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软岩中巷道掘进光面爆破参数的计算分析[2].pdf

软岩中巷道掘进光面爆破参数的计算分析[2]

iafor
2012-06-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《软岩中巷道掘进光面爆破参数的计算分析[2]pdf》,可适用于工程科技领域

文章鳙号:。()Ol一软岩中巷道掘进光面爆破参数的计算分析郭义奎张登龙准南工业学院.安徽准南I淮北P业奠团登司橱庄耀日。安徽难j摘要:根据软岩巷道光面爆破的原则及光{搴机理.对光面爆琥的不偶合指数、药卷直径、光爆周边眼距、炮孔深度、装药量、爆破方式等进行了分析.通过理论推导给出光爆参数的计算方法并同时给出经验参考取值范围.以便相比较选最佳值最后提出几个需说明的问题。关键词:光面爆破软岩巷道装药量参教计算中图分类号:TD.文献标识码:Al引盲随着爆破技术的发展在井巷施工中为了减少围岩的破坏和超挖工作量广泛采用光面爆破技术。然而光面爆破参数的确定目前有理论计算法、模拟试验、现场小型试验以及工程类比法等。但由于现场围岩情况复杂多变.尢论采用哪一种方法均难以取得较理想的效果。为此在实际施工中要根据现场的实际情况以理论计算为依据然后根据实际情况综台研究确定光爆参数。由于光爆巷遭成形规整符合设计轮廓.不产生或很少产生爆震裂隙.新岩面保持原有稳定性岩体承载力不致下降因而可有效地保证施工安全.为快速施工创造了条件.所以特别在松软岩层巾更能显示其作用因此就软岩巷道光爆参数的计算取值做一阐述以供参考。参数计算及取值范围.炮孔长度L及直径d厨边孔长度及直经一般与掏槽眼辅助眼共同根据施工条件和施工要求所确定的循环进度眼径相一致。软岩巷道施工应采用短段掘支作业.周边孔采用单段空气柱式装药其孔深一般也应为.~.in。.不偶合装药结构的确定日前较为成功的光面爆破装药结构理论是不偶合装药理论包括径向间隙不偶合和轴向长度不偶合装药而后者又通常称为软垫层装药结构不偶合介质多为空气或水等。炮孔装药爆轰后高温高压的爆生气体迅速膨涨首先压缩软垫层.在软垫层中激起冲击波并沿炮iL轴向传播。软垫层轴向压缩的同时必将产生侧向扩张对L壁产生径向扩张压力。由于软垫层介质的波阻抗值相对岩石要小因此爆炸冲击波在软垫层中得到了缓冲压力降低从而消除或减少了孔壁岩石的压缩性破碎再者软垫层的存在延长厂爆生气体在炮孔中的膨胀时间即延长了爆生气体准静压力的作用时间为炮孔间贯通裂缝的充分形成创造了有利条件。而对于下部软垫层装药结构而言轴向冲击波在孔底岩石界面的反射和透射叉增大了孔底压力.从而增强了孔底岩石的破坏提高了爆破效率。分析表明采用软垫层装药结构能够获得较好的光面爆破效果、是一种较为理想的光爆装药形式这也已为实践所证明。为了获得较为理想的光面爆破效果在确定软垫层装药结构参数时就必须从咀下几个方面进行综合考虑。()要保证孔壁岩石不发生压缩性破坏就要求作用于孔壁岩石上的初始压应力低于岩石的抗压强度满足该条件的轴向不偶合系数为:Kp志l繁jl矗)()()要保证炮孔连心线方向上孔壁起裂就要求作用孔壁岩石上的初始拉应力大于岩石的抗拉强度.满足该条件的轴向不偶合系数为:KL<击(警¨纠’㈦()要保证形成孔间贯通裂缝就要求炮孔内爆生气体准静压力有足够长的作用时间。