降低掘进工作面炸药消耗量的探讨

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摘要：本文分析了某煤矿主斜井掘进工作面乳化炸药实际消耗量与定额值间出现差距的原因，结合实际提出了降低该斜井掘进炸药消耗量的措施，可供工程技术人员编制作业规程和矿井定额管理时参考。

关键词：炸药消耗量；爆力；炮眼数目；间隙；计算公式

中图分类号： TJ55 文献标识码： A

1 工作面概况

某煤矿主斜井布置在二叠纪阳兴统茅口灰岩中，坡度，巷道左侧安装胶带输送机，右侧安装吊挂人车装置，采用三心拱形断面形状，其掘进断面，巷道掘进宽度，自巷道底板算起的巷道墙高，锚喷支护。该主斜井掘进工作面采用钻爆法施工，2台风钻同时钻眼，楔形掏槽，三级煤矿许用乳化炸药爆破破岩，其掘进循环进度。

2 炸药爆力系数及三级煤矿许用乳化炸药消耗量计算

按照《岩石分类表》［1］分类，该掘进工作面围岩普氏系数，经查阅《煤炭建设井巷工程消耗量定额（2007基价）》（以下简称《定额》），该巷道掘进施工炸药消耗量为。由于《定额》所指炸药是指爆力为的硝铵炸药，因此，需经调整才能得到三级煤矿许用乳化炸药的消耗量定额。可按下列炸药爆力系数公式［1］调整定额炸药用量：

炸药爆力系数：

式中――调整后定额炸药用量，；

――调整后定额炸药用量，；

――单位炸药消耗量，取；

――炸药爆力系数；

――定额采用硝铵炸药的爆力，；

――施工采用炸药爆力，取。

该主斜井掘进工作面每循环炸药消耗量由下列公式［2］计算：

式中――每循环炸药消耗量，；

――单位炸药消耗量，取；

――爆落岩石体积，；

――巷道掘进面积，取；

――掘进循环进度，取。

3定额值与实际值的比较及原因分析

胶带输送机斜井掘进工作面每一循环实际使用炸药量大都在以上，与换算后的定额值相比较，是有差距的，其原因分析如下；

（1）炮眼数目少，单孔炸药使用量大。茶园煤矿主斜井围岩坚硬，钻眼时间长，为省时，施工中图尽可能减少炮眼数目。

根据《煤矿井巷工程施工规范》（）的要求，岩巷掘进应采用光面爆破，循环炮眼数目按光面爆破要求由下列计算公式［3］进行估算：

（个）

式中――炮眼总数；

――单位炸药消耗量，取；

――巷道掘进断面积，取；

――炮眼利用率，取；

――每个药卷的长度，取；

――装药系数，为炮眼里的装药长度对眼长度之比，取；

――每个药卷的质量，取；

――巷道断面形状系数，拱形断面取；

――巷道断面掘进宽度，取；

――周边眼平均眼距，取；

――周边眼每米长装药量，按照《煤矿井巷工程施工规范》（）表的规定取（按采用2#岩石硝铵炸药计），比照炸药爆力系数公式换算为三级煤矿许用乳化炸药的。

理论计算每循环应布置炮眼个，实际一般布置个到个，少打个到个的炮眼，而为保证爆破效果，则采用减少炮眼数目，增加单个炮眼装药量的办法，造成炸药消耗量的增加。

（2）炮眼眼孔直径与药卷直径间的孔径差过大。所采用的乳化炸药药卷直径为，而钻眼施工的钻头则采用直径为的钻头，二者配合，使得炸药药卷与炮眼孔壁间的间隙过大，爆破效果不佳，还有可能造成长柱状装药传爆中断的间隙效应。

（3）钻眼不容易准确。采用斜眼掏槽方式，钻眼的角度在空间上难以掌握，要求钻工具有较熟练的技术水平；多台钻机作业时互相干扰较大［4］。

4降低炸药消耗量的措施

（1）增加炮眼数目

现场要确保断面施工炮眼数达到设计要求，增加爆破自由面数，可使岩石破碎更加容易，降低单孔炸药使用量，从而减少炸药总使用量。

（2）优化炮眼直径与药卷直径之间的间隙值

炮眼直径与药卷直径之间的间隙值过大会造成炸药爆炸产生的爆轰气体作用于药卷周围的岩壁上的压力减小，不能取得更好的破碎效果。假设炮眼和药卷是一个标准圆柱体，爆破作业时，炮眼封泥与药卷之间、药卷与药卷之间、药卷与炮眼底之间没有间隙，根据圆面积公式、圆柱体体积以及玻意耳定律：“质量一定的气体，在温度不变的情况下，体积与压强成反比，它们的乘积为一常量，，的值由气体的质量和温度决定”［5］，得到如下公式：

式中――炸药爆炸产生的爆轰气体作用于药卷周围的岩壁上的压强；

――炸药爆炸产生的爆轰气体体积；

――由气体的质量和温度决定的一常量；

――炮眼半径；

――炸药药卷半径；

――装药长度。

在相同的炮眼内，所装炸药型号、质量、长度不变，炸药爆炸时产生的气体质量和温度不变，所以常量的值一定。由式知与之差越小，炸药爆炸产生的爆轰气体作用于药卷周围的岩壁上的压强越大。依据《凿岩用硬质合金钎头》（）中1的规定和《乳化炸药》（）中7.2.1.1的规定，凿岩用硬质合金钎头直径，乳化炸药外径或。

设，＞，∈[]，∈xy。当的值最小，的值越接近于时，的值越小，即，，。

（3）提高打眼准确性

准确打眼是楔形掏槽取得良好爆破效果的关键。可采用可调式楔形眼导向装置［6］，解决楔形掏槽眼定向问题，实现准确打眼，提高循环进尺，从而降低每米炸药消耗量。

参考文献：

［1］中煤建协字〔2007〕90号，煤炭建设井巷工程消耗量定额［S］.

［2］史川，况叶.小煤矿采掘技术［M］.北京:农业出版社，1985.

［3］高中山.巷道掘进工作面炮眼数目的确定［J］.阜新矿业学院学报，1987,6（2）：73～78.

［4］高全臣等.煤矿爆破实用手册［M］.北京:煤炭工业出版社，2008.

［5］石门，冯祥，田晓菲.分子力学［M］.呼和浩特:远方出版社，2005.

［6］涂建山.可调式楔形眼导向装置.中国.发明.200720142357［P］.2008-04-23.

作者简介：蒋有义（1984-），男，汉族，重庆荣昌人，助理工程师，采矿工程专业本科学历，2008年毕业于重庆大学，现在重庆市南川区水江煤矿有限责任公司从事采矿技术工作.