硬岩巷道综掘工作面深孔松动爆破方案设计

针对古城煤矿硬岩巷道钻爆法和综合机械化掘进,施工速度慢,掘进成本高等问题,提出了深孔松动爆破技术配合综掘机掘进。采用数值模拟方法,通过对直线型三炮眼布置形式和三角形三炮眼布置形式进行对比分析,得出了合理的深孔松动爆破方案,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:三角形三炮眼松动爆破效果较好,岩体内裂隙扩展明显,利于综掘机施工;炮孔装药段径向1.0~1.2 m范围裂隙发育明显;爆破后,深孔松动爆破技术配合综掘机掘进速度较爆破掘进提高了约36%,较综掘机掘进提高了约120%,而截齿消耗平均降低了39.3%。     

中深孔光爆技术在硬岩巷道中的应用研究

目前,岩巷掘进的主要作业方式为炮掘,炮掘的循环进尺决定着掘进速度,因此,中深孔爆破的应用在岩巷掘进中日益广泛。中深孔爆破技术的实施受岩石条件的限制,在硬岩巷道中,炸药消耗量大、容易出现"抽炮"现象、炮眼利用率低,针对硬岩巷道中深孔爆破现场问题,对硬岩巷道中深孔爆破技术进行研究,通过改变掏槽方式、爆破参数、装药结构来改善爆破效果。本文以陈四楼煤矿为例,通过现场试验,对中深孔爆破技术在硬岩中的应用展开了研究。     

岩巷综掘的超前深孔预裂松动爆破技术研究

针对硬岩巷道掘进过程中破岩速度慢、截齿损耗严重等问题,提出采用超前深孔预裂松动爆破技术增加坚硬岩体内部损伤与裂隙,使得掘进机能够正常截割。以潞安矿区坚硬岩石为背景,开展了深孔预裂爆破的理论分析与数值试验研究,据此确定深孔爆破的参数并开展工业性试验。试验结果表明:超前深孔预裂松动爆破后,岩体内部形成大量裂隙,降低了围岩的强度,综合掘进速度提高50%以上,月进尺达到129m,同时截齿消耗降低51%。     

坚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术应用研究

王庄煤矿工作面顶板致密性及完整性好、强度大,在工作面回采后不易垮落,尤其在大采高条件下顶板在初次来压之前容易形成大面积悬顶,影响工作面安全生产。针对上述问题,以8101工作面生产地质条件为基础,提出采用深孔爆破技术预裂顶板的方法,进行初次放顶。通过理论计算确定了炮孔直径、装药直径、炮孔间距、炮孔布置方式、单孔装药量和装药结构等参数,设计了深孔预爆破技术方案,取得了较为理想的爆破效果,有效解决了生产实际问题。     

综放孤岛面初采顶板爆破技术在唐安矿的应用

通过对唐安煤矿煤层及其顶底板岩石力学参数的测定,确定出深孔预裂爆破的炮孔长度、炮孔间距、装药结构、联线方式等爆破参数,根据相关爆破参数设计出3407综放面深孔预裂爆破方案。方案实施结果表明,3407工作面基本顶初次来压步距与3405工作面相比缩短了9.6 m,顶煤回收率提高了14.38%,实现了综放孤岛面的安全高效开采。     

预裂爆破参数设计及其在边坡工程中的应用分析

文章从预裂爆破的成缝机理出发,讨论了预裂爆破施工关键技术和预裂爆破存在问题。重点对预裂爆破的有关参数,如炮孔直径、炮孔间距、线装药密度、装药量、不耦合系数、装药结构和装药分配等的选择与计算从经验和理论方面作了探讨。     

深孔预裂爆破在工作面过大落差断层中应用

传统回采工作面过大落差断层采用搬家方式,存在耗时长、煤炭资源浪费等问题。本文提出将深孔预裂爆破技术应用于采面过大落差断层中,辅助采煤机割岩,并详细对爆破钻孔装药结构、装药方式、封孔、爆破等技术进行分析。现场应用表明,采用深孔预裂爆破技术后,爆破孔间岩石块度分布均衡,爆破破岩效果显著,可以辅助采煤机破岩,使得采煤机可以顺利通过大落差断层。     

预裂爆破参数的理论计算及应用

爆炸应力波及爆生气体在损伤岩体中形成的应力场衰减规律及破岩机理是预裂爆破参数计算的基础。根据孔壁初始冲击压力与岩石强度的关系,得出了预裂爆破不耦合系数范围。然后,分析了损伤岩体中爆生气体形成的静态应力场,得出了预裂爆破形成的初始裂隙圈和炮孔间距。最后,以紫金山露天矿为试验现场,对理论研究进行了验证,为露天矿深孔预裂爆破的施工设计提供了参考依据。     