满足该条件的轴向不偶合系数为:收稿日期:作者简介郭义奎t一)t男.鼙徽定远入学十.工程师从事爆破工程的教学、科研t作发表论艾十余箱··.№矿山压力与顶板管理万方数据KI,"C㈦dt'”寿㈦“㈤”㈤式中’..一爆生气体的初始平均压力n临界压力口压力增大系数.取口一~i侧压系数。可取^一∥/(一∥)p是岩石泊松比‰拉应力增大系数K一径向不偶合系数.Kg=d。/dd⋯d分别为炮眼直径和装药直径R岩石的单轴抗{t强度。.装药长度L。及线装药密度q由r空’‘冲击波波面应力远小于煤生气体压力.故作Ⅲ于fL壁上的压力按气体压力计算.爆生气体的初始压/J:P。一}poD()式中P..炸药密度D药卷的爆速。作用在孔擘上的气体压力:PnI等·W。()式中』、炮泥填塞长度r绝热指数。一般可取.~.。岩石在多向应力状态下的抗压强度:R一心l菘知J()式中R。岩石的单轴挤压强度*⋯一重力加速度P..一岩石的密度(、岩石的声速。善岩石的坚固性系数为Ir则R。一fZ为岩石的波阻抗近似计算可取为五≈×g/cm·cm/s代入()式并由PR及()()式得到线装药长度计算公式:L=(锷)Ⅲ(∥)÷·WqL也)线装药密度即线装药集中度为:()吼=华Po.Lb/L()实际中线装药长度应满足:△一等一.~.炮孔装药长度系数和线装药密度q。一~g/m。.周边孔问距E和光爆层厚度Ⅳ厦用边孔密集系数m软岩巷道的光爆应艇周边孔间尽快形成贯穿裂隙使光爆层尽快剥离以减少爆炸作用对围岩的破坏。由于在松软岩层中.爆炸应力波作用可形成的裂隙较稳定岩层中的长只要相邻孔间距适当使应力波形成的裂缝便能够实现相邻孔的贯穿即可有效地限制煤生气体对围岩中裂隙的进一步扩展作用。因此周边孔的间距应小于等于爆炸应力波作用在相邻阿炮fL间形成的径向裂缝的总长度:n一卺【蘑毒而门南吨㈤“一l瓦\蘑≮而』J叫。Ⅷ’式中B为应力波切向拉应力与径向压应力比值若岩石泊松比一取.则Bf三一号并以R。一fPr·C一×岩石单向抗压强度R。一去此.代人得周边眼间距。En·(锷门·也㈣光爆层厚度即周边眼的抵抗可按豪柔公式计算:W一赢()q为周边孔的炸药单耗按下式估算qf。周边眼密集系数:m一彭()实际中.周边眼间距可按其孔径的倍左右选取一般~mm。光爆层厚度应略大于周边孔间距.使周边}L密集系数M=.~.为宜。结语光面爆破效果的好坏在很大程度上取决于其爆破参数的选择是否合理。当炸药性能和装药不偶合系数固定不变时随着岩石坚固性系数增大在光面层眼间距(E)不变时.适当减少炮眼密集系数的同时增加装药集中度但是过度增加装药集中度会使光面爆破眼痕受到破坏。光面爆破效果的好坏还取决于严格按综合确定的爆破参数进行打眼、装药、放炮工作。实践证明:再好的参数选择.如果炮眼打得不准、正、平、齐或装药量过多或过少均达不到预期的爆破效果。此外还必须采用良好的装药结构及起爆间隔时间周边孔装药结构采用反向装药。因为正向装药爆炸能量向孔底集中.对眼底围岩产生的震动破坏较大。周边孔齐发爆时炮眼间形成的贯穿裂隙较长抑制了其它方向裂隙的发育有利于减少炮眼周围裂隙的产生并可形成平整的壁面所以周边眼使用同段雷管同时起爆。炮孔填塞长度也决定着爆生气体的作用时间(下转第页)矿山压力与顶板管理.N..