天然焦爆破工艺的优化

黄贵强

（淮北矿业集团双龙公司，安徽 淮北235047）

天然焦爆破工艺的优化

黄贵强

（淮北矿业集团双龙公司，安徽 淮北235047）

针对矿井工作面天然焦区域爆破困难的情况，总结爆破施工时的主要问题，依据天然焦的物理、化学性质，优化天然焦爆破工艺，着重解决丢炮难题。实践证明，经济效益十分明显，安全效果良好。

共生资源；天然焦；爆破工艺

双龙公司为了充分利用矿产资源，创造更好经济效益，需对井田范围内的天然焦共生资源进行开采。为此，技术人员查阅了大量的历史资料，掌握了矿井天然焦的分布情况。矿井天然焦储量主要分布在Ⅰ3、Ⅰ5、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ7、Ⅰ13、Ⅱ13共7个采区。其中Ⅰ13、Ⅱ13两采区天然焦中岩浆岩穿插严重，而且这两采区均已报废，无法利用。Ⅱ2采区天然焦随煤层开采而垮落，很难利用。经核实，矿井剩余天然焦储量1650万t，可供试开采储量570万t，主要分布在Ⅱ1采区。

1 生产实践中的主要问题及研究方向

经对以往生产实践的分析，总结出矿井在天然焦区域进行爆破作业时的主要问题：天然焦赋存极不稳定，它与煤层的分界面起伏不平，变化较大，给钻眼造成困难，眼位较难控制。火成岩侵蚀无规则性，开钻炮眼时是天然焦，而眼底位置可能是火成岩，炮眼装药量较难控制；药量偏小时，眼底部位坚硬的火成岩不能破碎；药量偏大时，易将采掘工作面支架崩倒、破坏严重。连接炮线时，各个接头裸露在外，因天然焦具有特殊的物理性质，极易造成丢炮现象。天然焦硬度较大，爆破后抛掷的碎块易损坏爆破母线的绝缘层，再次爆破时母线会形成漏电通路，给爆破带来困难。针对以上问题，需了解并掌握天然焦的物理、化学性质，据此优化爆破工艺、制定安全措施。

2 天然焦的物理化学性质和爆破的丢炮现象

天然焦一般呈钢灰色，外观与焦炭相似。它比焦炭密度大、孔隙小，燃点一般高于焦炭和无烟煤。天然焦是在地层的密闭状态下受压，经干馏作用生成的，其内部为多孔结构，略带金属光泽，呈块状。视比重1.45～2.06之间，比重1.60～2.28之间，孔隙率4.9～13%，坚固性系数1.70～2.80，普氏硬度1.6。当煤层因接触变质作用变为天然焦时，分子结构趋于有规则的排列，接近电子导电性质，视电阻率曲线呈低阻、且接近零值。这是天然焦与其它热变质煤相区别的显著持征。在天然焦区域爆破会频繁产生丢炮现象，经初步研究，主要原因可能是天然焦的导电性，能致使整个区域相当于一个大导体，发爆器输出的冲值和峰值较高，而天然焦区域存在的电气分布参数将产生作用，使雷管得到的电能不足，达不到正常起爆所需的能量，从而引起丢炮。简单地说，是因为发爆器输出电流的相当一部分通过电爆网路的各连接处与天然焦之间形成的漏电通路损失，导致雷管得不到发火能量，从而丢炮。

3 结合现场实际，优化天然焦爆破工艺

3.1 Ⅱ519回采工作面

该工作面位于Ⅱ1采区下部，为4号、5号煤层回采的工作面，4号、5号煤层平均总厚4.2 m左右。工作面受岩浆侵蚀影响，煤层顶板局部变质为天然焦，受其影响剩余煤层厚薄不均。回采过程中，要破焦回采，形成煤焦共采状况。对此，调查研究其煤层和天然焦赋存状况及其特性，在生产实践中摸索经验，优化天然焦爆破工艺，初步解决了天然焦区域爆破难题，取得良好效果。

