天然焦爆破工藝的優(yōu)化

黃貴強(qiáng)

（淮北礦業(yè)集團(tuán)雙龍公司，安徽 淮北235047）

天然焦爆破工藝的優(yōu)化

黃貴強(qiáng)

（淮北礦業(yè)集團(tuán)雙龍公司，安徽 淮北235047）

針對(duì)礦井工作面天然焦區(qū)域爆破困難的情況，總結(jié)爆破施工時(shí)的主要問題，依據(jù)天然焦的物理、化學(xué)性質(zhì)，優(yōu)化天然焦爆破工藝，著重解決丟炮難題。實(shí)踐證明，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，安全效果良好。

共生資源；天然焦；爆破工藝

雙龍公司為了充分利用礦產(chǎn)資源，創(chuàng)造更好經(jīng)濟(jì)效益，需對(duì)井田范圍內(nèi)的天然焦共生資源進(jìn)行開采。為此，技術(shù)人員查閱了大量的歷史資料，掌握了礦井天然焦的分布情況。礦井天然焦儲(chǔ)量主要分布在Ⅰ3、Ⅰ5、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ7、Ⅰ13、Ⅱ13共7個(gè)采區(qū)。其中Ⅰ13、Ⅱ13兩采區(qū)天然焦中巖漿巖穿插嚴(yán)重，而且這兩采區(qū)均已報(bào)廢，無法利用。Ⅱ2采區(qū)天然焦隨煤層開采而垮落，很難利用。經(jīng)核實(shí)，礦井剩余天然焦儲(chǔ)量1650萬t，可供試開采儲(chǔ)量570萬t，主要分布在Ⅱ1采區(qū)。

1 生產(chǎn)實(shí)踐中的主要問題及研究方向

經(jīng)對(duì)以往生產(chǎn)實(shí)踐的分析，總結(jié)出礦井在天然焦區(qū)域進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)的主要問題：天然焦賦存極不穩(wěn)定，它與煤層的分界面起伏不平，變化較大，給鉆眼造成困難，眼位較難控制?；鸪蓭r侵蝕無規(guī)則性，開鉆炮眼時(shí)是天然焦，而眼底位置可能是火成巖，炮眼裝藥量較難控制；藥量偏小時(shí)，眼底部位堅(jiān)硬的火成巖不能破碎；藥量偏大時(shí)，易將采掘工作面支架崩倒、破壞嚴(yán)重。連接炮線時(shí)，各個(gè)接頭裸露在外，因天然焦具有特殊的物理性質(zhì)，極易造成丟炮現(xiàn)象。天然焦硬度較大，爆破后拋擲的碎塊易損壞爆破母線的絕緣層，再次爆破時(shí)母線會(huì)形成漏電通路，給爆破帶來困難。針對(duì)以上問題，需了解并掌握天然焦的物理、化學(xué)性質(zhì)，據(jù)此優(yōu)化爆破工藝、制定安全措施。

2 天然焦的物理化學(xué)性質(zhì)和爆破的丟炮現(xiàn)象

天然焦一般呈鋼灰色，外觀與焦炭相似。它比焦炭密度大、孔隙小，燃點(diǎn)一般高于焦炭和無煙煤。天然焦是在地層的密閉狀態(tài)下受壓，經(jīng)干餾作用生成的，其內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu)，略帶金屬光澤，呈塊狀。視比重1.45～2.06之間，比重1.60～2.28之間，孔隙率4.9～13%，堅(jiān)固性系數(shù)1.70～2.80，普氏硬度1.6。當(dāng)煤層因接觸變質(zhì)作用變?yōu)樘烊唤箷r(shí)，分子結(jié)構(gòu)趨于有規(guī)則的排列，接近電子導(dǎo)電性質(zhì)，視電阻率曲線呈低阻、且接近零值。這是天然焦與其它熱變質(zhì)煤相區(qū)別的顯著持征。在天然焦區(qū)域爆破會(huì)頻繁產(chǎn)生丟炮現(xiàn)象，經(jīng)初步研究，主要原因可能是天然焦的導(dǎo)電性，能致使整個(gè)區(qū)域相當(dāng)于一個(gè)大導(dǎo)體，發(fā)爆器輸出的沖值和峰值較高，而天然焦區(qū)域存在的電氣分布參數(shù)將產(chǎn)生作用，使雷管得到的電能不足，達(dá)不到正常起爆所需的能量，從而引起丟炮。簡(jiǎn)單地說，是因?yàn)榘l(fā)爆器輸出電流的相當(dāng)一部分通過電爆網(wǎng)路的各連接處與天然焦之間形成的漏電通路損失，導(dǎo)致雷管得不到發(fā)火能量，從而丟炮。

3 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，優(yōu)化天然焦爆破工藝

3.1 Ⅱ519回采工作面

該工作面位于Ⅱ1采區(qū)下部，為4號(hào)、5號(hào)煤層回采的工作面，4號(hào)、5號(hào)煤層平均總厚4.2 m左右。工作面受巖漿侵蝕影響，煤層頂板局部變質(zhì)為天然焦，受其影響剩余煤層厚薄不均?；夭蛇^程中，要破焦回采，形成煤焦共采狀況。對(duì)此，調(diào)查研究其煤層和天然焦賦存狀況及其特性，在生產(chǎn)實(shí)踐中摸索經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化天然焦爆破工藝，初步解決了天然焦區(qū)域爆破難題，取得良好效果。

