毫秒爆破案例分析

張雷

摘要：以具體工程實(shí)踐為背景，在分析了傳統(tǒng)瞬發(fā)爆破存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)毫秒爆破方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)不斷試驗(yàn)，確定了合理的爆破參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：炮采；毫秒爆破；瞬發(fā)爆破

在炮采工作面采煤工藝中，最主要的工序是爆破落煤，爆破效果的好壞直接影響著工作面的產(chǎn)量、效率和安全。傳統(tǒng)的瞬發(fā)爆破存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差、落煤效果差、炸藥雷管消耗大等缺點(diǎn)，筆者就某礦工程實(shí)際特點(diǎn)開(kāi)展了毫秒爆破實(shí)驗(yàn)研究。

一、工程背景

某礦采煤工作面傾斜長(zhǎng)在60～100m之間，走向長(zhǎng)50～150m，煤層傾角15°～25°，煤層厚度0-3m不等，煤層自燃發(fā)火期1～3月，煤層直接頂為黑色砂質(zhì)灰?guī)r，較為堅(jiān)硬，老頂為黑色泥頁(yè)巖，呈鱗片狀，極易冒落，煤層直接底為灰白色鋁土質(zhì)泥巖，性軟，且遇水膨脹。采煤工作面都是采用爆破落煤，人工攉煤，刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，起初使用的是瞬發(fā)電雷管，一次起爆2—3發(fā)，炮后占用整個(gè)循環(huán)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，而且安全性差、工效低。

二、毫秒爆破落煤原理

（一）產(chǎn)生有效的應(yīng)力迭加作用

由于爆破間隔時(shí)間短，后發(fā)藥包起爆時(shí)，前發(fā)藥包爆炸在煤體中形成的應(yīng)力波尚未消失，就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力迭加，因而產(chǎn)生良好的破碎效果。

（二）創(chuàng)造了新的自由面作用

先發(fā)藥包爆破后已形成爆破漏斗，增添了新的自由面。自由面加劇煤體破碎，這樣就可起到提高炮眼利用率和節(jié)約炸藥的作用。

（三）起到減弱地震波強(qiáng)度的作用

先后藥包爆破產(chǎn)生的地震波相互干擾，削弱地震波強(qiáng)度；同時(shí)爆破產(chǎn)生的地震波在時(shí)間上和空間上都分散了，也使地震波的強(qiáng)度大大降低。

三、毫秒爆破參數(shù)的確定

（一）爆破器材的確定

該礦屬高沼氣礦井，且有瓦斯與煤突出的可能性，為此炸藥應(yīng)選用三級(jí)煤礦許用安全炸藥。發(fā)爆器一般選用MFB一100型發(fā)爆器，最大起爆能力為100發(fā)，根據(jù)該礦頂板情況已足夠起爆能力。毫秒雷管選用1—5段合格煤礦許用毫秒電雷管，其延期時(shí)間下規(guī)格限為87.5ms，上規(guī)格限為112.5ms，符合煤礦安全規(guī)程所規(guī)定的最后一段延期時(shí)間不得超過(guò)130ms的規(guī)定。

（二）爆破參數(shù)的確定

1.炮眼布置

以往炮眼布置不管是三排眼還是雙排眼，都采用對(duì)眼布置，眼位相互不錯(cuò)開(kāi)，影響爆破效果，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間實(shí)踐與試驗(yàn)，總結(jié)出新的布置原則是：一般依據(jù)采高、硬度和有無(wú)夾矸來(lái)確定。當(dāng)采高小于1.5m時(shí)，采用三花眼布置；當(dāng)采高超過(guò)1.5m時(shí)，采用五花眼布置；當(dāng)采高在1.6～2m，煤質(zhì)較軟，f =1～1.5時(shí)，可采用三花眼布置；當(dāng)采高在1.6～2m，煤質(zhì)較硬，f >2時(shí)，應(yīng)采用五花眼布置。

2.炮眼間距和角度的確定

炮眼間距和角度合理與否直接關(guān)系到爆破效果的好壞，以往眼間距一般都為1m，實(shí)際上增大了打眼工作量、工作時(shí)間和材料消耗，而該礦大多數(shù)采面煤質(zhì)較軟，從實(shí)際情況看可以加大眼距。根據(jù)多次試驗(yàn)，確定其炮眼間距1.2～1.4m時(shí)較為合適，煤硬取1.2m，煤松取1.4m時(shí)效果較好，爆堆集中，爆破裝煤率增加。通過(guò)對(duì)炮眼角度的試驗(yàn)觀察，得出合理的角度應(yīng)是：水平角80°～85°，底眼俯角和頂眼仰角5°～10°，當(dāng)頂板破碎時(shí)頂眼打成平眼。

