别矿台阶岩与煤同爆技术研究与实践

郭春阳,张 力，牛国庭，池恩安,3，孟庆浩

(1.保利新联爆破工程集团有限公司，贵阳 550025；2.贵州省公安厅，贵阳 550025；3.保利久联控股集团有限责任公司，贵阳 550025)

长期以来，岩与煤同爆技术较少应用于工程实践，一是缺少相关理论、工程案例、技术经验支撑；二是爆破设计与施工操作需满足一定的精细度，否则易增大煤的贫化；三是岩与煤同爆多适用于多煤层、揭岩露煤等地况条件。神华新疆某露天煤矿非主采区的薄煤层区域结合数码电子雷管和爆破设计软件实现岩与煤同爆[1]；霍林河煤田采用岩与煤同爆方案实现了多煤层复杂地质条件下高效开采；林河南露天矿岩与煤混穿、混爆解决了急倾斜煤层开采难题；平朔安家岭露天煤矿通过岩与煤同爆技术缩短了生产周期。露天多煤层复杂地质、揭岩露煤等工况下，岩与煤同爆技术有较强的专用性。

为患者进行治疗后,甲组共有17例被治愈,4例显效,2例有效,1例无效病例,临床中的有效率是95.8%,乙组共有10例被治愈,6例显效,5例有效,3例无效,临床中有效率是87.5%,两组的有效率存在统计学差异性(P<0.05)。甲组有5例不良反应,发生率是20.8%,乙组有11例不良反应,发生率是45.8%,两组的不良反应率对比存在统计学差异性(P<0.05)。通过减药或处理后,不良反应均消失。

别斯库都克露天煤矿位于哈密市巴里坤县城北西320°方向140 km，属巴里坤县管辖，坑下岩石剥采工程采用爆破破岩—挖掘机采装—矿卡运至排岩场、原煤松动爆破—单斗挖掘机采装—矿卡运至半固定式破碎站联合开采工艺。当前，剥采工程形成12个台阶，其中北帮各台阶岩与煤交接区(约9200 m3)呈三角岩体覆压三角煤体状，岩与煤同爆技术适合用于此地况条件，如图1是三角岩体覆压三角煤体台阶示意图与实图。

1 岩与煤分爆分采

1192台阶K2～K3段岩与煤交接共存区域：长56 m，宽13.5～14 m，台阶高12 m，岩与煤总方量约9200 m3，岩与煤各占50%方量。该区段岩石新鲜，以灰色的中砂岩、细砂岩为主，夹少量粉砂岩、泥岩，整体为钙质胶结，裂隙不甚发育；该区段三角煤体为长焰煤，变质程度较低，抗碎强度为75.0%，呈灰黑色～黑色，沥青光泽，条带状、层状构造，煤质略微坚硬，松动爆破即可开采[2]。该区段岩与煤物理性质如表1所示。

初期，1192台阶K2～K3段采用岩与煤分爆分采工艺，岩与煤在时间和空间上独立设计、两次穿孔、两次爆破，即：岩体钻孔—岩体爆破—岩体采运—煤面扫浮—煤体钻孔—煤体爆破—煤体采装；其特点是工序冗杂、组织协调工作大和剥采周期长。据矿生产统计，1192台阶K2～K3段实施岩与煤分爆分采工艺，炸药使用量3404 kg，平均爆破单耗为0.37 kg/m3，穿孔进尺399 m，岩与煤剥采循环周期17 d，煤的贫化为6.9%；此外，三角煤体呈32°倾斜状，属倾斜煤层，挖掘机在倾斜煤面采装岩石爆块、清理煤面浮石及钻机在斜煤面钻孔等作业过程中存在爬坡困难、设备倾覆等不安全隐患。

2 岩与煤同爆技术

2.1 爆破参数设计

结合表1中岩与煤的物理性质及该矿长期以来积累的爆破经验知：别矿钻孔孔径为120 mm，岩体单孔破碎半径R岩=3.5 m，煤体深孔松动爆破破裂半径R煤=5 m。岩顶板与其毗邻的煤体力学性质差异较大，随三角岩顶板与三角煤体厚度走势变化，岩与煤的孔深随之发生相应变化，由表1中岩与煤物理性质、孔深变化趋势、岩与煤单孔爆破作用范围及爆破主辅关系而将1192台阶K2～K3段岩与煤交接区划分为三个爆破设计、施工区段[3]：A区煤体多、岩体量少，以深孔煤体爆破为主，浅孔岩体爆破为辅，三角岩体厚度为0～3.5 m，煤体厚度为12～8.5 m；B区段煤体、岩体方量相当且均含有深孔、浅孔爆破，岩体、煤体爆破同等重要，岩体厚度为3.5～8.5 m，煤体厚度为8.5～3.5 m；C区段煤体少、岩体多，以深孔岩体爆破为主，煤体不进行爆破，岩石厚度为8.5～12 m，煤体厚度为3.5～0 m。

