岩巷掘进准直眼掏槽爆破新技术应用实例分析

为了提高岩巷掘进速度,克服直眼掏槽和斜眼掏槽的不足,根据岩石爆破理论,提出一种新的掏槽方法——准直眼掏槽方式。该掏槽方式突破传统掏槽设计,主掏槽眼稍微倾斜(准直眼),槽底炮孔间距较大,次掏槽眼垂直于自由面。与现有掏槽方式相比,该掏槽方式具有以下特点:准直眼孔底间距大,可杜绝穿孔现象;采用合理间隔时间进行分层分次爆破;中心辅助直眼与两侧对称的准直眼互相配合,结合直眼掏槽和斜眼掏槽各自的优点;形式简单,易操作;槽腔大,效率高,成本低。基于爆生气体的准静态理论和岩石力学的极限平衡理论,分析准直眼掏槽槽腔形成过程。为了优化准直眼掏槽参数,进行大量的现场掏槽试验,从而确定不同爆破条件下的准直眼掏槽炮孔的布置方式、深度、倾斜角度、间距、装药量和微差起爆间隔时间等技术参数。施工中采取以长度定角度的方法可满足该掏槽方式对准直眼角度的严格要求。实践表明,在煤矿岩巷掘进中使用准直眼掏槽方式,能够取得良好的爆破效果和显著的技术经济效益。

岩巷掘进准直眼掏槽爆破模型试验研究

为了更好地应用准直眼掏槽爆破技术,基于相似理论,建立准直眼掏槽模型试验相似准则,进行准直眼掏槽方式的物理模型试验。以主掏槽孔孔口间距、炮孔排距和主掏槽孔倾斜角度为主导因子进行正交试验。极差分析结果表明:对于掏槽深度,主掏槽孔孔口间距的影响最大,主掏槽孔倾斜角度其次,炮孔排距影响最小;对于槽腔体积,主掏槽孔孔口间距影响最大,炮孔排距的影响其次,主掏槽孔倾斜角度影响最小。方差法分析结果表明:主掏槽炮孔孔口间距对掏槽深度有极为显著的影响,主掏槽炮孔倾斜角度有显著影响,而炮孔排距无显著影响;主掏槽炮孔孔口间距、炮孔排距和主掏槽炮孔倾斜角度对槽腔体积均有极为显著的影响。此外,开展主掏槽孔倾斜角度大于85°的模型试验,结果表明:主掏槽孔倾斜角度对准直眼掏槽爆破的影响极为明显。该结果同时也验证准直眼与自由面夹角取值范围的分析。模型试验最优爆破参数为:主掏槽孔孔口间距150 mm,炮孔排距70 mm,主掏槽孔倾斜角度83°。现场应用由该模型方案所转化的现场试验方案,取得良好的爆破效果。

基于LS-DYNA模拟的准直眼掏槽爆破技术研究

为了选出较好的爆破效果方案,有效提高巷道掘进速度,利用有限元分析软件对准直眼掏槽爆破技术进行数值模拟。通过控制药量多少和有无中心孔,对槽腔内和自由面上的有效应力比较得到:有中心孔和增大药量均可提高爆破有效应力;依据此装药结构和爆破工艺条件,炮孔中存在一个距孔底约1.25m高度的影响爆炸有效应力分布的高度阈值;两楔形孔连线上越靠近孔口连线中点,自由面上有效应力越来越小,与双孔爆破应力叠加理论模型分析给出的结论吻合。据炮孔底部有效应力等值线分布得到,准直眼掏槽更加适用于岩石硬度较大、炮孔深度较深的掏槽爆破。

准直眼掏槽爆破技术在半煤岩巷掘进中的应用

为了提高晋华宫煤矿的半煤岩巷掘进速度,应用准直眼掏槽爆破技术,针对半煤岩巷的岩层分布特性,制定了准直眼掏槽爆破方案,结果表明:循环进尺平均为1.82m,炮眼利用率平均为91%,比试验前提高了15%;单位炸药消耗比试验前下降了30%;眼痕率均在81%以上,比试验前提高了41%,巷道成型很好。

