新時期聚能管輔助深孔松動爆破技術(shù)

蘇世安(廣東中外運久凌儲運有限公司，廣東 廣州 510250)

0 引言

對于煤礦礦區(qū)回采工作來講，受礦區(qū)采礦工作面的客觀性作業(yè)影響，較易催化發(fā)生“兩幫底鼓”、巷道頂板沉降等問題。且因個別采礦工作面的頂板巖性表現(xiàn)良好，不易“落板”。使得采空區(qū)內(nèi)部懸頂面積只高不下，同樣易滋生出瓦斯匯集、瓦斯爆炸、采空區(qū)爆燃等風險危機。均不利于采礦人員的生命保障，與中國推崇的安全生產(chǎn)觀念背道而馳。對此，在中國社會發(fā)展新時期，采礦企業(yè)應(yīng)與時俱進的革新采礦新思想，深度學習、科學應(yīng)用“聚能管輔助深孔松動爆破”這一前沿性新技術(shù)。實現(xiàn)對傳統(tǒng)爆破技術(shù)裝藥效率低、危險性高等缺陷不足的針對性彌補，確保礦區(qū)采礦工作安全、有序推進。

1 聚能管爆破斷裂懸臂梁技術(shù)

“聚能管”的制作以PVC材料為主，兩側(cè)均特設(shè)了“V型”聚能穴，便于“藥卷”一次成功放置于管內(nèi)。并搭配不耦合的多元性裝藥方法，即可在爆炸后，將臨近聚能穴的能量加以聚集向其軸線方向移動。隨之產(chǎn)生一股具備高密度、高壓力、高速度特性的射流，生成極大的爆破能量，保證爆破工作落實效果。此外，這種“射流”還可“追蹤”孔隙，向其內(nèi)部延伸，隨即伴生出定向裂縫。而突出性技術(shù)特點有以下三方面：

一是隨深孔爆破衍生出的爆轟波能夠趨向聚能槽，實現(xiàn)炸藥自體勢能、動能向高能、高速射流轉(zhuǎn)換，完成懸臂梁附近巖石的有效切割；

二是射流能夠在孔壁中形成約7 000 MPa壓力，遠超巖石抗壓、抗拉強度。且鄰近的“炮孔”能夠互相起到“臨空面”作用，通過承載壓縮波，整合為稀疏波，促使巖石破斷；

三是處于炮孔準靜態(tài)氣體不斷膨脹的狀態(tài)下，在兩炮孔連線中，靜態(tài)壓力將產(chǎn)生較大拉力，導致巖石裂縫逐步加深。

2 工程概況

以“呂家坨礦6574工作面”的爆破舉例，因受頂板冒落影響，造成懸臂梁主體架構(gòu)破損，導致“6574工作面”內(nèi)部金屬支架結(jié)構(gòu)形變嚴重。且巷道變窄，制約了工作面礦產(chǎn)資源的正?；夭蒣1]。經(jīng)研究、比較后，將采用聚能管承載乳化炸藥，進行深孔爆破的工作措施，安全處理懸臂梁。

3 炮眼部署及聚能管裝藥

3.1 炮眼部署

在“6574工作面”皮帶巷道指定的轉(zhuǎn)載機頭外部10 m位置，采用“向外打眼”“單排眼”的作業(yè)方法，順巷道方向以1.2 m間距、7.5 m眼深的單位排列炮眼。而開孔位置需位于巷道頂層正中間，與“下幫”的夾角約呈17°，終孔位置則設(shè)置在泥巖層。規(guī)定響炮在12個眼以下，且封泥厚度需超出2.5 m。并使用“三級煤礦”標準化乳化炸藥及“毫秒延期”規(guī)格的電雷管。正向裝藥，踐行“一次裝藥、一起起爆。”

3.2 聚能管裝藥

為確保爆破效果能夠契合預(yù)期設(shè)想，聚能管裝藥工作需注重以下五項要點：

一是運用聚能管，向鉆孔投放3 000 g炸藥。具體來講，應(yīng)用4個爆破專用雷管，并規(guī)定聚能管規(guī)模長度均為2 m，保證各個鉆孔皆以2根聚能管為單位以及管體并排排列，將炸藥逐一放置其中；

二是炸藥兩端均需布置在限位裝置內(nèi)，規(guī)避“炸藥滑動”等問題發(fā)生。并通過連接管，完成2根聚能管的有機銜接。在此間，需將雷管腳線穿插于連接管內(nèi)，再導入聚能管，與下一根鄰近的聚能管中的雷管等待銜接。而在銜接工作中，應(yīng)強調(diào)聚能管間的銜接緊密性、牢固性，可使用電工膠帶等輔助工具加固；

三是可在聚能管銜接安裝工作中應(yīng)用“泡沫定位塊”加以輔佐，繼而在固定管體定位位置的基礎(chǔ)上，“抵抗”管體裝置的主體重力，防止孔內(nèi)的裝置脫落等現(xiàn)象出現(xiàn)。而為了避免定位塊掉落，也可利用電工膠帶將其纏繞固定；

