定向断裂控制爆破技术——已经打印

下降 , 钻眼时间减少 , 超挖量下降 , 出碴量
也相应减小 , 加快了岩巷掘进速度 。
目前我国仅国有煤矿岩石巷道年掘进量
约 2 000 km , 若 1/ 4 巷道掘进时采用这一技 术 , 年可节约费用逾亿元 , 其经济效益和社 会效益十分显著 。
作者简介 田运生 1961 年生 , 河北建筑科技学院
和复杂性[5 ] 。正是由于屏幕上点的坐标式 具有这种通用的参数格式 , 所以用此法编程 不但简单 , 绘图准确 , 速度快 , 而且除了赋 几个参数值不同外 , 对绘任一种轴测投影图 都具有通用性 。
(3) 由于这种方法完全可以把曲线 (包括 截交线 , 相贯线) 的参数直接应用到计算机绘 图上 , 所以这样既丰富了计算机图形学的内 容 , 又使理论图学与计算机绘图紧密联系起 来 , 势必还将促进理论图学有关内容的发展。
应用结果表明 : 采用切缝药包定向断裂 爆破技术 , 对凿岩没有特殊要求 , 也不需要 改变通常的凿岩爆破工序 , 只需要在炮孔内 装入预先加工好的切缝药包即可 , 而且切缝 药包结构简单 , 制作方便 , 因此 , 适合现场 应用 。 4 切缝药包施工综合评价
切缝药包定向断裂控制爆破技术先后在 山东新汶 、山西大同 、河南永夏 、安徽淮北 等矿区的 7 个岩巷掘进工作面应用 , 累计试 验进尺 2 000 多米 。试验中将周边眼间距从 400 mm 提高到 600 mm , 节省雷管和炸药 费用约 40 元/ m , 周边眼的眼痕率从 10 %～ 20 %提高到 85 %～ 90 % , 超挖量从 150 ～
讲师 , 1985 年毕业于山西矿业学院矿山建设工程专业 , 1996 年获得中国矿业大学工学硕士学位 。曾发表 10 多篇 论文 。地址 : 河北省邯郸市光明南大街 199 号 , 邮码 : 056038 。
(收稿日期 : 1997 - 11 - 18 ; 责任编辑 : 赖应得)
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 26 卷第 9 期 煤炭科学技术 1998 年 9 月
定向断裂控制爆破技术
河 北 建 筑 科 技 学 院 田运生 高荫桐 中国矿业大学北京校区 杨仁树
摘 要 定向断裂控制爆破技术的应用 , 使周边眼间距在现有基础上增加 40 % 以上 , 而炸药消耗降低 30 %～50 % ; 循环炮眼数减少 15 %～25 % ; 眼痕率提高到 86 %～95 % ; 周边不平整度小于 100 mm ; 每米岩巷掘进成本可降低 200 元以上。
26 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 26 卷第 9 期 煤炭科学技术 1998 年 9 月
向槽 , 如图 3 所示 。定向槽与切缝垂直 。在 装药时 , 用一个专用炮棍插到定向槽中 , 控 制其方向 , 达到了预期爆破效果 。
图 3 定向槽位置轴测图
3 切缝药包工艺设计与特点 切缝药包的工艺设计主要是装药套管的
加工和装药工艺 。首先根据炮眼长度和装药 量确定套管长度 , 根据炮眼直径选择套管直 径 , 然后将截好的套管铣出合适的切缝 , 需 要时在装药地点或在井下将药卷放入切缝套 管中 。放炮工装炮头时 , 直接将雷管插入切 缝药包内 , 待全部工作面炮眼钻凿完后 , 将 切缝药包直接装入周边眼孔中 , 使套管切缝 对准巷道轮廓线方向 。
参考文献
1 山东工学院制图教研室编. 轴测投影学. 济南 : 山东 科学技术出版社 , 1983
2 徐子亮 , 李世祥 , 赵 军等编译. 计算机图形学. 上 海 : 上海交通大学出版社 , 1988
3 朱 辉 , 曹 桄 , 张士良编著. 高等画法几何学. 上 海 : 上海科学技术出版社 , 1985
(收稿日期 : 1998 - 02 - 23 ; 责任编辑 : 王宗禹)
27
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 26 卷第 9 期 煤炭科学技术 1998 年 9 月
4 邵 平. 平方变换法在计算机绘图中的应用. 山东矿
业学院学报 , 1997 (3) 5 (美) M. E. 摩滕森著 , 莫重玉 , 阮培文 , 丁熙元译.