1）布眼方式

由于天然焦具有視電阻率，密度和硬度與煤層相異等物理特性；爆破作業(yè)時(shí)存在丟炮、雷管早爆等現(xiàn)象，回采中需要保持天然焦的塊度。在回采過程中，我們將炮眼布置為三花眼，采用毫秒微差爆破，正常情況下，頂眼布置在距焦下方200 mm左右的煤層中，并將頂眼布置為15°仰角，利用爆破震動(dòng)落焦，見圖1。

圖1 布眼方式示意圖

2）合理制定裝藥量

頂眼裝藥量為0.375 kg/眼，底眼裝藥量為0.5 kg/眼，若天然焦硬度較大時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況補(bǔ)眼裝0.25kg炸藥震動(dòng)爆破落焦，見表1。

表1 裝藥量的參考數(shù)據(jù)

3）聯(lián)線及爆破方法：現(xiàn)場(chǎng)采用串聯(lián)聯(lián)線法。為避免爆破后的焦塊損壞爆破母線的絕緣層，在雷管腳線與爆破母線之間采用過荷線連接，過荷線的長(zhǎng)度不得小于10 m，聯(lián)線工作由爆破工親自操作，聯(lián)線前用水洗凈雙手；雷管腳線與腳線之間、雷管腳線與過荷線之間、過荷線與爆破母線之間的所有連接處，必須用絕緣膠布包裹、外加絕緣套管；各連接處均不得與焦體接觸?，F(xiàn)場(chǎng)采用毫秒微差爆破法，分組裝藥，一次起爆為2組。

3.2 Ⅱ510機(jī)巷掘進(jìn)工作面

該工作面位于一水平東二大巷和東大巷交匯向里683m的范圍內(nèi)，東與張懷珠工作面相鄰，南至一水平東二大巷和三采區(qū)軌道上山保護(hù)煤柱，西至小三采區(qū)軌道上山保護(hù)煤柱，北臨Ⅱ510下設(shè)計(jì)工作面。在掘進(jìn)過程中遇到天然焦，采取一般的爆破方法時(shí)，容易造成丟炮現(xiàn)象。一旦產(chǎn)生丟炮現(xiàn)象，將影響生產(chǎn)進(jìn)度，并將嚴(yán)重影響人身安全。通過在生產(chǎn)實(shí)踐中摸索經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化天然焦爆破工藝，提高了天然焦區(qū)域爆破時(shí)的炮眼利用率，取得了良好的效果。

1）布眼方式

掘進(jìn)過程中遇到天然焦時(shí)，因火成巖侵蝕嚴(yán)重，掘進(jìn)工作面上部通常是硬度高的火成巖，中部是天然焦，底部是較少的煤；有時(shí)中部以下全部是天然焦。此時(shí)，將掏槽眼布置在中下部硬度較小的天然焦或煤中，首先爆破掏槽眼，增加爆破自由面，再爆破輔助眼和周邊眼，見圖2。

圖2 布眼方式示意圖

2）合理制定裝藥量

掏槽眼裝藥0.7kg/眼，輔助眼裝藥0.5 g/眼，周邊眼裝藥0.25kg/眼。裝藥量數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 裝藥量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)

3）聯(lián)線及爆破方法

現(xiàn)場(chǎng)采用串聯(lián)聯(lián)線法，為避免爆破后的焦塊損壞爆破母線的絕緣層，在雷管腳線與爆破母線之間采用過荷線連接，過荷線的長(zhǎng)度不得小于10m，聯(lián)線工作由爆破工親自操作，聯(lián)線前用水洗凈雙手；雷管腳線與腳線之間、雷管腳線與過荷線之間、過荷線與爆破母線之間的所有連接處，必須用絕緣膠布包裹、外加絕緣套管；各連接處均不得與焦體接觸。現(xiàn)場(chǎng)采用毫秒微差爆破法，分次打眼、分次裝藥、分次爆破；先爆破掏槽眼，再爆破輔助眼和周邊眼。

4 優(yōu)化工藝工作的效果

通過對(duì)天然焦爆破工藝的優(yōu)化，加深了工程技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)天然焦特性的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了對(duì)安全回采天然焦的信心，提高了技術(shù)水平，積累了施工經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。

［1］高爾新，楊仁樹.爆破工程［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1997.

［2］黃喜貴.爆破工［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

［3］田雨馥.中國(guó)民用爆破器材應(yīng)用手冊(cè)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1997.

Optimization of Natural Coke Blasting Technique

HUANG Gui-qiang
(Shuanglong Co.,Huaibei Mine Group,Huabei Anhui235047)

Main problems in blasting construction in the natural coke areas among the mining faces are summarized.Based on the physical and chemical features of the natural coke,the blasting is optimized and the losing detonators are solved.The practice proves the fair economic benefits and safety effects.

symbiotic resources;natural coke;blasting

TD235.4

A

1672-5050（2010）10-0056-03

2010-07-30

黃貴強(qiáng)（1976—），男，江蘇淮安人，大學(xué)本科，助理工程師，從事煤礦開采技術(shù)工作。

徐樹文