综采工作面过大落差断层深孔预裂爆破技术

为解决综采工作面遇大落差硬岩断层阻碍推采问题,分析传统过断层方法以及现有研究技术弊端,对过大落差断层深孔预裂爆破技术展开系统研究。针对大落差断层产状不明晰,过断层路径设计不精确的问题,提出了断层产状探测技术,优选断层探巷布置方案,根据其揭露信息建立了断层走向计算模型;针对深孔爆破技术在工作面、运输巷、回风巷不适用的问题,研究预掘爆破巷关键技术,提出了爆破巷布置原则及布置参数计算方法,确定了爆破巷内实施深孔预裂爆破的方案,设计了耳式硐室施工方法,解决了大药量集中爆破难题;基于岩石爆破理论,结合过大落差断层工程特点,针对性设计孔径、孔深、装药量、封堵长度、炮孔布置及爆破振动安全控制,形成了完整的爆破参数选取及计算方法。新巨龙煤矿2302N工作面下平巷揭露综合落差125 m硬岩断层,通过下平巷揭露点依次布置的6个探测孔,探明了断层向工作面延展初始走向,设计了垂直断层走向、沿煤层底板掘进探巷方案以及沿断层下盘煤层底板掘进爆破巷方案;通过实测信息规划了过断层路径,根据路径内断层产状变化划分了8个爆破区域,设计了各区域内爆破布置参数,并借助数值模拟对爆破效果进行了预测分析。应用效果表明,爆破裂隙贯通效果良好,采煤机过断层截齿消耗减少了40%~50%,相比传统过断层方法节省了时间一倍以上。新巨龙煤矿多个工作面均成功完成了过大落差工程应用,在保障工作面高效连续推采、减少过断层成本、保证爆破安全等方面取得了良好的效果。     

高台阶并段预裂爆破半隔孔导向爆破技术研究

为控制高台阶并段爆破边坡质量及稳定性,在传统预裂爆破技术的基础上,提出了半隔孔导向预裂爆破技术。分析了隔孔导向预裂爆破应力分布规律及裂隙扩展情况。研究表明:半隔孔发挥上部未装药段空孔导向作用,形成拉应力集中,并在炮孔底部加强装药段形成压应力集中,弥补正常孔装药的不足,克服炮孔深部夹制作用;选取半隔孔装药量1.5、2.0、2.5、3.0 kg及孔间距0.6、0.7、0.8、0.9 m各4种方案,开展了半隔孔技术方案数值分析和现场试验。试验结果表明:装药量2.5 kg、线装药密度0.42 kg/m时,孔距选为0.8 m,此时可使能量利用率最大,保证底部的炮孔贯穿。研究结果对于露天矿山开采靠界爆破实践具有一定的参考意义。     

切缝药包在露天控制爆破中的应用研究

为解决传统预裂爆破与光面爆破技术难以满足现如今高质量、高标准施工要求的难题,根据切缝药包的作用机理,对切缝药包在边坡预裂爆破中的应用进行研究。根据现场施工情况,设计相应爆破参数,进行切缝药包预裂爆破参数优化试验,并对切缝药包预裂爆破和传统预裂爆破的工程应用进行对比研究。试验结果表明:在中硬岩、90 mm直径预裂孔的条件下,采用外径40 mm、内径36 mm,切缝长度0.8m,切缝宽度10mm的PVC管作为切缝管进行切缝药包预裂爆破,其爆破效果较好;通过与传统预裂爆破相比,切缝药包预裂爆破后预裂缝宽度增加了1.12倍,预裂面不平整度减少了52.8%,半孔率提高了21%,振动速度峰值降低了29.02%,有效减少了爆破能量对保留边坡与周边构建筑物的损害,显著提高了爆破施工的质量。     

光面爆破技术在井筒基岩段施工中的应用

 摘 要：赵固二矿副井基岩段长度为137m,岩性主要为泥岩、砂质泥岩、砂岩。在副井基岩段采用了深孔光面爆破技术,通过理论计算及工程类比分析,综合考虑各方面的因素后,对不同围岩条件下的光面爆破参数分别进行了设计。井筒周边眼采用空气垫层装药结构,预留的空气垫层降低了爆轰波和爆生气体压力,减少了其对孔壁岩石的冲击压缩破坏,有效地控制了周边开挖轮廓,减少了对围岩的破坏,保证了井壁的质量。根据现场实际情况对设计的光面爆破方案加以灵活运用,并合理配置机械化设备,大大减轻了工人劳动强度,加快了掘进速度,取得了很好的效果。     

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。     

立井深孔爆破的若干技术问题

以掏槽和光爆为主，就立井掘进深孔爆破中诸如炮眼深度，掏槽形式和掏槽参数，周边光面爆破参数和光爆装药结构，电磁雷管起爆系统等若干技术问题进行了探讨，提出了相应技术观点；较优的掏槽方式是两阶同深筒形直眼掏槽的孔内分段直眼掏槽；较合理的光爆装药结构是径向间隙不偶合和轴向垫层不偶合装药。     