几何造型学. 北京 : 机械工业出版社 , 1992
作者简介 邵 平 1945 年生 , 副教授 , 1970 年毕 业于山东矿业学院 , 现在淮南工业学院从事制图教学和科 研工作 , 发表计算机绘图方面论文 10 余篇 。地址 : 安徽 省淮南市 , 邮码 : 232001 。
雷管费用/ 元·m - 1
4918
3பைடு நூலகம்16
+ 1512
炸药耗量/ kg·m - 1
2616
1811
+ 815
炸药费用/ 元·m - 1
11117 7610
+ 3517
混凝土耗量/ m3·m - 1
413
219
+ 114
混凝土费用/ 元·m - 1 63713 41510 + 22213
切缝管耗量/ 根·m - 1
关键词 岩巷施工 定向断裂 切缝药包 控制爆破
在岩巷施工中 , 至今仍普遍存在着较严 重的超欠挖现象 , 直接影响岩巷成形质量和 单进水平的提高 。目前我国仅国有煤矿岩石 巷道年掘进量约 2 000 km , 如果采用定向 断裂爆破新技术 , 将浅孔爆破 ( < 118 m) 改为中深孔爆破 (2～3 m) , 对提高我国巷 道施工速度和质量 , 具有现实意义 。
定向断裂的爆破控制方法 , 归纳起来主 要有两种类型 : 一是改变炮孔形状 , 如采用 切槽孔或在炮孔两侧设置小直径空孔导向 ; 二是改变装药结构 , 如采用聚能装药或在药 卷外套上有利于能量集中作用的切缝或切槽外 壳 。这些方法的根本特征是通过改变爆炸能量 释放的各向均匀性来实现爆炸力的相对集中作 用 。本文主要介绍在岩石巷道施工中应用效果 好的切缝药包定向断裂控制爆破技术 。
2 切缝药包破岩效果影响因素分析 211 切缝宽度对破岩效果的影响
通过分别对 0115 、0130 、0150 、0180 、 1140 mm 不同切缝宽度下的模型实验 , 从 裂纹扩展的速度 , 裂纹扩展尖端的应力强度 因子和最终所形成的裂纹总长度来看 , 当切 缝宽度为 013 mm 时定向断裂效果最好 , 若 切缝宽度过小或稍大 , 虽然也能达到定向断 裂的爆破效果 , 但在非切缝方向却产生了较 多的次裂纹 , 这对于在岩巷周边控制爆破中 保护围岩稳定性是不利的 。这些次裂纹与岩 体本身的裂隙 , 层理相交则不可避免地要影 响周边成形效果 。当切缝宽度为 0115 mm 时 , 次裂纹数竟有 14 条以上 , 这些次裂纹 的长度约为炮孔半径的 2～5 倍 ; 当切缝宽 度为 114 mm 时 , 次裂纹数虽为 4 条 , 但最 长的次裂纹约为炮孔半径的 8 倍 ; 当切缝宽 度为 013 mm 时 , 次裂纹仅出现 2 条 , 其中 1 条还是基本沿切缝方向的 , 而且这 2 条次 裂纹的长度也非常小 。
1 切缝药包定向断裂原理分析 切缝药包装药结构如图 1 所示 。套管切
缝中心线 A A 方向 , 即为定向断裂裂缝产 生方向 。
图 1 切缝药包的装药结构
套管中药卷爆炸后 , 由于切缝的存在 , 沿切缝方向的孔壁将直接受到爆炸冲击波的 作用 , 在爆炸的动作用过程中 , 沿切缝方向 孔壁处优先产生预裂隙 , 爆生气体的静作用 ,
因此 , 选择合适的切缝宽度不仅能沿切 缝方向产生较长的裂纹 , 而且可使非切缝方 向的次裂纹的数目减少 , 长度减小 。 212 切缝药管装填误差对爆破成形的影响
由于套管切缝方向即为炮孔的裂纹产生 方向 , 因此 , 如果套管的切缝方向在装入炮 孔不能对准巷道轮廓线 , 则必然影响其爆破 成形 。如果炮眼较深 , 套管较短时 , 在装填 过程中切缝药管不可避免地要发生转动 , 影 响其爆破效果 。因此 , 作者在云冈矿使用期 间 , 为了避免上述问题 , 对套管加了一个定
小不同以及岩石条件差异所造成 。但每米岩
石巷道至少节约工程费 220 元是肯定的 。下 面是新汶矿务局孙村矿试验中雷管 、炸药 、
混凝土和切缝管消耗的统计计算 (表 1) 。
表 1 新汶孙村矿试验每米巷道消耗费用
项 目
普通 爆破
切缝 爆破
节约
雷管耗量/ 个·m - 1
5816
4017
+ 1719
使形成的预裂纹优先扩展 , 从而吸引了其它 非切缝方向释放的能量 。切缝处 A 点孔壁 上所受压应力最大 , B 点次之 , 切缝边缘 E 点压应力最小 , 如图 2 所示 。切缝处 A 点 , 受爆生气体的直接作用 , 且由于间隙 η 的存在 , 邻近切缝的爆生气体因压力差也会 挤入间隙 , 形成高压气体流 , 故 A 点压力 最大 。
图 2 在套管作用下孔壁压力分布
E 点因有间隙η存在 , 套管不与孔壁直 接接触 , 且受两个相反方向的爆生气体的压 力作用 , 故 E 点压应力最小 。其它方向因 套管产生位移变形 , 吸收部分能量再作用于 孔壁 , 因此对孔壁作用力减小 。
光面爆破的特点是降低爆炸的动压对孔 壁的作用 , 主要利用静压成缝 。切缝药包爆 破不仅利用静压作用 , 更主要的是通过切缝 来引导爆炸的动作用对孔壁的定向作用 , 同 时也抑制了动作用对孔壁其它方向作用的影 响。
—
11
- 11
切缝管费用/ 元·m - 1
—
5510
- 5510
注 : 雷管单价 0185/ 发 ; 炸药单价 412 元/ kg ; 混凝
土单价 14812 元/ m3 ; 切缝管单价 5 元/ 根 。
仅上述 4 项可节约费用 21812 元/ m 。
此外 , 由于循环炮眼数减少 , 钻头消耗
28
300 mm 降低到 100 mm 以内 , 支护费用大 大下降 。据统计平均每米巷道工程节约费
用 : 新汶矿务局孙村矿 220 元 , 协庄矿 240 元 ; 淮北局朱仙庄矿 360 元 ; 河南永夏车集 矿 490 元 。上述数据出入较大主要是试验前 各单位施工技术水平差异 、巷道断面尺寸大