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99鍔犳嬁澶?28:空氣間隔技術在準東煤礦煤層爆破中的應用

發布日期:2020-01-31  瀏覽次數:527
 摘 要:為了提高準東礦煤層爆破塊煤率,易普力股份有限公司根據現有的生產條件,采用空氣間隔技術,實現軸向不耦合裝藥。通過實驗表明,采用上部空腔裝藥結構可以取得較好的爆破效果。

28加拿大 www.bdqfv.com 關鍵詞:空氣間隔;不耦合裝藥;爆堆塊度;爆破參數 

1、工程概況
準東露天煤礦由神華新疆能源有限責任公司(下稱神新公司)投資開發,距吉木薩爾縣120km,距烏魯木齊市218km,向西距216國道10km。該露天煤礦位于區域性褶曲構造---帳篷溝背斜的西翼,露天礦內的侏羅系地層呈向西北向傾的單斜構造。煤層平均總厚72.58m,按西山窯組地層平均厚144.53m計,含煤系數為50.22%,其中可采、局部可采煤層1-5層,平均可采總厚65.83m。該露天煤礦自2008年5月正式開工,其鉆爆施工由葛洲壩集團易普力股份有限公司準東項目部承接,巖層的剝離和煤層的采掘均使用爆破方法,采用深孔梯段爆破方式自上而下進行。
易普力股份有限公司準東項目部進行了一系列爆破實驗,雖然塊煤率有所提高,但仍然無法滿足神新公司要求。
2、塊煤率偏小的原因分析
通過調整孔網參數、微差時間等大量的工程實踐,經過仔細分析比對,準東露天煤礦產生細粒煤、沫煤的原因主要有以下幾個方面:
1、該煤礦的煤質較軟,煤層易風化,屬極易磨煤。
根據神新公司對B煤組正常煤層做了可磨性測試,測試可磨性指數(HGI)全區平均為103。單一煤層區Bm可磨性指數(HGI)101-139之間,平均109;分叉雙煤層區B2可磨性指數(HGI)100-117之間,平均119。B1可磨性指數(HGI)95-109之間,平均102;分叉多煤層區B12可磨性指數(HGI)85-100之間,平均93。B11可磨性指數(HGI)78-104之間,平均103。B煤組煤層按國家煤炭行業標準MT/T852-2000劃分,總體上屬于極易磨煤。
2、挖裝、運輸、篩分等工序造成的物理破碎。
在煤層的采掘過程中,工作面上采用分層采裝方式,主要采用PC360型單斗挖掘機采裝—自卸汽車運輸—篩分系統篩分的間斷生產工藝,最后經篩分成為商品煤。這幾道生產工序都會對煤塊造成不同程度再次破碎。
3、連續耦合裝藥結構使得炮孔周圍產生較大的粉碎圈。
易普力公司采用多孔粒狀銨油炸藥,連續耦合裝藥結構。連續耦合裝藥爆炸后產生的強沖擊荷載作用于孔壁后,會產生較大的粉碎圈,從而造成了細粒煤、沫煤增加。
上述原因中,連續耦合裝藥結構應是引起煤層爆破細料偏多的最重要、最為明顯的因素,改變裝藥結構、耦合方式,減少粉碎圈的范圍是加大煤層爆破塊度、減少粉煤的有效途徑。
3、爆破實驗方案
目前,準東神新煤礦煤層生產臺階高度為10m,鉆孔設備為CM351型潛孔鉆,鉆孔孔徑為115mm。使用的炸藥為現場混裝炸藥車生產的多孔粒狀銨油炸藥。為了解決耦合裝藥結構爆破產生的過度粉碎,實驗采用不耦合裝藥結構爆破,而現場混制銨油炸藥具有極強的流動性,很難實現徑向不耦合裝藥,因此,在煤層的爆破中采用空氣間隔器實現軸向不耦合裝藥。
4、空氣間隔作用機理
集中藥包耦合裝藥,作用于炮孔周邊巖體的沖擊波壓力峰值較高,會造成炮孔周圍巖體過度粉碎,浪費炸藥爆炸能量;沖擊波對巖體的作用時間短,能量利用率低,并且會造成巖體破碎不均勻。在炮孔內藥包之間設置一定的空氣間隔,可以起到以下作用[1-2]:
(1)降低爆炸沖擊波的峰值壓力,減少炮孔周圍巖石的粉碎性破壞。
(2)巖石受到爆炸沖擊波的作用后,還受到爆炸氣體所形成的壓力波和來自炮孔孔底的反射波作用。
(3)延長應力的作用時間。沖擊波作用于堵塞物或孔底后又返回到空氣間隔中,由于沖擊波的多次作用,使應力場得到增強的同時,也延長了應力波在巖石中的作用時間(作用時間增加2~5倍),若空氣間隔置于藥柱中間,炸藥在空氣間隔兩端所產生的應力波峰值相互作用可產生一個加強的應力場。
研究表明,采用空氣間隔技術裝藥爆破時可以使巖石破碎塊度更加均勻,且炸藥可減少10%~20%。采用空氣間隔技術進行爆破生產時,空氣間隔長度是影響破碎塊度水平的重要因素。
5、爆破實驗及技術措施
易普力股份有限公司準東項目部從2009年9月中旬開始,歷經了三個多月時間,分別在▽490、▽480、▽470、▽460四個采煤平盤進行爆破實驗。在實驗中不斷總結,制定和采取了以下幾點技術措施:
     (1)實驗方案仍采用原有的鉆爆參數,只通過改變裝藥結構及耦合系數來提高塊煤率。
     (2)使用礦山充氣袋來實現由空氣間隔的軸向不耦合裝藥。裝藥結構示意圖見圖1。

      (3)起爆網絡采用導爆索與非電雷管組合的分區排間微差起爆網絡,排間微差時間控制在150ms左右。
(4)炮區自由面處不應有堆渣,避免出現大面積根底。
通過數十次煤層爆破實驗,對爆后煤渣進行取樣,除風化煤層及破碎帶外,其塊度尺寸區間分布基本保持不變。
根據實驗結果,采用空氣間隔技術爆破的塊煤率比原來的常規爆破有所提高,提高了10~17%。
6、結束語
     (1)空氣間隔技術有效的提高了炸藥能量利用率,爆后煤渣的塊度更加均勻,降低炸藥單耗,減少了炸藥用量。
     (2)在準東煤礦煤層爆破中,根據現有爆破施工條件,采用空氣間隔技術實現軸向不耦合裝藥,縮小了粉碎圈范圍,減少了細煤粒的產生,提高了塊煤率。
     (3)在準東煤礦煤層爆破中,采用上部空氣間隔裝藥結構,間隔長度為1.5m,爆破效果較好。
     (4)最佳空氣間隔長度及位置需要通過爆破實驗不斷優化。

參考文獻:
[1] 王玉杰.爆破工程[M]. 武漢:武漢理工大學出版社,2007.
[2] 于亞倫.工程爆破理論與技術[M].北京:冶工業出版社,2007.

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