四是聚能管的內(nèi)置雷管需采用“并聯(lián)”的銜接形式完成有機連接，進而保障起爆的雷管均處于同一段節(jié)；

五是向鉆孔投放聚能管時，應(yīng)著重強調(diào)聚能槽與工作面巷道走向的趨向性、一致性。

4 聚能管輔助深孔松動爆破技術(shù)的應(yīng)用效果分析

4.1 技術(shù)效果

4.1.1 縮短裝藥用時

在以往作業(yè)中，“6754工作面”巷道的深孔爆破通常應(yīng)用常規(guī)裝藥的作業(yè)模式，因炮眼的水平垂直特性，導致炮眼投放炸藥的工作難度較大，單個炮眼的送藥卷—安置雷管—封泥這一系列準備工作就需消耗30 min。而利用“聚能管輔助深孔松動爆破”新技術(shù)后，僅需將雷管、炸藥放置于聚能管中，在完成裝置后投放于炮眼內(nèi)即可。同時，因具備定位塊的固定作用，已投放到位的聚能管不具備再次從炮眼中掉落的可能性，可實現(xiàn)反復送藥工作時間的節(jié)省。承載新技術(shù)的單個炮眼裝藥時間可穩(wěn)定在7 min左右，促使裝藥用時達到了4倍節(jié)省的目標，可側(cè)面強化工作面爆破效率。

4.1.2 加強爆破成效

對于傳統(tǒng)深孔松動的礦區(qū)爆破工作形式來講，炸藥在充分爆炸后衍生的爆轟波的形態(tài)較為分散，呈現(xiàn)出向四周分散的情況，且炮眼同樣會被“炸粉碎”，無法有效觀測到巖石裂縫。而在“聚能管爆破”技術(shù)操作后，因爆轟波可承載聚能管特有的聚能槽完成發(fā)散，能夠伴生出高能、高強度的爆破射流。所以，比較傳統(tǒng)爆破技術(shù)，“聚能管爆破”技術(shù)的爆轟波更為集中，且“威力”更強，可實現(xiàn)巖石的切割成縫，產(chǎn)生1～2 cm的巖石縫隙[2]。隨后運用鉆孔專用探測儀，即可清晰觀測到由爆破作用伴生出的工作面巖石裂縫。

4.1.3 降低巷道壓力

為精準、及時的檢測到經(jīng)過“聚能管爆破”后的工作面巷道主體受壓情況的變化態(tài)勢，在“6754工作面”巷道中科學增設(shè)了壓力測量設(shè)備，測量信息數(shù)據(jù)如表1所示。通過深度分析監(jiān)測結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，在完成“聚能管爆破”作業(yè)后，巷道受壓實現(xiàn)了逐步降低。

表1 巷道壓力監(jiān)測對比數(shù)據(jù)表

4.1.4 減少巷道維護作業(yè)量

“6754工作面”巷道在未開展爆破工作前，因需負擔懸臂梁的主體壓力，致使巷道主體發(fā)生嚴重形變，拱形支護同樣受損。為確保巷道主體結(jié)構(gòu)安全，需在工作面向外修建約200架的架棚，支撐巷道結(jié)構(gòu)。而在經(jīng)過“聚能管爆破”處理后，巷道形變問題得到了顯著改善，僅需簡單維護即可保證采礦工人日常礦產(chǎn)資源開采工作的有序進行，切實減少了工作面巷道的維護工作量。

4.2 收益效果

利用“聚能管爆破”技術(shù)處理懸臂梁，除了可加強爆破工作落實效率外，還能夠提高采礦企業(yè)實際生產(chǎn)利潤。細致計算后可知，“聚能管爆破”的各個炮眼需消耗2根聚能管，每一炮眼需由8個鉆孔支持。由此一來，在爆破材料市場單價小幅升降的前提下，每一炮眼的布置需使用的聚能管價格約為300元。而減少爆破人員配置的人工成本，以及節(jié)約大炮眼間隔費用共計在550元左右，則使用新技術(shù)的每一炮眼可實現(xiàn)約250元的節(jié)省，能夠為采礦企業(yè)每年節(jié)約約7.3萬元的礦產(chǎn)資源開采成本[3]。且爆破效果表現(xiàn)優(yōu)異，可減少巷道養(yǎng)護作業(yè)量、長期保持巷道穩(wěn)定性。能夠降低采礦工程推進成本的投入，側(cè)面提升采礦企業(yè)運營利潤。

5 結(jié)語

綜上所述，處于中國社會發(fā)展新時期，采礦領(lǐng)域應(yīng)積極承擔起為社會建設(shè)持續(xù)、穩(wěn)定供應(yīng)煤礦資源的使命責任，促進中國社會早日收獲發(fā)展新成就。對此，采礦企業(yè)應(yīng)及時摒棄傳統(tǒng)“利益為上”的作業(yè)思想，強調(diào)人本理念這一根本生產(chǎn)原則的嚴格秉持，突出礦產(chǎn)資源開采工作推進的安全性。并積極引進“聚能管輔助深孔松動爆破”這種先進性技術(shù)，在全面增強礦區(qū)爆破安全的基礎(chǔ)上，切實縮短爆破裝藥用時，減少巷道后續(xù)維護及維修的實際作業(yè)量，提高礦產(chǎn)資源開采規(guī)模。整體優(yōu)化礦區(qū)工作面爆破工作的落實效果，多角度發(fā)揮技術(shù)應(yīng)用的積極性價值。保障采礦企業(yè)運營收益的最大化獲取，為中國采礦領(lǐng)域長遠發(fā)展筑牢有力基礎(chǔ)。