静态爆破技术在煤矿刷巷施工中的应用

时间:2022-09-06 05:14:40

静态爆破技术在煤矿刷巷施工中的应用

摘要:介绍静态爆破技术的应用及应注意的问题,指出利用静态爆破技术在煤矿刷巷施工时必须选好爆破设计参数,便于控制刷巷整个过程,才能保护好巷道内的管缆线等设备,实现矿井安全生产创造好条件。

关键词: 静态爆破刷巷施工工艺

中图分类号:TU996文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)02(c)-0000-00

1 概况

静态爆破技术是一种新的破碎或切割岩石的技术,与传统的炸药爆破相比,它具有无噪声、无振动、无飞石及无炮烟污染等特点,该技术广泛应用于混凝土拆除工程,矿石的开采和石材荒料开采领域,近几年在一些煤矿刷巷施工中也有应用。

我矿380矸仓绕道与运煤绕道转弯处,由于曲线半径不能满足安全要求,所以必须进行刷巷;但该巷是主要运输大巷且已形成了风水管、瓦斯管及缆线等。因此为保证运输畅通且不损坏风水管、缆线及瓦斯管等故决定采取静态爆破技术进行刷巷。

2 刷巷施工方法及工艺

刷巷顺序由南向北逐步进行,采用静态爆破技术进行刷巷,打眼采用YT-29气动凿岩机、静态破碎剂破碎。现主要将打眼方法、静态破碎剂破碎二部分的施工工艺介绍如下。

2.1 YT-29气动凿岩机打眼方法

(1) YT-29气动凿岩机简介

该凿岩机是我国比较早的定型产品,与同类型凿岩机比较:质量轻,噪声小,效率高,经济效果好等特点,因此YT-29凿岩机最适合于中,小型矿山使用。

(2) 施工过程

首先根据设计要求确定破岩难易程度布孔,确定钻孔深度和孔间距,钻孔深度在1.5m,间距200~300mm,破岩厚度一般为200~300mm之间;钻孔应在同一平面内,避免出现犬齿孔。

2.2 静态破碎剂破碎施工

(1) 破碎机理

静态爆破(又称静态破碎)是将一种含有钙、铝、镁、硅、铁等元素的灰白色无机盐粉末状破碎剂,用适量普通洁净水调成流动状浆体,直接灌入钻孔中,经水化反应后,产生巨大膨胀压力(30~50Mpa),将岩石(抗拉强度4.0~10.0Mpa )膨胀、破碎。

(2) 影响膨胀压力的因素

静态爆破方法主要是利用静爆剂的膨胀压力来霹裂岩石,因此在破碎设计之前,首先须要了解破碎剂的性能,影响膨胀压力的因素,然后才能进行钻孔参数的设计,进行无声破碎施工,为此必须考虑以下几点:

1)温度。因破碎剂的主要成分为钙,环境温度越高,破碎剂水反应越快,其膨胀压力也越高,经过试验得出,某一破碎剂,在20℃时,膨胀压力达40MPa;而在13℃时膨胀压力仅达20Mpa。而且当温度低于15℃时,膨胀压力急剧延迟,在30℃以上时破碎剂的膨胀压力讯速提高。

2)水灰比。所谓水灰比就是水与破碎剂的质量比,膨胀压力随水灰比的增大而减小。试验证明,破碎剂的水灰比为20%时,膨胀压力非常大,但流动性很差,水灰比大于30%时,尽管流动性好,但膨胀压力下降太多,因此,考虑施工的可靠性好,水灰比在25~30%为宜。

3)孔径。一般来说,随孔径增大,膨胀压力也将提高,因为钻孔直径越大,装入破碎剂浆体多,所以膨胀压力也越大。但是当孔径超过60mm时,药量增加太大,当遇到30℃以上施工环境时,水化和放热速度快,可能会发生喷孔现象。

