提高含水煤层的顶板拉沟的爆破质量

提高含水煤层的顶板拉沟的爆破质量

王继社  安鹏  王德华  程建兵 王涛  盛天星

  （新疆中岩恒泰爆破工程有限公司  新疆乌鲁木齐  830054） 

摘要：在含水煤层的开采过程中，顶板拉沟爆破是确保巷道稳定性和矿井安全生产的重要环节。针对含水煤层的钻孔爆破质量问题，本文旨在探讨如何通过优化爆破设计和技术手段，提升顶板拉沟爆破的质量，以降低顶板垮塌的风险，从而保障矿山的安全高效生产。

关键词：含水煤层，爆破，稳定性，顶板

引言

爆破技术在多个行业中得到了广泛应用。特别是在采矿领域，爆破是处理坚硬岩石的一种关键方法，尤其在露天矿中，这种技术对于高效地开采高壁岩石至关重要[1-3]。改进露天爆破工艺不仅有助于控制生产成本，还能优化大型机械的工作环境[4]。以往，露天煤矿表面爆破的设计高度依赖于个人经验和反复的现场试验来确定适当的爆炸力量，以符合安全标准并适应设备的需求[5]。尽管引入了统计工具来评估爆破装载、运输以及岩石破碎的效率，这些方法仍然需要依靠主观判断来评估爆破的效果，并且需要通过实验来最终确认爆破参数[6]。然而，随着对岩石爆破力学理解的加深以及更精确的爆破能量测量方法的开发，传统的爆破方式正在被新的技术所替代[7]。这些新技术考虑了炸药的能量输出、岩石破裂的物理过程以及岩石的运动特性。本文将探讨露天煤矿爆破技术的当前状况及其效果的影响因素，并针对露天煤矿的现状和预期的行业趋势提供改进建议。

1 爆破技术发展现状

1.1精细化

随着社会分工的不断细化和专业化，露天煤矿的爆破作业也步入了精密化的新阶段。精密化爆破的目标是通过精确计算炸药用量、优化爆破布局设计以及细致规划爆破流程，从而更好地管理和调控爆破能量的释放以及媒介物质在抛掷过程中的受损情况[8]。相比传统的爆破方法，精密化爆破能够提供更高的控制精度，使得整个爆破操作更加可靠，可以显著降低由爆破引起的负面效应，同时提升煤矿开采的安全性和经济效益。

1.2绿色化

近年来，公众的环保意识不断提高，露天煤矿的爆破作业也在积极倡导绿色采矿的理念。绿色爆破旨在将资源的有效开发与生态环境保护相融合，力求以最小的环境代价达到最佳的开采效率。这种方法不仅可以优化矿山企业的经济效益，还能减轻其社会影响，从而为露天矿的可持续发展做出贡献。

2 项目情况分析

为了提高对钻孔爆破作业的管理水平，并确保爆破的安全性和质量，项目组对+1915水平面的拉沟区域进行了实地考察，对钻机的性能和钻孔成功率进行了统计分析。在施工过程中，选择了防水型的二号岩石乳化炸药以及数码电子雷管。根据现场调研的结果，制作了质量问题频率表（如表1所示）。

表1水平钻孔爆破质量问题频数统计表

根据质量问题频数统计表绘制饼分图，如图1：

图1问题频数统计表绘制饼分图

从饼状图1中可以看出，填塞质量、钻孔效率和装药工艺是+1915水平面钻孔爆破中的主要问题所在。根据现有的调查数据，这三个方面占到了钻孔爆破质量问题的96%以上。如果能够解决这三项问题中的90%，那么预计钻孔爆破的成功率将能够提升到97%以上。

3 实施对策及措施

3.1 制定对策

为了有效解决水平面钻孔爆破中的质量问题，可以采取以下更为详细的对策：

(1)改进填塞质量：通过增加自动化填塞装置，降低人工操作导致的误差。选取的填塞材料是通过专门设计的，这样使得其化学性能更加稳定，保证其在各种环境因素下都不会产生化学反应，充分保持良好的填充效果。还需要对工作人员定期开展专业知识培训，降低因为工作人员的失误导致的质量的问题。在施工时严格按照标准进行操作，如填塞的厚度标准等，完成相应的标准后需要利用专门的工具进行测量。实施定期的质量监测数据采集，通过数据分析填塞工艺实时情况，以便及时调整相关工艺。

