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。     

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。     

垂爆斜拉联合掏槽法在辉绿岩层巷道掘进中的应用

为了解决某矿井巷道掘进施工的高成本低效率问题,提出了垂爆斜拉联合掏槽法,使直眼掏槽和斜眼掏槽有机结合,并针对不同硬度的岩石使用不同的爆破参数,通过现场实验论证,解决了循环进尺和炮孔利用率低的问题,减小了炸药单耗,使成本降低到原来的76.2%,提高了经济效益。该方法适合在高硬度、韧性强的岩层中推广应用。     

煤矿快速钻进设备与大孔径直眼掏槽快速爆破关键技术研究

目前,煤矿岩石巷道掘进施工的主要方法钻眼爆破法,使用钻眼爆破法进行掘进时,爆破效果好坏、循环进尺大小和炮孔利用率的高低关键是掏槽,掏槽眼的布置方式分为直眼掏槽和斜眼掏槽。大量实践表明,受现有地质条件、巷道断面、凿岩机具、装药等因素的影响,每循环进尺要达到2.5~3.0 m,不论采用直眼掏槽还是斜眼掏槽,都容易出现掏槽效果不好,炮孔利用率低的现象。研制开发了一种液压掘进钻车,既可钻小直径普通钻孔,又能钻直径为100~110 mm的大孔,解决直眼掏槽爆破大直径炮孔自由面的问题,达到快速掘进和快速爆破的目的。     

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。     

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...     

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。     

楔形掏槽炮孔角度对称性对掏槽效果影响研究

为了研究楔形掏槽炮孔角度对称性对掏槽爆破效果的影响,从理论上阐释了楔形掏槽爆破机理;并采用黑索金炸药对水泥砂浆试块完成了楔形掏槽对称性爆破相似模拟试验,综合评价分析了爆破形成的槽腔深度、体积和炮孔利用率等爆破效果。在潞安屯留煤矿南翼轨道大巷现场试验,循环进尺提高了11.5%。研究结果表明掏槽眼炮孔角度对称布置能够充分利用炸药的爆破能,增大爆破槽腔体积,增加槽腔深度,掏槽效果优于角度不对称情形,有利于提高掘进进尺,对隧道、巷道掘进施工具有参考意义。     

进路式采矿爆破参数优化试验及应用

针对某矿进路采矿循环进尺小、炮孔利用率低的问题,通过优化爆破参数,把单层楔形掏槽改为双层楔形掏槽,加大掏槽孔装药系数,以单循环进尺米数、掏槽孔利用率、炸药单耗等指标作为评价爆破效果优劣的标准。试验结果表明,在某矿进路采矿中采用双层楔形掏槽能够取得良好的爆破效果,并且能够取得一定的经济效益。     

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。     

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。     

基于数值模拟的岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破研究

随着炮孔深度增加,炮孔底处岩石夹制作用增强导致破岩效率和炮孔利用率较低,原有的连续装药方式不能解决上述问题。在这个基础上,研究了岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破技术来提升掏槽爆破效率。使用光滑粒子流体动力学-有限元方法（SPH-FEM)建立了不同分段装药结构的单孔掏槽爆破模型,分析了不同模型爆破过程中岩石粒子抛掷速度、岩石抛掷数量以及爆破腔体特征。结果表明：不同装药结构会影响炮孔附近岩石的损伤范围,传统的连续装药结构在炮孔径向形成的损伤区域比分段装药结构大。此外,连续装药结构由于炸药集中在炮孔底部使得炸药能量分布不均匀,导致掏槽爆破效果差;采用分段装药结构可以增加岩石破碎数量和优化爆破腔体,岩石粒子在飞散过程中会产生2次加速现象;第一段装药比例较大或者较小会明显造成炸药能量利用不合理以及爆破腔体效果差。在模拟中设定的炮孔长度、岩石参数以及炸药性能条件下,当第一段装药比例为0.4时,深孔岩石巷道掘进掏槽爆破能够充分利用炸药能量,达到较好的掏槽爆破效果。将数值模拟得到的最优分段比例应用到现场巷道掘进爆破施工中,并利用数码电子雷管实现掏槽孔内2段炸药的延时起爆。现场试验结果表明分段装药能够在深孔...     