2.1.1 分区设计孔排距

A区段岩体孔网参数为3 m×3.5 m、3.5 m×3.5 m，通过调节单孔装药量来提高A区岩石浅孔爆破效果；B、C区段岩体以孔深大于孔距、排距且兼顾排距b≤R岩、孔距a≤2R岩为孔排距设计原则[4]，故设计B、C区岩体孔网参数为4 m×3.5 m、5 m×3.5 m、6 m×3.5 m。煤体以42号长焰煤煤为主，其中夹有气煤、不粘煤和弱粘煤，宏观煤组份主要以暗煤为主，丝炭、亮煤次之，煤体可凿性好，松动爆破即可开挖。随三角煤体厚度变化，煤孔深亦相应变化；同理，以孔深大于孔距、排距且兼顾排距b≤R煤、孔距a≤2R煤为设计原则，A区煤体孔网主要有10 m×5 m、8.5 m×5 m；B区煤体孔网参数主要有7 m×5 m，6 m×5 m，5 m×5 m，4 m×5 m；C区煤体厚0～0.35 m，借助煤岩交接线上部岩石透射的爆破压缩应力波和反射拉伸波作用于煤体可产生裂隙1.5～2 m[5-7]，因此不对C区煤体进行爆破。1192台阶K2～K3段岩与煤的孔排距设计如图2所示。

2.1.2 孔排数及前排抵抗线

1.明确规定建设目标。根据经济发展水平和人口数量的差异，在充分利用现有村级办公用房、办公设施的基础上，确定不同的建设标准。加强示范型、标准型便民服务中心创建，到2012年全市502个村级便民服务中心全面完成提档升级，其中三分之二的村(社区)建成示范型便民服务中心，其余达到标准型便民服务中心要求。

基于制造周期计算制造能力，其制造能力为瞬时制造能力在一段时间内的积分，当所选择的时间为24 h时，所有计算数值与基于制造活动的制造能力相等；而当所选择的时间少时，能反映部分瞬时特性。制造能力MC4的过程积分总和为0.864，每次换班时会有短暂间隔、每次单个砂箱振实后会有短暂间隔、每个砂箱的振实过程的制造能力为规律变化的过程。选择的时间为15∶00～18∶00，MC4=0.996，该数值小于因该时间段内，存在一次换班。

临空面岩与煤的运动能量主要受前排抵抗线影响，适当增加煤体临空面抵抗线会显著降低煤的爆破外散能量和缩小抛掷范围；而最小抵抗线方向往往是岩或煤运动速度最快且爆破作用最为聚集的区域，通过调节前排抵抗线来提高岩石爆破效果及控制煤的抛掷[8]，进而减少岩与煤的混杂。1192台阶宽13.5～14 m，由上述岩与煤孔排距可知，岩的排距为3.5 m，煤体的排距为5 m；岩体前排抵抗线w≤R岩，设计岩体前排抵抗线w=3～3.5 m，故上部岩体存在4排炮孔；煤体前排抵抗线w≈R煤，煤体前排抵抗线w=4～5 m，故煤体存在3排炮孔。为防止岩石爆破“气锲”遇煤孔而中止，尽量避免煤孔、岩孔在同一纵、横线上；如出现煤孔与岩孔同位或者就近(0.5 m范围内)的情况，因煤体较岩体而言，煤体爆破效果受孔排距影响小，所以移动煤孔位来形成岩与煤同孔，岩与煤同孔亦可减少钻孔进尺。1192台阶K2～K3段岩与煤孔排数与前排抵抗线如图2所示。

使用测量设备GPS-RTK空间定位，按照梅花形状孔位布设炮孔，并对每个炮孔的位置、深度和孔号等进行记录、存储，利用CASS8.0绘图管理。通过摆设折叠成型的白色编织袋标记钻孔位，并在白色编织袋注明煤孔、岩孔、钻孔深度等信息。钻孔主要技术要求：孔深不超欠±0.3 m，排间距偏移不超±0.4 m，方位角和倾角不超10°；对不合格的炮孔采取补钻、回填、重钻等措施；距孔口中心0.5 m范围钻渣、石块清理干净，严防掉入孔内而发生堵孔。如图5所示：GPS-RTK空间定位(a)、利用CASS8.0对孔位绘图管理(b)。

（一）在目前国内绝大多数高校中，专业教师在教学过程中，已然形成了一种思维定式，教师强调知识的传授，与学生缺乏思想和情感的交流，下课后更是难有接触。另外一方面是绝大多数高校对目前的这种现状更是一种“默许”的现状，如何改变专业教师的观念、注入协同育人的理念，如何加强高校对专业教师与思想政治教育工作者协同育人的重视将会是本课题研究的重点难点，任何举措和制度都应得到专业教师的认可和接受才能接地气，才能真正有所改变。

目前大多数全波形算法仅仅基于非饱和波形进行研究，而针对近距离处回波信号幅值过大，超出ADC输入量化范围的波形饱和情况，传统形心算法已不能满足系统要求，造成较大范围的探测盲区.为了减小激光雷达探测盲区，提高算法的精度和鲁棒性，实现激光雷达回波饱和波形高精度时刻提取，本文对脉冲回波信号进行建模，分析形心算法在回波饱和或者幅值过大超出ADC输入量化范围时的误差，在此基础上提出窗宽自适应形心修正算法，对该算法的精度进行仿真，并基于板级实测波形进行验证.

