煤礦掘進(jìn)中反向爆破方法的優(yōu)點(diǎn)

　　煤礦掘進(jìn)中反向爆破方法的優(yōu)點(diǎn)

　　興隆莊煤礦掘進(jìn)一隊 唐瑞成

　　摘要：光爆成型已經(jīng)被大家熟練掌握，而在同樣生產(chǎn)條件下，怎樣提高單進(jìn)水平顯得尤為重要，本文就同樣條件下的裝藥方式的不同而產(chǎn)生的爆破效果進(jìn)行分析，來確定正確的裝藥結(jié)構(gòu)。

　　關(guān)鍵詞：掘進(jìn) 正反向爆破 生產(chǎn)效率

　　概述：我國《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定，在高瓦斯礦井、低瓦斯礦井的高瓦斯區(qū)域的采掘工作面采用毫秒爆破時，若采用反向起爆，必須制訂安全技術(shù)措施。合理的爆破方法對于煤礦安全與生產(chǎn)起著非常重要的作用，針對這一問題本文將對正反向爆破加以分析和論述。

　　一：光面爆破的基本原理：

　　炸藥在巖石中爆炸時，當(dāng)藥包處于自由面附近時，沖擊壓縮應(yīng)力波自藥包中心向外傳播到自由面，立刻反射成拉應(yīng)力波，當(dāng)反射的拉應(yīng)力波大于該處巖石強(qiáng)度時，巖石便被拉斷，表現(xiàn)在自由面附近的巖石形成一系列拉斷裂縫，當(dāng)最小抵抗線合適時，自由面附近的裂縫和藥包周圍的裂縫貫穿在一起，在爆生氣體膨脹做功作用下，將已經(jīng)破壞的巖石拋出，從而在巖石中形成爆破漏斗光爆是將兩個相鄰周邊眼的距離小于普通爆破的距離，既兩個爆破漏斗更靠近一些，當(dāng)兩個炮眼的藥包同時起爆時，各藥包所引起的壓縮應(yīng)力波將在兩孔中間相遇，于是，兩孔中間連線上的巖塊在壓縮力的作用下產(chǎn)生垂直方向的拉力，若此方向的拉應(yīng)力超過巖石極限抗拉強(qiáng)度，將沿兩孔連線產(chǎn)生裂縫，與此同時，爆生氣體的膨脹壓力也在兩眼連線產(chǎn)生很大的集中應(yīng)力，促進(jìn)了裂縫的形成，最理想的眼距是爆破后拉應(yīng)力剛好克服巖石極限抗拉強(qiáng)度，使兩眼中間產(chǎn)生平整的拉斷裂縫而將輪廓線以內(nèi)的巖石崩落而留下眼痕。

　　二、影響爆破效果的主要因素：

　　根據(jù)爆破原理，影響爆破效果的主要因素有以下幾個方面，巖石性質(zhì)、炮眼布置、裝藥結(jié)構(gòu)、炮泥封孔、裝藥炮轟方向和起爆點(diǎn)。我們就裝藥結(jié)構(gòu)和爆轟方向及起爆點(diǎn)來分析一下爆破效果：

　　三 、正向爆破結(jié)構(gòu)與爆破分析：

　　正向爆破的裝藥結(jié)構(gòu)首先是將被動藥卷裝入孔底，然后裝入起爆藥卷，而且藥卷的聚能穴方向都一致朝孔底，裝上水炮泥，最后在孔口充填炮泥。如下圖

　　正向裝藥起爆時，因所產(chǎn)生的沖擊波火焰、高溫氣體是由外向里傳播的，在易有存儲瓦斯的巷道空間里，不易有火焰產(chǎn)生，所以不易有引起瓦斯煤塵爆炸的危險，有利于礦井生產(chǎn)的安全性。

　　正向起爆因藥卷的聚能穴都朝向孔底，起爆時能量都向孔底集中。在1米左右的淺眼中，由于孔口阻塞力低，適當(dāng)增加孔底的爆轟壓力，在不同程度上可以提高一點(diǎn)炮眼利用率，在軟巖中效果較好一些。

　　隨著中深孔爆破的推廣和使用，正向爆破不僅不能提高炮眼的利用率，反而降低了爆破效果。

　　第一， 于炮眼深，孔底抗爆強(qiáng)度增大，起爆時所產(chǎn)生的爆轟波能量由外向里傳播，將被無限的巖體所吸由收，將有許多能量浪費(fèi)于巖體的汪洋大海之中，彈性能反回破碎能力較弱，從而減弱了藥包的徑向爆破能量，如下圖