1）布眼方式

由于天然焦具有视电阻率，密度和硬度与煤层相异等物理特性；爆破作业时存在丢炮、雷管早爆等现象，回采中需要保持天然焦的块度。在回采过程中，我们将炮眼布置为三花眼，采用毫秒微差爆破，正常情况下，顶眼布置在距焦下方200 mm左右的煤层中，并将顶眼布置为15°仰角，利用爆破震动落焦，见图1。

图1 布眼方式示意图

2）合理制定装药量

顶眼装药量为0.375 kg/眼，底眼装药量为0.5 kg/眼，若天然焦硬度较大时，根据现场情况补眼装0.25kg炸药震动爆破落焦，见表1。

表1 装药量的参考数据

3）联线及爆破方法：现场采用串联联线法。为避免爆破后的焦块损坏爆破母线的绝缘层，在雷管脚线与爆破母线之间采用过荷线连接，过荷线的长度不得小于10 m，联线工作由爆破工亲自操作，联线前用水洗净双手；雷管脚线与脚线之间、雷管脚线与过荷线之间、过荷线与爆破母线之间的所有连接处，必须用绝缘胶布包裹、外加绝缘套管；各连接处均不得与焦体接触。现场采用毫秒微差爆破法，分组装药，一次起爆为2组。

3.2 Ⅱ510机巷掘进工作面

该工作面位于一水平东二大巷和东大巷交汇向里683m的范围内，东与张怀珠工作面相邻，南至一水平东二大巷和三采区轨道上山保护煤柱，西至小三采区轨道上山保护煤柱，北临Ⅱ510下设计工作面。在掘进过程中遇到天然焦，采取一般的爆破方法时，容易造成丢炮现象。一旦产生丢炮现象，将影响生产进度，并将严重影响人身安全。通过在生产实践中摸索经验，优化天然焦爆破工艺，提高了天然焦区域爆破时的炮眼利用率，取得了良好的效果。

1）布眼方式

掘进过程中遇到天然焦时，因火成岩侵蚀严重，掘进工作面上部通常是硬度高的火成岩，中部是天然焦，底部是较少的煤；有时中部以下全部是天然焦。此时，将掏槽眼布置在中下部硬度较小的天然焦或煤中，首先爆破掏槽眼，增加爆破自由面，再爆破辅助眼和周边眼，见图2。

图2 布眼方式示意图

2）合理制定装药量

掏槽眼装药0.7kg/眼，辅助眼装药0.5 g/眼，周边眼装药0.25kg/眼。装药量数据如表2所示。

表2 装药量的产品数据

3）联线及爆破方法

现场采用串联联线法，为避免爆破后的焦块损坏爆破母线的绝缘层，在雷管脚线与爆破母线之间采用过荷线连接，过荷线的长度不得小于10m，联线工作由爆破工亲自操作，联线前用水洗净双手；雷管脚线与脚线之间、雷管脚线与过荷线之间、过荷线与爆破母线之间的所有连接处，必须用绝缘胶布包裹、外加绝缘套管；各连接处均不得与焦体接触。现场采用毫秒微差爆破法，分次打眼、分次装药、分次爆破；先爆破掏槽眼，再爆破辅助眼和周边眼。

4 优化工艺工作的效果

通过对天然焦爆破工艺的优化，加深了工程技术人员和现场操作人员对天然焦特性的认识，增强了对安全回采天然焦的信心，提高了技术水平，积累了施工经验，创造了良好的经济效益和安全效益。

［1］高尔新，杨仁树.爆破工程［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1997.

［2］黄喜贵.爆破工［M］.北京：煤炭工业出版社，2003.

［3］田雨馥.中国民用爆破器材应用手册［M］.北京：煤炭工业出版社，1997.

Optimization of Natural Coke Blasting Technique

HUANG Gui-qiang
(Shuanglong Co.,Huaibei Mine Group,Huabei Anhui235047)

Main problems in blasting construction in the natural coke areas among the mining faces are summarized.Based on the physical and chemical features of the natural coke,the blasting is optimized and the losing detonators are solved.The practice proves the fair economic benefits and safety effects.

symbiotic resources;natural coke;blasting

TD235.4

A

1672-5050（2010）10-0056-03

2010-07-30

黄贵强（1976—），男，江苏淮安人，大学本科，助理工程师，从事煤矿开采技术工作。

徐树文