采用静力破碎法破井壁新技术

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摘要：静力破碎剂在西风井破井壁过程中的应用，施工方法、施工工艺及技术要求。采用静力破碎剂破井壁使工程具有突破性的进展，消除了施工中的难题和安全威胁，使井壁在无震动、无噪声、无飞石和无毒气的情况下安全破碎，圆满的完成了工程。

关键词：静力破碎剂 破井壁 膨胀 槽型

潘三矿投产于1992年，西风井马头门长期受地压、淋水影响，巷道底鼓较快、断面严重缩小。为了解决西部回风问题，矿先是对马头门进行卧底，但是此处地鼓较快，采用此方法只能解决短期回风问题，且多次卧底后对马头门损坏严重。2009年1月份，经集团公司批准施工西风井新增回风巷（破井壁巷道）解决回风问题，根据专家组讨论方案，在破井壁时首选静力破碎剂进行松动，然后使用风镐逐渐扩大的方法进行破井壁。

1 采用控制爆破法破井壁存在的问题

1.1 控制爆破法起爆时的冲击能量很大，井壁的钢筋混凝土易产生大量的微裂隙，从而降低了井壁的抗侧压能力，施工时风险较大，对井壁破坏较大，造成井壁安全可靠性极差。

1.2 这种爆破方法存在抛渣现象，由于对井壁处的通讯、管路等设施很难保护，如果采用控制爆破法将对矿井安全生产带来严重的后果。

由此可见，采用控制爆破法破井壁，不论是在经济方面还是在安全方面都存在着严重不足之处。但是由于混凝土极其坚硬，使用风镐开挖混凝土时施工难度极大。

2 静力破碎剂使用原理

静力破碎剂俗称“膨胀炸药”，是一种新型破碎材料，依靠本身水化反应使晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢和静静的将此压力施加给炮眼壁，由于受到炮眼壁的约束，这种膨胀压力转化为拉伸应力，对于脆性材料混凝土来说，它的抗拉强度远远小于抗压强度，所以这种拉伸应力作用下容易引起破碎。静力破碎剂在炮眼中产生的膨胀压力一般可达到30～80mpa，而混凝土产生的径向破碎所需的膨胀压力一般小于10～20mpa。因此静力破碎剂可使钢筋混凝土在无震动、无噪声、无飞石和无毒气的情况下安全破碎。西风井新增回风巷破井壁过程中，由于是夏季且在钢筋混凝土中施工，温度范围为25～35℃，选择卷装B型静力破碎剂。静力破碎剂除了与破碎性能、混凝土含筋量和破碎条件有关外，还取决于破碎参数和炮孔的布置。潘三矿西风井井壁采用是Φ30mm的螺纹钢混凝土浇灌形成。

3 静力破碎剂在破井壁中的应用实例

3.1 工程简介

西风井新增回风巷设计长度30m，其中35°上山21.5m，上平巷8.5m。巷道采用双层支护，第一层为锚（索）网喷支护，巷道为马蹄形状，净宽×净高=5000×5000mm；第二层为加固层，采用浇筑混凝土碹，加固厚度为500mm，加固后巷道断面为净宽×净高=4000×4000mm，其中上平巷为直径4000mm的圆形状。

西风井井壁厚度为975mm，分为2层，外壁厚度为700mm，内壁为275mm。全部采用钢筋混凝土浇灌而成，内、外采用Φ30mm螺纹钢横竖向交叉环绕布置，其中横向间距为150mm，竖向为300mm。

3.2 使用过程及方法

在初始几次试验过程中，效果不理想，施工过程中遇到了难题，主要是静力破碎剂易喷孔，使用几次混凝土井壁无破碎迹象。通过专家组及技术人员对现场实际调研、考证，回到地面后又翻阅大量相关资料，经过讨论后认为现场操作存在问题，主要是：①炮眼布置不对，施工人员仍按照光面爆破中的炮眼布置，炮眼间距过大（400～500mm），炮眼排列应呈梅花形排列。②现场未布置空眼。③应先小范围开一个槽型状裂口，然后向四周逐渐开大。

针对以上问题，专家组及技术人员现场跟班做试验，按照技术数据及要求施工，实际破碎效果较好，工程取得了突破性进展。

4 静力破碎剂的现场正确使用方法及结论

4.1 装药前，应先将药卷浸泡在盛水的容器中，直至不发生气泡的饱和状态位置，一般需4～5min，取出后直接装入炮眼中，然后用木棍盗实，再盖上湿草袋。

4.2 先开一个长×高=400×400mm的槽型状裂口，然后向四周逐渐开大。

4.3 炮眼的参数布置（见附图）。

①孔距：首先采用Φ42mm的钻头进行打眼，炮眼的孔距根据公式a=k×d，k为破碎系数，取值为5；d为炮眼的直径，即现场孔距取为200mm。

②炮眼排列：炮孔布置成3排，排距通常为孔距的60%～80%，现场取值为150mm，但炮孔必须呈梅花形排列，这样可是得混凝土破碎时产生不规则的裂缝，从而极易破碎混凝土并使其破碎成小块，便于人工清除。

③为了增强破碎效果，分别在上、下两排孔的相邻两孔中增加1个空孔，不装药，增大破碎自由面，实际破碎效果较好。

④孔深：孔深根据被破碎体的深度有关，根据方案设计，先破外层井壁，即现场孔深取值为700mm。

4.4 此工程必须在斜巷及上平巷加固完后，开始使用静力破碎剂进行破井壁工作。

4.5 使用静力破碎剂的注意事项：装药前孔内岩粉应吹干净，操作人员应佩戴防护镜。

5 安全、经济效益

5.1 安全效益：采用静力破碎剂破井壁降低了对井壁的破坏强度，消除了施工中带来的安全威胁。

5.2 经济效益：采用静力破碎法破井壁，使井壁在无震动、无噪声、无飞石和无毒气的情况下安全破碎，解决了潘三矿西部回风难题，风井负压由此下降了650mpa，风量每分钟增加了1000m3。每年为矿节约西部回风问题投入的巷修成本达3000余万元。

参考文献：

[1]张贻广.控制爆破和静力破碎法的应用[J].煤矿安全.1997(04).

[2]姚直书，荣传新.采用静力破碎法开切井壁卸压槽新技术[J]. 建井技术.2001(04).

[3]荣际凯.侯尚武.静力破碎剂的原理与应用(一)[J].建井技术. 1989(04).

作者简介：

作者简介：唐义川（1983年-），男，安徽池州人.现在淮南矿业集团潘三矿生产技术科、助理工程师、学士学位、从事安全生产技术和管理工作。