(2)升钻机成孔效率：定期对钻机进行维护保养，确保设备处于最佳工作状态，减少故障停机时间。根据地质条件的变化，灵活调整钻孔参数，例如钻头类型、钻进速度和压力等。加强对操作人员的技术培训，提高他们的专业技能和应急处理能力。采用先进的钻孔技术，比如定向钻孔技术，以提高钻孔的准确性和效率。引入钻孔质量监控系统，实时记录钻孔过程中的参数变化，以便及时发现并解决问题。

(3)优化装药质量：选用高质量的爆破材料，如防水型的二号岩石乳化炸药，并确保其储存条件符合安全要求。使用数码电子雷管，提高起爆的精确性和可靠性。制定详细的装药操作指南，并严格按照规程执行，确保装药量、装药结构符合设计要求。对装药后的炮孔进行复查，确保没有遗漏或错误，以防止爆破失败或事故的发生。建立装药质量反馈机制，通过现场观察和数据分析，不断改进装药方法和技术。

4 效果验证及巩固措施

4.1 爆破施工参数选择与装药计算

本次爆破试验为露天浅孔、中深孔台阶爆破：采用梅花形布孔，爆破网络采用数码电子雷管逐孔逐排起爆防止地震波和个别飞石对周边环境的影响，确保施工的正常和安全。具体各参数计算公式如下：

根据上述公式得到最终的爆破参数如下表：

爆破参数表

4.2 效果验证

为对本文提出的方法效果进行验证，于2022年5月22日，项目部对具有含水煤层的矿场水平钻孔爆破进行了质量检查，检查结果合格率为97.71%，比活动前提高了5.58%，工程施工质量可靠，如表3。

表3 活动后钻孔爆破施工质量效果统计表

图2活动后钻孔爆破施工质量饼分图

图3活动柱状对比图

通过活动后的“钻孔爆破施工质量效果统计表”、“活动后钻孔爆破施工质量饼分图”和“活动柱状对比图”的数据可得：水下钻孔爆破施工质量合格率达到了97.71%，虽未能完全达到目标但也取得了长足的进步，QC活动圆满完成。

4.2 巩固措施

在得到项目部的批准后，决定将以下有效的做法通过技术文件和施工技术措施的形式标准化：确保吊装药过程中药卷的连续性；潜孔钻机的操作必须符合规定要求，并且操作人员应具备足够的技术熟练度；钻屑需满足水孔填塞的标准；合理处理空巷道。这些措施旨在提升作业质量和安全性。

坚持开展班前质量和安全会议，针对具体的施工任务进行质量意识教育，持续提升每位员工的质量责任感。在每一项工序启动之前，制定详尽的检查计划，确保对施工过程中的各个环节进行有效的质量控制。进一步完善工程质量的评估体系，强化质量考核机制，并设立专门的质量奖励基金，表彰那些表现突出的个人或团队，同时对因疏忽大意或未达标准的责任人给予相应的处罚。

5 总结

根据本次项目研究内容及过程分析，QC小组实现了对含水煤层顶板拉沟的钻孔爆破工艺的优化，提高了爆破效果。这次的项目研究让项目成员都获得了丰富的经验，帮助人们在爆破工艺上的优化，提高了项目组成员的创新意识，建立了创新思维模式。本次的含水煤层顶板拉沟质量爆破控制的改善方法研究，为未来的项目中遇到的相似问题提供了一定的解决思路，争取后续的持续改善。

6 参考文献

[1]王桂林,费鸿禄,刘秉轩,等.露天煤矿火区爆破技术现状与趋势[J/OL].煤炭科学技术,1-18[2024-09-05].

[2]周玉军,李振华,李嘉诚.低透气性坚硬煤层联合卸压增透关键技术研究[J/OL].煤炭科学技术,1-10[2024-09-05].

[3]赵贺.24110工作面强制放顶安全管理[J].科技创新与应用,2024,14(24):146-149+154.

[4]韦四江,黄英俊,谭毅,等.多煤层重复采动回采巷道失稳机理与控制技术[J].河南理工大学学报(自然科学版),2024,43(05):1-9.

[5]田文兵.大采高厚坚硬顶板爆破切顶卸压技术的应用研究[J].山东煤炭科技,2023,41(10):32-35+40.

[6]苗宇岐,李琨,辛毅,等.浅埋煤层工作面上隅角低氧隐患形成规律及防治技术[J].煤炭与化工,2023,46(10):127-131+136.

[7]杨日,邢博康,丁小华,等.不耦合装药条件下煤层爆破效应数值模拟研究[J].露天采矿技术,2023,38(05):44-47.

[8]李东印,邝云锋,王伸,等.综放面停采线厚硬顶板爆破切顶护巷技术研究与应用[J].矿业研究与开发,2023,43(09):105-112.