立井冻结段及特殊地层爆破技术研究

摘要

随着煤炭资源的开发利用，目前我国大多矿井都进入了深部开采阶段，因此目前在建的矿井，都需要把井筒建的很深，以确保深部煤炭资源的开采。井筒的加深使得对立井有了新的技术要求。在较厚冲积层和涌水量较大的岩层中进行立井凿井的施工技术一般采取冻结法，该法的优点是安全性好，施工技术成熟，但同时用该方法凿井中也遇到了很多问题，因此关于井筒冻结段及特殊地层的爆破研究是很有意义的。本文的研究内容主要包括:(1)不同岩石性质的研究;(2)爆破器材优化研究;(3)不同地层段爆破参数和施工工艺的优化设计;(4)爆破对井筒和冻结系统安全影响的测试和观测。
　　通过理论分析、实验室测试和现场试验得到如下结论:
　　(1)水胶炸药低温爆炸性能明显低于岩石乳化炸药。温度低于-10℃时，岩石水胶炸药失去爆炸性能，完全拒爆，二级和三级煤矿许用水胶炸药爆炸性能下降，并在-15℃到-10℃范围内爆速稳定;岩石乳化炸药在-20℃范围内爆炸性能稳定。
　　(2)根据立井冻结层爆破特点，在无瓦斯区可以选择抗冻性能好，爆炸威力大的岩石乳化炸药;在有瓦斯以及瓦斯浓度高的地区选择相应级别的煤矿许用炸药，例如二级煤矿许用水胶炸药和三级煤矿许用水胶炸药，但使用温度不能低于-20℃[1]。由于这种煤矿型炸药的威力有限，可以根据断面情况，调整孔网参数，提高炸药单耗。
　　(3)煤矿井下爆破作业中所使用的毫秒延期电雷管为1～5段。为了提高爆破效果，在井筒掘进无瓦斯段也可以选用导爆管雷管。
　　(4)掏槽方式宜采用二阶直眼掏槽，为了提高掏槽效果，应增加掏槽炮孔的装药量。
　　(5)周边眼距冻结管的距离不得小于1.2m。在施工中要根据冻结管的偏斜情况，来调整周边眼的位置，控制好周边眼的装药量[2]。为了提高成型质量，周边炮孔可以选用较小直径的装药，提高装药的不耦和系数。
　　(6)在注浆基岩段爆破中为了减少爆破飞石的伤害应选择合适的炸药，选用最佳的最小抵抗线和起爆最佳延期时间，施工时均匀垂直布置炮眼，全断面相邻炮眼可间隔采用正向和反向起爆。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容、目标、技术路线

1．3．1 主要研究、试验内容

1．3．2 采用的研究、试验方法和技术路线

1．3．3 预期目标

2 特殊地层中深孔控制爆破理论

2．1 特殊地层控制爆破理论

2．1．1 冻结砾岩控制爆破

2．1．2 冻结段岩石控制爆破

2．2 含水炸药低温起爆性能

2．2．1 水胶炸药的低温性能

2．2．2 乳化炸药的低温性能

2．3 本章小结

3 爆破器材性能测试及优化

3．1 煤矿用爆破器材现状

3．2 乳化炸药和水胶炸药低温爆炸性能测试

3．2．1 实验方法

3．2．2 岩石乳化炸药低温爆炸性能

3．2．3 岩石水胶炸药低温爆炸性能

3．2．4 二级煤矿水胶炸药低温爆炸性能

3．2．5 三级煤矿水胶炸药低温爆炸性能

3．2．5 含水炸药传爆性能的测试

3．3 爆破器材优化

3．3．1 装药方式的选择

3．3．2 炸药品种的选取

3．3．3 雷管的选取

3．4 本章小结

4 冻结段岩石性能测试

4．1 岩石密度的测试

4．2 岩石抗压强度测试

4．3 本章小结

5 冻结基岩段爆破方案设计

5．1 爆破器材的选择

5．2 钻眼机械

5．3 炮眼参数

5．3．1 炮眼深度的确定

5．3．2 炮眼数目和药量的确定

5．3．3 爆破网络设计

5．4 施工方法

5．4．1 凿岩爆破

5．4．2 打眼作业

5．4．3 装药、联线、起爆

5．4．4 出岩

5．4．5 支护

5．5 安全技术措施

5．5．1 炸药管理

5．5．2 打眼

5．5．3 起爆药卷制作

5．5．4 爆破材料的运输

5．5．5 装药、连线、起爆

5．6 避灾路线

5．7 其他

5．8 本章小结

6 爆破对井壁和冻结管影响的观测

6．1 概述

6．2 仪器性能

6．3 爆破振动允许标准

6．4 测试结果

6．5 本章小结

7 注浆基岩段爆破方案设计

7．1 爆破方案设计

7．1．1 钻眼机械

7．1．2 爆破器材的选择

7．1．3 炮眼参数

7．2 本章小结

8 结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果