3.裝藥量和起爆順序的確定

裝藥量以瞬發(fā)爆破為基礎(chǔ)，通過(guò)試驗(yàn)，最后確定為三、二、一，即底眼3節(jié)，中眼2節(jié)，頂眼1節(jié)，但不是千篇一律，主要根據(jù)煤體性質(zhì)來(lái)確定。起爆順序采用斜切起爆，以毫秒雷管段數(shù)1～5段依次起爆。這種起爆順序是前段先爆產(chǎn)生了斜切面，對(duì)后段雷管起爆相當(dāng)于增加了一個(gè)應(yīng)力自由面，爆破效果好，崩老塘煤少，同時(shí)對(duì)頂板震動(dòng)也小。

4.一次起爆長(zhǎng)度的確定

確定合理的一次起爆長(zhǎng)度，主要應(yīng)考慮頂板狀況與運(yùn)輸機(jī)能力。經(jīng)多次試驗(yàn)，確定眼距1.2～1.4 m，裝藥量采用三、二、一方法，起爆長(zhǎng)度6～13 m效果較好。根據(jù)試驗(yàn)確定，頂板爆長(zhǎng)一般取6.5 m，頂板較好爆長(zhǎng)可達(dá)13m。該礦工作面配風(fēng)一般都在450m3/min左右，當(dāng)一次爆長(zhǎng)13m時(shí)，自由狀態(tài)（也稱(chēng)游離狀態(tài)，存在于煤層或圍巖的孔隙、裂縫或空洞中）的甲烷可較快地排出，結(jié)合狀態(tài)（也稱(chēng)吸著狀態(tài)，存在于煤體內(nèi)部和固體孔隙的表面上）的甲烷緩慢、持久而均勻地轉(zhuǎn)化自由狀態(tài)的甲烷放出，對(duì)甲烷排放時(shí)間和管理影響不大。

四、毫秒爆破的優(yōu)點(diǎn)

（一）落煤效果好

合理地選擇爆破參數(shù)，能有效地控制爆堆。由于毫秒爆破先后爆炸炮孔互相撞擊，消耗部分能量，減少炸藥拋擲方向所做的功，起到了補(bǔ)充破碎作用，有利于支護(hù)使用，且不向采空區(qū)拋煤。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)95%以上的煤炮后落在煤壁和溜子道。縮短了攉煤時(shí)間，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

（二）安全性好

從根本上解決了“一炮三檢制”的難度，放炮次數(shù)大大減少，有利于“一炮三檢制”的執(zhí)行和放炮前后的灑水降塵，從根本上消除了瓦斯和煤塵爆炸的隱患。另外，毫秒爆破總延期控制在130ms以內(nèi)，瓦斯來(lái)不及泄出，雷管就全部起爆完畢，在安全上得到了進(jìn)一步的保證。

（三）降低了炸藥、鉆頭消耗

采用毫秒爆破后，在保證爆破效果前提下，適當(dāng)加大炮眼間距，減少了裝藥量，縮短了打眼時(shí)間，節(jié)省了鉆頭消耗，起到了降耗提效作用。

（四）縮短了放炮時(shí)間，提高了產(chǎn)量與效率。如工作面斜長(zhǎng)lOOm，一次爆長(zhǎng)lOm，只需放炮10次左右，每次約4分鐘，只要40分鐘。而以往的瞬發(fā)爆破放炮時(shí)間要250分鐘，毫秒爆破在放炮時(shí)間上，只要原來(lái)的六分之一，大大縮短了放炮時(shí)間。

五、結(jié)論

根據(jù)安全生產(chǎn)需要，首先在采煤工作面試行毫秒爆破，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法確定工作面爆破合理參數(shù)，具有合理、方便、更適合現(xiàn)場(chǎng)特殊性的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)分析，獲得成功，并加以推廣，為礦井安全生產(chǎn)創(chuàng)下了有利條件。現(xiàn)場(chǎng)爆破實(shí)驗(yàn)證明，毫秒爆破在深部開(kāi)采中是完全可以推廣使用的，并深受廣大職工的歡迎，特別是放炮員的認(rèn)可。它必將在煤礦安全生產(chǎn)中，尤其是薄煤層或邊角煤的回采工作中起到巨大的作用。endprint