新时期聚能管辅助深孔松动爆破技术

苏世安(广东中外运久凌储运有限公司，广东 广州 510250)

0 引言

对于煤矿矿区回采工作来讲，受矿区采矿工作面的客观性作业影响，较易催化发生“两帮底鼓”、巷道顶板沉降等问题。且因个别采矿工作面的顶板岩性表现良好，不易“落板”。使得采空区内部悬顶面积只高不下，同样易滋生出瓦斯汇集、瓦斯爆炸、采空区爆燃等风险危机。均不利于采矿人员的生命保障，与中国推崇的安全生产观念背道而驰。对此，在中国社会发展新时期，采矿企业应与时俱进的革新采矿新思想，深度学习、科学应用“聚能管辅助深孔松动爆破”这一前沿性新技术。实现对传统爆破技术装药效率低、危险性高等缺陷不足的针对性弥补，确保矿区采矿工作安全、有序推进。

1 聚能管爆破断裂悬臂梁技术

“聚能管”的制作以PVC材料为主，两侧均特设了“V型”聚能穴，便于“药卷”一次成功放置于管内。并搭配不耦合的多元性装药方法，即可在爆炸后，将临近聚能穴的能量加以聚集向其轴线方向移动。随之产生一股具备高密度、高压力、高速度特性的射流，生成极大的爆破能量，保证爆破工作落实效果。此外，这种“射流”还可“追踪”孔隙，向其内部延伸，随即伴生出定向裂缝。而突出性技术特点有以下三方面：

一是随深孔爆破衍生出的爆轰波能够趋向聚能槽，实现炸药自体势能、动能向高能、高速射流转换，完成悬臂梁附近岩石的有效切割；

二是射流能够在孔壁中形成约7 000 MPa压力，远超岩石抗压、抗拉强度。且邻近的“炮孔”能够互相起到“临空面”作用，通过承载压缩波，整合为稀疏波，促使岩石破断；

三是处于炮孔准静态气体不断膨胀的状态下，在两炮孔连线中，静态压力将产生较大拉力，导致岩石裂缝逐步加深。

2 工程概况

以“吕家坨矿6574工作面”的爆破举例，因受顶板冒落影响，造成悬臂梁主体架构破损，导致“6574工作面”内部金属支架结构形变严重。且巷道变窄，制约了工作面矿产资源的正常回采[1]。经研究、比较后，将采用聚能管承载乳化炸药，进行深孔爆破的工作措施，安全处理悬臂梁。

3 炮眼部署及聚能管装药

3.1 炮眼部署

在“6574工作面”皮带巷道指定的转载机头外部10 m位置，采用“向外打眼”“单排眼”的作业方法，顺巷道方向以1.2 m间距、7.5 m眼深的单位排列炮眼。而开孔位置需位于巷道顶层正中间，与“下帮”的夹角约呈17°，终孔位置则设置在泥岩层。规定响炮在12个眼以下，且封泥厚度需超出2.5 m。并使用“三级煤矿”标准化乳化炸药及“毫秒延期”规格的电雷管。正向装药，践行“一次装药、一起起爆。”

3.2 聚能管装药

为确保爆破效果能够契合预期设想，聚能管装药工作需注重以下五项要点：

一是运用聚能管，向钻孔投放3 000 g炸药。具体来讲，应用4个爆破专用雷管，并规定聚能管规模长度均为2 m，保证各个钻孔皆以2根聚能管为单位以及管体并排排列，将炸药逐一放置其中；

二是炸药两端均需布置在限位装置内，规避“炸药滑动”等问题发生。并通过连接管，完成2根聚能管的有机衔接。在此间，需将雷管脚线穿插于连接管内，再导入聚能管，与下一根邻近的聚能管中的雷管等待衔接。而在衔接工作中，应强调聚能管间的衔接紧密性、牢固性，可使用电工胶带等辅助工具加固；

三是可在聚能管衔接安装工作中应用“泡沫定位块”加以辅佐，继而在固定管体定位位置的基础上，“抵抗”管体装置的主体重力，防止孔内的装置脱落等现象出现。而为了避免定位块掉落，也可利用电工胶带将其缠绕固定；