　　第二， 由于孔口先爆，提前沖開了孔口的阻塞，爆轟氣體可以迅速向孔外泄溢，降低了氣體在孔內(nèi)膨脹的壓力，大大減少了氣體膨脹對孔壁圍巖的靜力作用時間。

　　第三， 正向起爆容易產(chǎn)生切割，出現(xiàn)先發(fā)生爆破將鄰近孔炮頭崩掉或形成無炮泥爆破，降低了爆破效果。

　　第四， 正向起爆在炮眼中容易剩殘留炸藥，這樣，鑿巖鉆頭碰上容易發(fā)生爆炸。如下圖

左圖為正向起爆藥卷被先爆孔震裂錯位與被動藥卷脫開。

　　反向爆破的裝藥結(jié)構(gòu)及爆破分析右圖為起爆藥卷已被先爆孔拋開。

　　四、反向裝藥結(jié)構(gòu)與爆破原理

反向爆破的裝藥結(jié)構(gòu)是首先將起爆藥卷放入孔底，然后裝入被動藥卷，而且藥卷的聚能穴一致朝向眼口，最后填堵炮泥，如上圖

　　采用反向爆破可以克服正向爆破的缺點(diǎn)，可以避免掉由于帶炮二造成的大量殘孔殘藥現(xiàn)象。從而可以提高爆破效率。

　　第一、 反向起爆可以增強(qiáng)爆破應(yīng)力場。由于炸藥是由孔底向孔口起爆的，在爆炸瞬間就迅速在圍巖中沖擊波的動應(yīng)力場和膨脹波的靜應(yīng)力場，未爆的炸藥起到類似炮泥的堵塞作用，這樣不僅使孔底先爆區(qū)已形成的應(yīng)力場迅速卸泄，而且接近孔口的前爆炸藥產(chǎn)生的沖擊波和膨脹波又連續(xù)加強(qiáng)了已經(jīng)形成的應(yīng)力場。如此，從孔口到孔底，在整個炮孔全長的周邊巖石中形成了強(qiáng)大的動應(yīng)力場和靜應(yīng)力場，其結(jié)果必然提高了爆破效果，俗話說：“堡壘最容易從內(nèi)部攻破的”，就是這個道理。

　　第二、 反向起爆可以提高爆破沖擊波的有效作用。當(dāng)炸藥從孔底向孔口以一定速度傳播的同時，在圍巖中由于爆破沖擊作用產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力波也以一定速度向外擴(kuò)展。當(dāng)這種壓縮應(yīng)力波傳播到自由面時即受到反射而變成拉伸應(yīng)力波，只有在這種拉伸應(yīng)力波強(qiáng)度超過巖石的抗拉強(qiáng)度時，巖時才被破壞而形成漏斗式破碎區(qū)，也只有當(dāng)壓縮應(yīng)力波較強(qiáng)時，才能形成較強(qiáng)的拉伸應(yīng)力波，反向爆破不能在什么情況下都有利于形成直接指向自由面的高壓應(yīng)力波。當(dāng)爆速超過應(yīng)力波速時，各段炸藥由內(nèi)向外連續(xù)爆炸，在圍巖中形成的壓縮應(yīng)力波將疊加形成一個尖劈狀高壓應(yīng)力波峰指向自由面。如下圖

　　第三、 反向爆破不僅增大了爆生氣體的膨脹壓力，而且增長期作用時間，至少等于全部炸藥的爆破時間，從而增大了爆破范圍和拋碴距離。

　　第四、 反向起爆毫秒延期爆破時，炮眼不易發(fā)生切割，炮頭也不能拋出炮眼外爆炸，從而可以提高爆破效率，降低炸藥消耗。

　　反向起爆也有它的不足，它要求雷管腳線要長，裝藥比較麻煩，在有水的炮孔中炮頭位于孔底，易受誰拒爆(防水炸藥除外)，因此要嚴(yán)格防水。

　　五、正反向爆破在生產(chǎn)中的應(yīng)用

　　兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦屬于低瓦斯礦井，正向裝藥爆破使用較少，反向爆破應(yīng)用較多，如一橫軌道巷中間連巷、十采邊界(西)泄水巷、七采一號軌道巷、10302上巷運(yùn)輸通道、十采上部運(yùn)煤巷聯(lián)絡(luò)巷、1308下巷結(jié)束聯(lián)絡(luò)巷、1309一號聯(lián)絡(luò)巷、1304下順槽回風(fēng)通道及其外段等等較多的巷道施工中采用了反向正藥爆破的方式施工，特別是一橫軌道巷液壓鉆車施工時，采用反向裝藥結(jié)構(gòu)爆破單進(jìn)水平達(dá)到2、4米，取得了良好的爆破效果。提高了生產(chǎn)效率。

　　六、小結(jié)：綜上所述，證明了反向裝藥起爆方法在生產(chǎn)中應(yīng)用優(yōu)于正向裝藥起爆方法。但是我礦在煤巷中及出現(xiàn)瓦斯涌出的巖巷中，仍要求采用正向裝藥起爆方式。所以希望礦制定安全技術(shù)措施，使反向裝藥起爆方法能夠在生產(chǎn)中得到進(jìn)一步推廣、使用和提高，以便既能加強(qiáng)安全生產(chǎn)，又能加快生產(chǎn)速度，提高生產(chǎn)效率。

　　參考書目： 1、煤礦安全統(tǒng)編教材《掘砌支護(hù)工》。

　　2、職業(yè)技能鑒定規(guī)范《巷道掘砌工》