大南湖二礦火燒區(qū)巖石臺階穿孔爆破技術(shù)研究

李 超，趙錦生，王 夢，范軍富

（1.國家能源集團(tuán)神華國能大南湖二礦，新疆 哈密 839000；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新 123000）

哈密大南湖二號礦區(qū)范圍內(nèi)存在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ火燒區(qū)。Ⅱ、Ⅲ火燒區(qū)位于礦田東部，Ⅳ火燒區(qū)位于礦田中北部。由于煤層自燃導(dǎo)致煤層上覆巖系及圍巖燒變、烘烤，使變形特性原本塑性的巖石變的性脆易碎，巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體呈片狀、板狀、碎塊狀、楔形、菱形體等。

愈鄰近燃燒煤層的頂板，巖貌顯現(xiàn)為熔融巖，以局部發(fā)育微小的氣孔構(gòu)造為特征?？傮w燒變巖段巖貌以紅色色調(diào)為主，次為淺黃、黃、灰白等雜色。大南湖二礦火燒區(qū)多數(shù)層段巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD為零，火燒區(qū)巖石質(zhì)量以極劣為主，巖體破碎，穩(wěn)固性差。

大南湖二礦由于火燒區(qū)巖體破碎，穩(wěn)固性差，鉆孔成孔率低、爆破效果差。所以，對火燒區(qū)巖石臺階穿孔爆破進(jìn)行研究勢在必行。

1 火燒區(qū)巖石臺階原設(shè)計(jì)爆破效果分析

大南湖二礦原設(shè)計(jì)采用多排垂直深孔微差松動爆破，主炸藥選用銨油炸藥，少數(shù)水孔使用乳化炸藥，起爆藥為2#巖石炸藥，采用銨油炸藥混裝車運(yùn)藥和裝藥，炮孔填塞機(jī)推碴充填炮孔。原設(shè)計(jì)穿孔爆破參數(shù)見表1。

由于火燒區(qū)燒變巖巖體破碎，穩(wěn)固性差等特殊性，致使采用原設(shè)計(jì)穿孔爆破參數(shù)進(jìn)行爆破存在鉆孔成孔率低、爆破裝藥不能按照設(shè)計(jì)進(jìn)行、爆破效果差等問題，使得爆破后大塊率高、出現(xiàn)傘檐、硬幫等問題。原設(shè)計(jì)爆破效果見圖1。

圖1 原設(shè)計(jì)爆破效果圖

2 火燒區(qū)巖石臺階穿孔爆破技術(shù)改進(jìn)研究

露天礦穿孔效果、穿孔效率不僅與剝離臺階巖性有關(guān)，同時(shí)與穿孔設(shè)備類型、性能等有關(guān)。研究將針對原有穿孔設(shè)備及性能進(jìn)行分析，提出有利于提高穿孔成孔率、穿孔效率等設(shè)備改進(jìn)技術(shù)方案。針對火燒區(qū)剝離臺階燒變巖的特殊性，研究優(yōu)化火燒區(qū)剝離臺階穿孔工藝參數(shù)、護(hù)孔方式、護(hù)孔材料，進(jìn)而提高穿孔成孔率。

針對大南湖二礦火燒區(qū)巖石臺階成孔率低的特點(diǎn)，研究火燒區(qū)巖石臺階穿孔設(shè)備采用DNH-ASD-Z06型改進(jìn)鉆機(jī)，鉆孔直徑φ120mm，鉆孔深度5m，改進(jìn)后鉆機(jī)見圖2。

圖2 火燒區(qū)巖石臺階穿孔設(shè)備圖

由于火燒區(qū)燒變巖巖體破碎，穩(wěn)固性差，穿孔時(shí)隨著鉆機(jī)鉆桿提升孔壁坍塌，無法形成正常炮孔進(jìn)行裝藥爆破，鉆進(jìn)過程采用以為膨潤土為主要材料的漿液進(jìn)行護(hù)孔。護(hù)孔材料主要研究了材料的組成、合成后材料黏結(jié)強(qiáng)度、濃度、流動時(shí)間、常溫凝固時(shí)間、材料黏度等。通過現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)取得了良好的效果。

表1 原設(shè)計(jì)穿孔爆破參數(shù)表

露天礦爆破效果與剝離臺階巖性有關(guān)，但合理的穿爆參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆順序，不僅能提高爆破質(zhì)量效果，同時(shí)能降低炸藥單耗。針對火燒區(qū)燒變巖性質(zhì)、穿孔爆破作業(yè)實(shí)際條件，主要進(jìn)行如下研究內(nèi)容。

（1）優(yōu)化現(xiàn)有的穿孔爆破參數(shù)，確定合理的炸藥單耗。

（2）依據(jù)火燒區(qū)燒變巖性質(zhì)、分區(qū)等進(jìn)行裝藥結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（3）起爆位置、起爆順序優(yōu)化。

大南湖二礦穿爆技術(shù)改進(jìn)后，穿孔爆破參數(shù)見表2。

表2 大南湖二礦穿孔爆破改進(jìn)參數(shù)表

采用改進(jìn)后鉆孔設(shè)備、護(hù)孔漿液、改進(jìn)后爆破參數(shù)，提高了火燒區(qū)巖石臺階鉆孔成孔率，爆破效果得到明顯改善。

3 結(jié)論

通過分析火燒區(qū)燒變巖的特性、原設(shè)計(jì)爆破效果、穿孔爆破存在的問題，提出了火燒區(qū)巖石臺階穿孔爆破技術(shù)改進(jìn)的必要性，研究結(jié)論如下。

（1）分析了燒變巖的特殊性，研究了火燒區(qū)巖石臺階穿孔成孔率低的原因，提出了采用小孔徑、護(hù)孔漿液護(hù)孔措施，提高了爆破質(zhì)量。

（2）優(yōu)化了穿孔爆破參數(shù)，改善了爆破效果，為露天礦高效、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)提供了科學(xué)保障。