地下水封石油储库硬岩大断面控制爆破

大型地下水封石油储库作为原油战略储备的一种重要手段,在世界范围内被普遍采用。地下水封储库不同于其他岩石地下工程,其跨度大、边墙高、开挖断面特大,同时要求爆破振动低、围岩损伤小、稳定性高,对开挖爆破有着更为严格的要求。本文以华南某地下水封石油储库硬岩特大断面爆破开挖为例,基于钻爆开挖的特殊要求,提出"大洞小打、分部开挖"的施工原则,划大断面为小断面,分层分次爆破。采用复式楔形掏槽、毫秒延迟起爆、周边孔光面爆破等技术,综合选取孔径、孔深、孔距、最小抵抗线、炸药单耗及炮孔数目等参数,精心设计炮孔布置、装药及起爆顺序,给出爆破方案。实践表明,爆破振动、炮孔利用率、壁面成型、开挖进尺等均达到了预期,较好地满足了洞库开挖要求,特大断面硬岩爆破设计能够取得良好的爆破效果,可为类似工程提供借鉴与参考。     

矿山掘进爆破周边孔轴向间隔装药数值模拟及应用*

在岩石坚硬的巷道掘进爆破时，常采用周边孔连续装药形式，针对装药量过大而导致的炸药周围超挖严重及孔口因岩石强度较大却出现欠挖的问题，提出采用轴向空气间隔装药结构。根据理论计算爆破后粉碎区的长度，并结合类似矿山相关经验，确定装药间隔长度40 cm，并对40 cm间隔长度数值模型模拟分析。结果表明，40 cm空气间隔装药能保证良好的爆破效果，使炸药下部岩石在充分破坏的前提下能保护上部围岩不受破坏，且能保证孔口岩石产生受拉破坏。通过现场试验，验证了在坚硬岩石中采用空气间隔装药爆破，相比无空气间隔的爆破，在保证巷道整体成型的情况下，周边孔的半孔数量增加，爆破效果显著提升。     

深井高应力大断面岩巷快速钻爆成套技术

 为克服深井高应力坚硬围岩条件下的巷道快速钻爆难题,以现代爆破理论、断裂力学、岩体力学为基础,提出一整套深部巷道坚硬围岩快速爆破技术,主要包括：新型定向断裂巷道轮廓成形控制技术、多向聚能装药高效破碎技术、双空孔复式直眼掏槽技术及适应高应力环境的不等抵抗线布孔技术。工程实践表明：该套技术的应用,大大减少了钻孔数量,提高了巷道成形效果和围岩稳定性,提高了炮眼利用率和岩石破碎质量,增加了循环进尺和掘进效率,并减少了支护和爆破材料消耗,实现了深井高应力全岩巷道的快速钻爆。     

既有溶洞岩体爆破装药结构优化及数值模拟

为降低溶洞等不良地质条件对于台阶爆破作业的负面影响,基于既有溶洞露天爆破作业工况,运用 AUTODYN 数值仿真软件,建立二维有限元模型,针对孔身、孔底、孔间溶洞模型进行装药结构优化及仿真分析,重点对比 分析了不同模型岩体损伤、孔壁压力和飞石速度差异。 结果表明:对于孔身溶洞,相较于普通 PVC 管装药结构,采用 尼龙编织袋装药爆破可有效提高爆炸冲击波对孔壁的压力,降低大块率,改善岩体松动效果;孔底溶洞采用底部填塞 +上部装药外加台阶底部钻水平孔装药方式,可有效破除残留根底;对于贯通型孔间溶洞,采用底部装药+中间填塞+ 上部装药+顶部填塞的分段装药结构,并在前排钻辅助孔进行孔底装药,可有效改善岩体损伤破碎效果。     

铜绿山铜铁矿大直径深孔采矿技术试验研究

铜绿山铜铁矿采用大直径深孔采矿方法(VCR法)开采。多年来采场跨塌频繁,严重地影响了生产,并带来很大的采矿贫化损失。调查表明,岩性变差与凿岩爆破工艺不合理是采场跨塌的主要诱因。为此,将VCR法爆破改为后退式分段侧向多排微差控制爆破,并在不稳固地段和采场边孔采用不耦合装药方式实行减弱装药。对孔内爆轰波的试验研究表明,不耦合条状药包爆破的爆轰波传播距离可达6m以上,无需增加起爆弹可直接起爆下一分段的药包。为此将弱间隔的2段药包,合并为1段起爆。该法简化了装药结构,方便了减弱装药措施的实施。另外,为减少爆尘、减轻炮泥搬运负担,试验采用了水封爆破。该工艺在7313采场经过1a多的试验,获得了预期满意的效果,随后在全矿类似矿体推广应用,解决了矿山多年来因采场跨塌带来的负面影响。