靜態(tài)爆破技術在煤礦刷巷施工中的應用

摘要:介紹靜態(tài)爆破技術的應用及應注意的問題，指出利用靜態(tài)爆破技術在煤礦刷巷施工時必須選好爆破設計參數(shù)，便于控制刷巷整個過程，才能保護好巷道內(nèi)的管纜線等設備，實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)創(chuàng)造好條件。

關鍵詞: 靜態(tài)爆破刷巷施工工藝

中圖分類號:TU996文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)02(c)-0000-00

1 概況

靜態(tài)爆破技術是一種新的破碎或切割巖石的技術，與傳統(tǒng)的炸藥爆破相比，它具有無噪聲、無振動、無飛石及無炮煙污染等特點，該技術廣泛應用于混凝土拆除工程，礦石的開采和石材荒料開采領域，近幾年在一些煤礦刷巷施工中也有應用。

我礦380矸倉繞道與運煤繞道轉(zhuǎn)彎處，由于曲線半徑不能滿足安全要求，所以必須進行刷巷；但該巷是主要運輸大巷且已形成了風水管、瓦斯管及纜線等。因此為保證運輸暢通且不損壞風水管、纜線及瓦斯管等故決定采取靜態(tài)爆破技術進行刷巷。

2 刷巷施工方法及工藝

刷巷順序由南向北逐步進行，采用靜態(tài)爆破技術進行刷巷，打眼采用YT-29氣動鑿巖機、靜態(tài)破碎劑破碎?，F(xiàn)主要將打眼方法、靜態(tài)破碎劑破碎二部分的施工工藝介紹如下。

2.1 YT-29氣動鑿巖機打眼方法

(1) YT-29氣動鑿巖機簡介

該鑿巖機是我國比較早的定型產(chǎn)品，與同類型鑿巖機比較：質(zhì)量輕，噪聲小，效率高，經(jīng)濟效果好等特點，因此YT-29鑿巖機最適合于中，小型礦山使用。

(2) 施工過程

首先根據(jù)設計要求確定破巖難易程度布孔，確定鉆孔深度和孔間距，鉆孔深度在1.5m，間距200～300mm，破巖厚度一般為200～300mm之間；鉆孔應在同一平面內(nèi)，避免出現(xiàn)犬齒孔。

2.2 靜態(tài)破碎劑破碎施工

(1) 破碎機理

靜態(tài)爆破（又稱靜態(tài)破碎）是將一種含有鈣、鋁、鎂、硅、鐵等元素的灰白色無機鹽粉末狀破碎劑，用適量普通潔凈水調(diào)成流動狀漿體，直接灌入鉆孔中，經(jīng)水化反應后，產(chǎn)生巨大膨脹壓力（30～50Ｍpa），將巖石（抗拉強度4.0～10.0Mpa ）膨脹、破碎。

(2) 影響膨脹壓力的因素

靜態(tài)爆破方法主要是利用靜爆劑的膨脹壓力來霹裂巖石，因此在破碎設計之前，首先須要了解破碎劑的性能，影響膨脹壓力的因素，然后才能進行鉆孔參數(shù)的設計，進行無聲破碎施工，為此必須考慮以下幾點：

1)溫度。因破碎劑的主要成分為鈣，環(huán)境溫度越高，破碎劑水反應越快，其膨脹壓力也越高，經(jīng)過試驗得出，某一破碎劑，在20℃時，膨脹壓力達40MPa；而在13℃時膨脹壓力僅達20Mpa。而且當溫度低于15℃時，膨脹壓力急劇延遲，在30℃以上時破碎劑的膨脹壓力訊速提高。

2)水灰比。所謂水灰比就是水與破碎劑的質(zhì)量比，膨脹壓力隨水灰比的增大而減小。試驗證明，破碎劑的水灰比為20%時，膨脹壓力非常大，但流動性很差，水灰比大于30%時，盡管流動性好，但膨脹壓力下降太多，因此，考慮施工的可靠性好，水灰比在25～30%為宜。

3)孔徑。一般來說，隨孔徑增大，膨脹壓力也將提高，因為鉆孔直徑越大，裝入破碎劑漿體多，所以膨脹壓力也越大。但是當孔徑超過60mm時，藥量增加太大，當遇到30℃以上施工環(huán)境時，水化和放熱速度快，可能會發(fā)生噴孔現(xiàn)象。

4)填充密實度。破碎劑填充密實度與水灰比和管孔作業(yè)有關，試驗證明，破碎劑的密實度從1.22kg/cm3提高到1.65kg/cm3時，在水灰比為30%的同樣條件下，膨脹率從0.5%增加到6.5%，而壓縮力也從10Mpa提高到30Mpa，這也證明填充密實度越高，則膨脹和破碎效果越好。