由图2可见，岩体有4排炮孔，煤体有3排炮孔，第二排煤孔与第三排岩孔、最后一排煤孔与最后一排岩孔大致处于一条直线上，可视为一排炮孔来进行网路敷设，合理的岩与煤排间爆破微差延时有助于降低岩与煤混杂，孔底起爆后爆堆积高度适中，松散系数最高[9]；炸药做功推动煤与岩发生强烈相对运动，若排间间歇时间长则易增大煤岩互混程度而造成煤的贫化升高，排间微差延50 ms有助于岩石的破碎和外推；因此上部岩面有5排炮孔为孔底起爆[10]、排间微差延时50 ms逐排起爆，为防止爆破网路损坏，设计双回路网络来保障网路传爆的可靠性。双回路排间微差延时50 ms煤与岩逐排起爆网路，如图3所示。

2.2 岩与煤同爆施工操作

通过严控岩与煤爆破施工操作来实现优良爆破效果，诸如：应用GPS-RTK精确布孔、间隔装药、部分区段钻机见煤粉辄停止钻孔、煤岩交接面上部岩孔预留30～50 cm不允许装放炸药等，岩与煤同爆施工操作要点示意图如下图4所示。

2.2.1 布孔方式与钻孔要点

2.1.3 爆破网路

2.2.2 间隔装药与填塞

岩与煤同爆技术之所以用到间隔装药，一方面通过控制装药量进而减少岩与煤混杂程度，另一方面通过控制装药量提升煤体松动爆破效果、控制煤的抛掷，A区和部分B区煤体中孔深超过5 m的煤孔采用间隔装药。岩与煤同爆实施过程中单孔装药量的多少因孔位而异，每个炮孔承担的爆破方量不同，则炮孔内装填的炸药量不同。别矿煤体松动爆破单耗约为0.15 kg/m3，爆破员在施工过程中，根据煤的孔网参数、单孔承担的爆破松动量来控制间隔长度，间隔材料采用矿区常见易得的柔性编织带。

为降低煤岩交界面下部煤体粉碎程度、增大煤岩混杂程度进而增大煤的贫化，对于B区岩与煤交接面的岩孔，钻凿岩孔时见煤辄停；对煤岩交接面上部的岩孔复填30～50 cm后再进行装药。对于A、B区域煤孔，为了增大煤孔堵塞摩擦力，较少来自药柱顶部的直接压实力，通过阻塞编织袋对上端药柱进行隔离，避免填塞物料混杂在药柱上端而造成乳化炸药不纯，影响爆破效果。

2.3 岩与煤同爆效果

岩与煤同爆方案实施步骤，即：岩与煤穿孔—岩与煤同爆—岩与煤分层采装。1192台阶K2～K3段(约9200 m3)穿-爆-采总施工周期为8 d，穿孔进尺374 m，炸药使用量为2392 kg，爆破单耗为0.26 kg/m3；爆后岩体爆块均匀，符合现场挖掘机采装要求，煤体实现了松动爆破，煤体未发生明显抛掷。岩石采装、扫浮后，利用GPS—RTK测量，CASS8.0方格网土方算法求得保留煤体为4292.9 m3；混杂到岩石爆块而丢失的煤量为：4600-4292.9=307.1 m3，煤的贫化为：(4603-4292.9)/4603×100%=6.7%。图6(a)、(b)分别三角煤体松动开挖方量及开挖现场图貌。

比如，教师可以组织学生参与校内组织的“××演讲大赛”，结合学生的独特优势，让学生相互合作，不断沟通交流，互相讨论稿件的创作以及应该用什么样的语态来进行演讲，从而让学生在此过程中了解团队合作的重要性，并且明确团队合作中应该进行适当的分工，在一定程度上还能够提高学生的人际交往能力。正所谓“世界上没有相同的两片树叶”，每个学生有其独特的观点，这就需要学生学会如何与他人沟通，吸收他人的意见。教师组织的这一个活动，能够有效提高学生的沟通能力、人际交往能力，并且培养学生的合作意识。最重要的是能够促使学生在学校就明确团结的重要性，为学生将来就业奠定基础。

3 结论

1192台阶K2～K3段实施岩与煤同爆分采方案较岩与煤分爆分采工艺而言，避免了挖掘机在斜煤面上清理浮石、钻机钻孔等不安全作业状态，减少一次煤体穿爆作业，减少一次因设备避炮而发生的设备调动；爆破单耗由0.37 kg/m3降至0.27 kg/m3，节省炸药1.01 t，穿孔进尺由399 m降至374 m，煤的贫化由6.9%降至6.7%，总剥采周期由17 d缩短至8 d。

岩与煤同爆技术在多煤层复杂地质、揭岩露煤等工况下有较强的专用性，本文主要通过精心设计爆破参数与严控爆破施工操作来实现岩与煤同爆，然岩与煤同爆分采方案主要偏向于解决具体工程问题，其理论支撑还有待完善。