煤矿爆破技术的现状与发展讲解

干扰因பைடு நூலகம்分析
四断面法测试
理论推导
2.煤矿爆破技术研究进展
（2）新型煤矿高安全高威力炸药与精细段数雷管
新型煤矿安全高威力炸药
➢ 研究煤矿高安全高威力炸药爆轰机理 ➢ 优选炸药体系中高效抑制剂、高含能材料，研究抑制剂包覆
技术，提高炸药安全性和爆炸威力
➢ 根据正交试验，设计炸药配方，测试炸药安全性和爆炸性能 ➢ 进行新型煤矿安全高威力炸药大断面巷道掘进爆破对比试验
深孔爆破破岩效率低、爆破载荷对围岩损伤严 重，爆炸能量控制理论与方法落后于工程实践
巷道跨度大、空间大、承载能力差、爆破扰动 和采动载荷对围岩稳定性影响显著，巷道支护 体系易失效、破坏
钻、爆、装、运、支五大工序配合与组织协调 性差，效率低
1.煤矿爆破技术的现状
1 岩体超前探测、信号反演理论
1
2 煤矿高安全高威力炸药组份及爆轰机理
2.煤矿爆破技术研究进展
进行了新型高能水胶炸药研究
➢ 现有的三级煤矿水胶和三级煤矿乳化的爆破破岩能量较小，爆破的炮孔 利用率低，岩巷掘进效率低下，特别是进行大断面硬岩井巷掘进施工时 ，这个问题更为突出。
➢ 对于硬岩爆破，实现快速掘进，采用高能量炸药是最重要技术手段。 研究了煤矿水胶炸药爆炸引爆瓦斯煤尘的机制，通过增加高效消焰击 和高效含能材料，解决了水胶炸药爆炸威力与安全性之间的矛盾。 岩巷掘进对比爆破试验表明：新型高能水胶炸药能量提高20%，破岩 效率提高15%。 新型高能水胶炸药已经通过相关部门的鉴定。
内容提纲
1 煤矿爆破技术的现状 2 煤矿爆破技术进展 3 煤矿高效爆破掘进发展趋势
1.煤矿爆破技术的现状
1.煤矿爆破技术的现状
地质保障 爆破器材 爆破理论与技术 巷道支护 快速掘进
煤矿爆破因地质异常体探测不明，造成突水、 冒顶、塌方等灾害事故频发
炸药威力和安全性、雷管段数和延迟时间不能 满足要求
新型高安全水胶药柱
2.煤矿爆破技术研究进展
（2）新型煤矿安全高威力炸药与精细段数雷管
精细段数雷管
➢ 利用微差爆破原理，设计多种炮孔爆破模型实验，研究大
断面巷道掘进爆破合理微差间隔
➢ 研究精细段数毫秒雷管延期元件 ➢ 大断面巷道精细段数雷管起爆时间间隔和顺序试验
2.煤矿爆破技术研究进展
首创了细单芯延期结构，使得仅采用一种或几种延期药即
延期体结构。通过控制微振动燃烧，研究新结构延期体 。 延期药精度表征 。用固体化学的理论对延期药的燃烧精度
表征量进行研究 。
2.煤矿爆破技术研究进展
（3）大断面巷道深孔爆破掘进理论与技术
➢ 利用功能平衡原理，探讨爆破动作用力和岩石抗爆强度匹配关系， 实现对爆破能量有效控制
➢ 应用爆炸力学和断裂力学等理论以及模型试验，研究不同爆炸载 荷下岩石中应力分布规律、破碎、破裂特性
开展高精度延期药研究。根据我国延期药的生产现状，以 Si系延期药为基础，利用铅丹和硅双组份为基药，便于混 合，分散均匀，再添加高精度燃速调整剂。
延期药纳米化加工。采用高速球磨机机械研磨法，通过液 相混合技术，实现纳米化和安全生产。将延期药各组成成 分的粒度加工成纳米材料，级配合理，形成纳米粉体 。
➢ 采用地震波CT成像、矿井瞬变电磁等综合物探方法，获取巷道三
维超前地球物理场信息，进行数据剥层等多场联合反演，准确判 定巷道超前地质异常体
➢ 研究岩体结构精细诊断方法，获得频繁非均匀载荷下巷道围岩状
况特征
➢ 研究岩层致裂非接触超前评测方法，获取爆破影响岩体空间范围 ➢ 采用三维可视化技术，立体表达掘进工作面前后空间地质及围岩
全国矿山建设学术会议
煤矿爆破技术的现状与展望
徐颖 安徽理工大学土木建筑学院
2013.11.05
煤炭在未来相当长的时期内是我国主要能 源。矿井向现代化、大型化、集约化方向发 展。爆破破岩在目前乃至今后相当长时间内 仍然是现代化大型矿井建设中的主要手段， 但随着科学技术的进步，大型机械化装备的 使用、矿井建设开采深度的增加，条件愈加 复杂，爆破破岩和围岩稳定的矛盾日益突出， 爆破理论与技术落后工程实践。
➢ 根据正交原理，进行多种不同装药结构巷道周边控界爆破和集能 掏槽等模型试验，优选爆破参数
➢ 理论与试验相结合，研究弱抛掷岩石爆破控制机理
2.煤矿爆破技术研究进展
开展了大断面巷道掘进爆破理论与技术研究
➢爆炸应力波动态破岩机理
进一步从理论上分析了大断面岩石巷道掘进 爆破破岩机理。
进行了炮孔水介质不耦合（包括环向水不耦 合和轴向水垫层装药结构）模型试验，研究 表明：越靠近装药，爆炸压力越高，随着距 离增大，峰值压力显著降低，且初始下降速 率很快，后阶段下降缓慢；与空气不耦合装 药相比，岩石中爆炸应力场强度高，峰值压 力要高出30％~40％左右；
炸药爆炸能量释放与控制、不同爆破参数条件下
3 岩体破坏与移动效应
爆破扰动和采动荷载作用下大断面巷道早、后期锚喷
4 支护与围岩结构力学演化、变形、失稳、破坏特征
5 高性能锚喷支护结构体增强、抗冲击机理
2.煤矿爆破技术进展
2.煤矿爆破技术研究进展
（1）巷道掘进超前地质保障和围岩状况诊断关键理论与技术
可实现长时间延期；
在高安全雷管技术中实现使用细单芯延期结构进行延期，
建立了将延期纤维应用于高安全雷管的技术体系；
研发了适用于被细单芯延期体引燃的激发药配方，并对
其感度和相容性进行了测试；
将高精度细单芯延期体与传统 雷管技术相结合，初步研究了
这两种技术结合的可行性、实 现方法、工艺参数。
2.煤矿爆破技术研究进展
特征
三维数据体
爆破影响空间范围
三维效果表达
2.煤矿爆破技术研究进展
▪ 通过构建井下巷道掘进超前探测地质模型，进行巷道掘进工 作面跨 孔震波CT探测理论、反演方法研究，对比孔间直射 线跟踪不同反演方法的特点，以及地震波偏移成像特征。
跨孔观测系统
CT地质 模型
不同反演 方法结果
2.煤矿爆破技术研究进展
▪ 讨论瞬变电磁超前探测井下干扰条件，高精度数据采集以及全 程视电阻率计算方法等内容，提高对巷道周边地质构造及其含 水条件的判断准确率，为大断面巷道掘进提供地质保障。
从视电阻率与瞬变场的对应 关系分析，确定选择磁场计 算全程视电阻率值，推出全 空间斜阶跃全程视电阻率的 计算公式
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