4)填充密实度。破碎剂填充密实度与水灰比和管孔作业有关,试验证明,破碎剂的密实度从1.22kg/cm3提高到1.65kg/cm3时,在水灰比为30%的同样条件下,膨胀率从0.5%增加到6.5%,而压缩力也从10Mpa提高到30Mpa,这也证明填充密实度越高,则膨胀和破碎效果越好。

(3)钻爆设计与施工

施工程序为:确定打眼步骤岩体调查静态设计钻孔选择静态爆剂装药充填膨胀清理矸石检查刷巷断面。

1)打眼步骤:把需要刷巷位置分成四部分,先施工第一部分炮眼,然后二、三、四部分,依此顺序逐步进行。

2)岩体情况:该处是茅口灰岩,属于中硬岩石,因此采用静态爆破效果较好。

3)钻孔与堵塞:采用气腿式风锤施工?38~50mm的孔径,这样有效利用形成更大的自由面。

4)堵塞的作用在于增加炮孔约束条件,提高膨胀效果,因此炮眼都有一些向下的俯角,防止药卷下落,一般俯角在3~5为宜。堵塞可用木塞或塑料塞,也可用炮泥,堵塞长度100mm左右。

5)静态剂种类的选择:由于普通静态剂水化速度慢,水化反应24h左右时,才能接近最大膨胀压力,无法满足刷巷要求,故该处刷巷采用的破碎剂为“贺强”牌无声膨胀剂。

6)炮眼膨胀顺序:为使各类炮眼在膨胀时能有更多更大的自由面,以提高膨胀效果,炮眼在膨胀顺序上应存在一个时间差。为此,在炮眼破碎上的安排第一部分,然后为二、三、四部分的顺序逐步进行,保证每一部分都有足够的自由面且装药时间依次迟0.5h后装药破碎,可减少前排挟制,而取得较好破碎效果。

7)装药:按照空孔总长度计算,并随孔径、孔距而异。根据经验计算单位体积消耗破碎剂量约为12~22 kg/m3;药卷装入钻孔后用木棍捣实。

2.3 出 矸

由于采用的是分部装药形式,静态爆破剂发生作用后,岩石大部分已经出现裂纹,因此在全部爆破完成后,方可进行集中时间出渣。

3 静态作业注意事项

(1)静爆剂浆体略有腐蚀性,操作人员必须戴手套,防护眼镜及口罩,工作完毕,应及时洗脸和洗手,以防咸性皮肤。

(2)装填炮孔时,每卷均要捣实,孔口要堵塞,在灌浆到裂缝出现前,不得在近距离直视孔口,以防发生喷孔现象,伤害眼睛;无声膨胀剂属于强碱性产品,跟水接触后PH值达到13,对人体黏膜组织容易构成伤害,特别是眼睛。万一皮肤或者眼睛与浆体接触后,立即用大量的冷水冲洗,但不要揉搓,并马上就医。

(3)炮孔内积水在装药前应排除干净,防止水灰比过大,静爆效果降低。

(4)破碎剂应随配承用,配制好的药卷浆体应尽快装入钻孔内,并应在10min内用完。

(5)在灌浆后至少3h内不要靠近洞孔,更不得近距离直视孔口。

(6)禁止将已经发热或者发烫冒气的浆体倒入洞中。一旦发现洞孔开始冒热气,这很有可能是即将喷孔的先兆,请立即让附近人员离开。

4 结语

(1)在刷巷过程中采用了静态爆破,取得了良好的效果,不仅满足了刷巷工期,而且保证了运输系统畅通、管缆线完好,实现了运营安全,得到了良好效果。

(2)施工更加安全,操作简单,不需要特别的培训和设备;无经验的工人在短时间内就能学会如何操作,无须特别批准。该产品是一种不易燃、不爆炸的安全产品,对运输、储存、施工无特殊要求,政府对该产品没有特殊的许可限制,施工中不产生任何污染。

但是静态爆破也存在一定问题,比如施工成本较高,操作不规范出现安全事故,破碎效果受温度影响较大,开裂时间不宜控制等,因此该方法只有在特殊的施工环境下及个别有约束条件的工程中采用。

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