缩性和良好的能量传递性,采用大孔距布孔和爆破综合优化技术,提高了延米爆破量,改善了爆破效果,为探索深水炮孔的高效爆破技术取得了有意义的成果。