四是聚能管的内置雷管需采用“并联”的衔接形式完成有机连接，进而保障起爆的雷管均处于同一段节；

五是向钻孔投放聚能管时，应着重强调聚能槽与工作面巷道走向的趋向性、一致性。

4 聚能管辅助深孔松动爆破技术的应用效果分析

4.1 技术效果

4.1.1 缩短装药用时

在以往作业中，“6754工作面”巷道的深孔爆破通常应用常规装药的作业模式，因炮眼的水平垂直特性，导致炮眼投放炸药的工作难度较大，单个炮眼的送药卷—安置雷管—封泥这一系列准备工作就需消耗30 min。而利用“聚能管辅助深孔松动爆破”新技术后，仅需将雷管、炸药放置于聚能管中，在完成装置后投放于炮眼内即可。同时，因具备定位块的固定作用，已投放到位的聚能管不具备再次从炮眼中掉落的可能性，可实现反复送药工作时间的节省。承载新技术的单个炮眼装药时间可稳定在7 min左右，促使装药用时达到了4倍节省的目标，可侧面强化工作面爆破效率。

4.1.2 加强爆破成效

对于传统深孔松动的矿区爆破工作形式来讲，炸药在充分爆炸后衍生的爆轰波的形态较为分散，呈现出向四周分散的情况，且炮眼同样会被“炸粉碎”，无法有效观测到岩石裂缝。而在“聚能管爆破”技术操作后，因爆轰波可承载聚能管特有的聚能槽完成发散，能够伴生出高能、高强度的爆破射流。所以，比较传统爆破技术，“聚能管爆破”技术的爆轰波更为集中，且“威力”更强，可实现岩石的切割成缝，产生1～2 cm的岩石缝隙[2]。随后运用钻孔专用探测仪，即可清晰观测到由爆破作用伴生出的工作面岩石裂缝。

4.1.3 降低巷道压力

为精准、及时的检测到经过“聚能管爆破”后的工作面巷道主体受压情况的变化态势，在“6754工作面”巷道中科学增设了压力测量设备，测量信息数据如表1所示。通过深度分析监测结果可发现，在完成“聚能管爆破”作业后，巷道受压实现了逐步降低。

表1 巷道压力监测对比数据表

4.1.4 减少巷道维护作业量

“6754工作面”巷道在未开展爆破工作前，因需负担悬臂梁的主体压力，致使巷道主体发生严重形变，拱形支护同样受损。为确保巷道主体结构安全，需在工作面向外修建约200架的架棚，支撑巷道结构。而在经过“聚能管爆破”处理后，巷道形变问题得到了显著改善，仅需简单维护即可保证采矿工人日常矿产资源开采工作的有序进行，切实减少了工作面巷道的维护工作量。

4.2 收益效果

利用“聚能管爆破”技术处理悬臂梁，除了可加强爆破工作落实效率外，还能够提高采矿企业实际生产利润。细致计算后可知，“聚能管爆破”的各个炮眼需消耗2根聚能管，每一炮眼需由8个钻孔支持。由此一来，在爆破材料市场单价小幅升降的前提下，每一炮眼的布置需使用的聚能管价格约为300元。而减少爆破人员配置的人工成本，以及节约大炮眼间隔费用共计在550元左右，则使用新技术的每一炮眼可实现约250元的节省，能够为采矿企业每年节约约7.3万元的矿产资源开采成本[3]。且爆破效果表现优异，可减少巷道养护作业量、长期保持巷道稳定性。能够降低采矿工程推进成本的投入，侧面提升采矿企业运营利润。

5 结语

综上所述，处于中国社会发展新时期，采矿领域应积极承担起为社会建设持续、稳定供应煤矿资源的使命责任，促进中国社会早日收获发展新成就。对此，采矿企业应及时摒弃传统“利益为上”的作业思想，强调人本理念这一根本生产原则的严格秉持，突出矿产资源开采工作推进的安全性。并积极引进“聚能管辅助深孔松动爆破”这种先进性技术，在全面增强矿区爆破安全的基础上，切实缩短爆破装药用时，减少巷道后续维护及维修的实际作业量，提高矿产资源开采规模。整体优化矿区工作面爆破工作的落实效果，多角度发挥技术应用的积极性价值。保障采矿企业运营收益的最大化获取，为中国采矿领域长远发展筑牢有力基础。