基于准直眼掏槽的隧道掘进爆破研究

为了解决隧道掏槽爆破中直眼掏槽、楔形掏槽等方式存在的缺点,引入准直眼掏槽技术,采用钎杆长度确定准直眼角度,精确地控制了准直眼角度。并从爆生气体准静态理论上分析了准直眼掏槽方式的槽腔形成过程。将准直眼掏槽技术应用在某个高速公路隧道掘进工程,结果表明槽腔形成效果良好,循环进尺显著提高,该技术具有易操作、效率高、成本低、形成槽腔大等优点,可以在隧道掘进中推广应用。

岩石爆破不同掏槽形式的对比分析

在对不同掏槽形式进行对比分析的基础上,结合工程实例,试验分析了不同掏槽形式下的爆破效果,认为斜眼掏槽和直眼掏槽都存在各自的缺陷,提出采用和推广准直眼掏槽方式的建议。

中深孔爆破在花园煤矿的应用

为保证花园煤矿一、二采区正常接续,在西翼胶带大巷进行了中深孔爆破应用研究。依据西翼胶带大巷的断面形状、支护方式、岩性及作业方式,在分析现有掏槽方式的掏槽机理和优缺点的基础上提出了准直眼掏槽爆破技术,并合理的设计了爆破孔网参数及装药量表;采用反向装药和全断面一次起爆技术,获得了满意的爆破效果。通过在西翼胶带大巷使用中深孔爆破技术,使每班掘进进尺提高到2.2～2.3m,月度进尺120m,创该巷道施工以来的月最高进尺。

立井极破碎岩层掘进爆破技术

景福煤矿副立井穿过多层极破碎岩层,岩体自身稳定性较差,爆破时极易引起片帮冒落,对人身安全和设备构成危害。通过采取预裂爆破;设置缓冲孔;降低循环进尺,减小震源能量;选用低密度、低爆速炸药;采用合理的装药结构等爆破降震技术措施,取得了良好的爆破效果,减小了爆破对围岩的破坏,维护了围岩稳定,实现了极破碎岩层段安全快速施工。

中深孔爆破技术在大断面岩巷掘进施工中的应用

传统的钻爆法掘进效率低下一直是制约岩巷快速掘进的瓶颈,在大断面岩巷施工中运用中深孔爆破技术,同时摒弃了传统的7655风动钻机打眼、装岩机出渣工艺,辅以液压钻车打眼、履带挖掘式装载机出渣,有效解决了大断面岩巷掘进单进低下的问题,提高了掘进效率,从而加快了巷道掘进速度,保证了矿井的正常生产接替。

煤矿大断面岩石巷道快速掘进技术研究

为了提高煤矿大断面岩石巷道的掘进速度,从液压钻车和挖掘式装载机与桥式转载皮带输送机设备配套入手,提出了更适合大断面、掏槽效率高、适应性强的准直眼强力掏槽新方法,并应用该掏槽方法与全断面一次爆破技术,对常村煤矿大断面岩石巷道爆破参数进行了优化,实现了全断面一次爆破的安全、快速掘进,大幅度降低了掘进单位巷道的炮眼长度和爆破材料消耗,节约了工程成本,提高了炮眼利用率和爆破质量,使掘进成巷速度比原来提高了50%以上。

岩巷全断面一次爆破技术的试验研究

从分次爆破的缺点入手,指出官地矿南大巷延伸巷道岩巷一次爆破技术试验研究的原因及任务,提出了实现全断面一次起爆的设计与施工方案,并对试验结果进行了对比分析。结果表明,应用全断面一次爆破技术可取得明显的经济技术效益和社会效益。

小断面隧道快速掘进爆破方案优化研究

为解决西南地区小断面隧道爆破开挖时围岩稳定性差、超欠挖严重、爆破振动速度过大等问题,从水压爆破、准直眼掏槽形式、毫秒延时爆破三个方面对爆破方案进行优化,并从理论上给出了取得良好降振效果的最优毫秒延时范围。结果表明:①水压爆破技术和准直眼掏槽形式的使用,能较好地改善爆破效果,形成较好的隧道轮廓和掏槽效果,但是无法控制爆破振动大小;②从波形叠加的角度对隧道毫秒延时干扰降振原理进行了分析,得到了23~46 ms的最优毫秒延时理论值范围;③经现场验证,不良地段选用25 ms延时作为相邻炮孔延期时间,掏槽孔与辅助孔、辅助孔与底板孔之间选用45 ms延期时间的隧道断面延时设置能够将振动速度控制在1 cm/s以下,降振效果良好。