顾北煤矿岩巷准楔形复式掏槽爆破试验研究

目前煤炭开采对岩巷进尺要求越来越高,但是岩巷机掘法在硬岩掘进中的适用性难题一直没有很好地解决,因此,在较长时间内,钻爆法依然是岩巷掘进施工的首要选择.针对煤矿岩石巷道掘进钻爆法爆破效果不佳的问题,以顾北煤矿-648 m水平降温硐室管子道工程为研究对象,在该巷道原始爆破方案的基础上进行改进,同时结合掏槽孔角度、炮孔布置、...     

刘店煤矿坚硬岩石巷道中深孔爆破技术

为了提高刘店煤矿岩巷掘进速度和成型质量,根据北翼东回风大巷的现场巷道条件和施工条件,在坚硬的岩石中进行了中深孔光面爆破的应用试验,对掏槽爆破和光面爆破等技术方案以及爆破参数等进行了分析.结果发现:与试验前相比,巷道掘进平均单循环进尺增加了0.24 m;平均炮眼利用率提高了7.7%;炸药量和雷管单耗分别降低了0.51 kg/m3和0.44发/m3;光面爆破效果大幅改善,巷道成型质量明显提高.     

地下铝土矿破碎岩体高效爆破技术研究

山西省地下铝土矿为缓倾斜薄矿体,岩石坚硬但岩体破碎,直接黏土岩顶板受爆破冲击影响较大,导致掘进效率低、爆破进尺短,增加了顶板失稳的安全风险。本文通过未确知测度模型评价分析铝土矿可爆性等级为Ⅳ级,为爆破设计及直眼掏槽抛掷方案提供支撑,提出中心双空孔超深滞后抛掷直眼掏槽和光面爆破技术,通过现场爆破试验,断面3m×2.5m、炮孔深度2.1m时,有效进尺1.85m,单进尺长度提高约0.25m,炸药单耗由0.73kg/t降至0.6kg/t,单进尺炮孔数减少2个,爆破块度均匀,爆破后顶板平整。     

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。     

煤矿岩巷掘进爆破掏槽孔超深问题探讨

掏槽技术是影响煤矿岩巷钻爆法掘进效率的关键,为了探讨掏槽孔超深深度(掏槽孔与非掏槽孔深度之差)与炮孔利用率之间的关系,采用文献检索法和现场试验开展相关研究,以近40年岩巷爆破掘进实际案例为对象,从时间、岩性、断面大小、炮孔深度、掏槽形式等5个维度对我国煤矿岩巷掘进施工相关文献进行了统计分析研究。研究结果表明:自20世纪80年代以来,岩巷爆破设计的掏槽孔超深深度均设定约为200 mm,炮孔利用率维持在90%左右,5个维度中岩性对炮孔利用率的影响最为显著,并就掏槽孔超深深度为200、300、400和500 mm时进行了现场爆破试验,炮孔利用率较超深深度为200 mm时的89%分别提高到93%、97%和97%,最大提高了8%,试验条件下掏槽孔超深深度的最优为400 mm;掏槽孔超深深度与炮孔利用率具有较强的相关关系,适当加大掏槽孔超深深度能显著提高炮孔利用率,而不同施工条件下掏槽孔超深深度的确定有待研究。     

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。     

基于数码电子雷管的准楔形复式掏槽爆破试验研究

针对目前掏槽爆破中爆破效果不够理想、单循环时间较长等问题,于顾北矿北-1煤顶板轨道上山第三中部车场进行爆破试验,对原始爆破方案进行改进,并优化爆破参数。首次在井下岩巷掘进中引入数码电子雷管,用数码电子雷管代替煤矿许用普通电子雷管,增加爆破段别。根据岩石巷道现场情况,利用数码电子雷管能够任意设置爆破段别延期时间的优点,设计了2种准楔形复式掏槽爆破新方案。将3种方案的爆破效果进行了对比,发现炮孔利用率提高至96.1%,单循环进尺增加到1.78 m,在原方案的基础上提升了12.8%。结果表明:数码电子雷管的可靠性较高,并初步确定了炮孔利用率最高时的爆破段别延期时间。岩巷掘进中使用数码电子雷管,能够使爆破过程可控,除了掏槽孔外的其他炮孔有充分的爆破空间,增加单循环进尺,减少单循环时间,提升巷道成型质量,提高工作效率,具有良好的经济社会效益。     

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。