万方数据表实测地表移动变形结果(最大值)参数名称F沉世下沉系数倾斜曲率水平位棒水f变形下沉速度W/nl儿l/mm·mK/mm·mU/m£/⋯my/一·d。.lZlO....O.ii.Zi翟蔷.ztz。em。一。¨。m·()随采深的增加地表移动变形参数减小。()开采深度对地表最大下沉速度和移动持续时间有影响。一般随采深的增加地表下沉速度减小移动更趋缓慢、均匀但移动持续时间较长。()随采深的增加地表移动范围增大地表r沉量减小地表移动盆地趋缓其它各项变形参数值将变小。采深对地表下沉影响的数值模拟研究采用UDEC.o软件对与工作面地表F沉进行了数值模拟。临涣、童亭两矿地质条件基本相似数值模拟中的表土层以及基岩岩性参数参照I临涣矿B一钻孔取地面标高表土层厚m(表土层下限为一m)、煤层倾角为。煤层厚度均为.m。模拟工作面开采下限为rll工作面长m(上限标高为一.m)模拟丁作面开采F限一m工作面长m(卜^限标高为.m)。模拟数据结果处理后如图、图所示对应的其它地表移动变形参数如表。数值模拟结果同样反映了随着采深的增加地表F沉系数及其它各项地表移动变形参数都减小这一基本特征。W/mooo一.s一.W/m..图下沉曲线图图水平位移曲线图室i墼焦塑塑些童整塾奎受堕墨!量杰焦!参敬名称F‰rEt下沉系q数J/黑.兰一.K/黑意:水簏移。怒鬈结论通过对童亭煤矿工作面与临涣煤矿工作面地表观测站的实测以及模拟分析研究得出淮北临涣厚冲积层矿区采深对地表移动变形影响有如下特征:随着采深的增加基岩段厚度逐渐加大地表下沉系数减小地表其它各项变形参数亦减小地表下沉速度减小的同时地表移动持续时间将会变长。参考文献:谢洪彬厚冲积层薄基岩层下采煤地袁移动变形规律口.矿山压力与顶板管理().(上接第页)也就决定了炮孔周围裂隙的扩展程度。因此软岩巷道光爆应选取尽量小的填塞长度可按《煤矿安全规程》规定的充填k度最小值iTlm选取。必须很好的控制光面层眼距(E)与光面层厚度(Ⅳ)这对参数。在整体性好中硬到坚硬岩石中取m一.~】.】裂隙发育破碎或松软岩层时则m一.~.。实践证明:当E不变时Ⅳ过小.爆破时炮眼向自由面方向形成凸凹不平的破裂面Ⅳ过大虽形成裂缝但爆破效果也不好。参考文献:徐颖宗琦.光面爆破软垫层装药结构参数理论分析J.煤炭学报.():lo一£文龙钻服爆破M.北京:煤炭工业出版社..秦明武光面爆破参数设计探讨J.控制爆破l.(专辑):.矿山压力与顶板量理.N‘··万方数据软岩中巷道掘进光面爆破参数的计算分析作者:郭义奎张登龙作者单位:郭义奎(准南工业学院,安徽,准南,)张登龙(准北矿业集团公司杨庄煤矿,安徽,淮北,)刊名:矿山压力与顶板管理英文刊名:GROUNTPRESSUREANDSTRATACONTROL年卷(期):,()被引用次数:次参考文献(条)秦明武光面爆破参数设计探讨(zk)王文龙钻眼爆破徐颖宗琦光面爆破软垫层装药结构参数理论分析期刊论文煤炭学报()引证文献(条)汪学清单仁亮黄宝龙光面爆破技术在破碎的软岩巷道掘进中的应用研究期刊论文爆破()张小康光面爆破技术在软岩巷道掘进中的应用期刊论文山西焦煤科技()本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalksylydbglaspx

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