(3)鉆爆設計與施工

施工程序為：確定打眼步驟→巖體調(diào)查→靜態(tài)設計→鉆孔→選擇靜態(tài)爆劑→裝藥充填→膨脹→清理矸石→檢查刷巷斷面。

1)打眼步驟：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，依此順序逐步進行。

2)巖體情況：該處是茅口灰?guī)r，屬于中硬巖石，因此采用靜態(tài)爆破效果較好。

3)鉆孔與堵塞:采用氣腿式風錘施工?38～50mm的孔徑，這樣有效利用形成更大的自由面。

4)堵塞的作用在于增加炮孔約束條件，提高膨脹效果，因此炮眼都有一些向下的俯角，防止藥卷下落，一般俯角在3~5゜為宜。堵塞可用木塞或塑料塞，也可用炮泥，堵塞長度100mm左右。

5)靜態(tài)劑種類的選擇：由于普通靜態(tài)劑水化速度慢，水化反應24h左右時，才能接近最大膨脹壓力，無法滿足刷巷要求，故該處刷巷采用的破碎劑為“賀強”牌無聲膨脹劑。

6)炮眼膨脹順序：為使各類炮眼在膨脹時能有更多更大的自由面，以提高膨脹效果，炮眼在膨脹順序上應存在一個時間差。為此，在炮眼破碎上的安排第一部分，然后為二、三、四部分的順序逐步進行，保證每一部分都有足夠的自由面且裝藥時間依次遲0.5h后裝藥破碎，可減少前排挾制，而取得較好破碎效果。

7)裝藥：按照空孔總長度計算，并隨孔徑、孔距而異。根據(jù)經(jīng)驗計算單位體積消耗破碎劑量約為12~22 kg/m3;藥卷裝入鉆孔后用木棍搗實。

2.3 出 矸

由于采用的是分部裝藥形式，靜態(tài)爆破劑發(fā)生作用后，巖石大部分已經(jīng)出現(xiàn)裂紋，因此在全部爆破完成后，方可進行集中時間出渣。

3 靜態(tài)作業(yè)注意事項

(1)靜爆劑漿體略有腐蝕性，操作人員必須戴手套，防護眼鏡及口罩，工作完畢，應及時洗臉和洗手，以防咸性皮膚。

(2)裝填炮孔時，每卷均要搗實，孔口要堵塞，在灌漿到裂縫出現(xiàn)前，不得在近距離直視孔口，以防發(fā)生噴孔現(xiàn)象，傷害眼睛；無聲膨脹劑屬于強堿性產(chǎn)品，跟水接觸后PH值達到13，對人體黏膜組織容易構成傷害，特別是眼睛。萬一皮膚或者眼睛與漿體接觸后，立即用大量的冷水沖洗，但不要揉搓，并馬上就醫(yī)。

(3)炮孔內(nèi)積水在裝藥前應排除干凈，防止水灰比過大，靜爆效果降低。

(4)破碎劑應隨配承用，配制好的藥卷漿體應盡快裝入鉆孔內(nèi)，并應在10min內(nèi)用完。

(5)在灌漿后至少3h內(nèi)不要靠近洞孔，更不得近距離直視孔口。

(6)禁止將已經(jīng)發(fā)熱或者發(fā)燙冒氣的漿體倒入洞中。一旦發(fā)現(xiàn)洞孔開始冒熱氣，這很有可能是即將噴孔的先兆，請立即讓附近人員離開。

4 結語

(1)在刷巷過程中采用了靜態(tài)爆破，取得了良好的效果，不僅滿足了刷巷工期，而且保證了運輸系統(tǒng)暢通、管纜線完好，實現(xiàn)了運營安全，得到了良好效果。

(2)施工更加安全，操作簡單，不需要特別的培訓和設備；無經(jīng)驗的工人在短時間內(nèi)就能學會如何操作，無須特別批準。該產(chǎn)品是一種不易燃、不爆炸的安全產(chǎn)品，對運輸、儲存、施工無特殊要求，政府對該產(chǎn)品沒有特殊的許可限制，施工中不產(chǎn)生任何污染。

但是靜態(tài)爆破也存在一定問題，比如施工成本較高，操作不規(guī)范出現(xiàn)安全事故，破碎效果受溫度影響較大，開裂時間不宜控制等，因此該方法只有在特殊的施工環(huán)境下及個別有約束條件的工程中采用。