煤矿巷道非爆破破岩技术工作报告.doc

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1、煤矿巷道非爆破破岩技术的研究与应用工作报告1.立项背景新河煤矿位于济宁煤田唐口勘探区的西南部边缘，井田中心西距嘉祥县城约7.5km，东距济宁市约10km，北距新327国道4km,旧327公路国道从井田南部边缘通过，该公路向南500m处有兖新铁路，东可通兖州、石臼港与京沪铁路线相接，西可至菏泽、新乡与京九、京广铁路线相通，交通十分方便。本井田以嘉祥支三断层及F13断层与唐口井田为界，西至17层煤露头；南起兖新铁路北侧保安煤柱，北至T19－1与T19－2钻孔连线延长线。井田南北长约5.5km,东西平均宽约1.5km，面积约6.6km2。新河煤矿原隶属

2、于山东里能集团。2008年5月份，通过竞标淄矿集团与里能集团签定了收购合同，并于2008年12月10日正式移交给淄矿集团管理，接管后规划生产能力由原来的45万t/a提高到120万t/a。扩大产能涉及到巷道的扩帮修复，其中重点工程为－240井底车场，－240轨道暗斜井，－400井底车场，－400轨道大巷等巷道的修复。巷道掘进工程需将原有13.65m2的直墙巷道拱顶断面扩大到23.3m2左右。断面扩大面积约9.65m2。所需破除的岩石多为硬度较高的细砂岩、粉砂岩等，传统的机械破除法效率低、劳动强度大，故不适用于新河煤矿的巷道掘进工程。又因审批程序等原

3、因，炸药使用受到限制，炸药爆破法无法得到应用。因此为提高施工效率，缩短巷道掘进工期，新河煤矿与山东科技大学合作，在巷道掘进工程中应用一种非爆破破岩技术——静态爆破法。2.静力破碎剂简介静态爆破是近年来发展迅速的一种破碎岩石和混凝土的新方法，就是利用灌装在炮孔中的静力破碎剂的水化反应，使晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢的产生巨大膨胀压力并施加孔壁，当压力在孔壁上引起的拉应力大于混凝土或岩石的抗压强度时，混凝土或岩石即被破碎解体。2.1静力破碎剂的组成成分静力破碎剂主要由氧化钙（CaO）和无机盐化合物组成（俗称“粉剂”），并加少量有机复合添加剂（俗称

4、“水剂”，分A型，B型两种）以控制水化反应速度。氧化钙与水作用后，生成氢氧化钙:CaO+H2O=Ca(OH)2+64.9千焦2.2静力破碎剂的作用原理6将静力破碎剂与水混合装入岩石或混凝土事先布眼的钻孔内后，被破碎物体就会经历出现裂缝、裂缝传播、裂缝扩大三个过程。灌入混凝土和岩石的钻孔中，可产生50MPa（坚固系数f=15的花岗岩的抗拉强度为2.1~5.7MPa,抗剪强度为5.1~13.5MPa抗压强度为70~200MPa）的膨胀压力，经过一段时间,便可以在无震动、无噪音、无飞石和无毒气情况下把混凝土和岩石破碎、切割。产生膨胀压力的破碎机理见图2

5、-1。图2-1破碎机理含两个自由面的被破碎物体裂缝形成的截面图见图2-2。图2-2两个自由面的被破碎形成的截面图通过布置钻孔的孔距、孔深和倾度可以确定裂缝的方向见图2-3。图2-3布置钻孔的孔距、孔深和倾度的方向2.3静力破碎剂的性能及特点不同的静力破碎剂因其成份的不同其性能也略有差异，在新河煤矿的巷道掘进工程中使用的是中国矿业大学爆破技术有限公司的“保力特”药卷型静力破碎剂，根据井下环境温度选用的是春秋型静力破碎剂，其主要技术性能及指标见表2-1。表2-1高效无声破碎剂的主要技术性能及指标6型号适用温度(℃)膨胀压(MPa)8h24h48h夏季

6、型35士5≥30≥55≥90春秋型25士5≥20≥45≥60冬季型10士5≥10≥25≥55优点：（1）破碎剂不属于危险物品。因而在购买、运输、保管、使用中，不受任何限制。（2）施工过程安全。不存在炸药爆破时产生的震动、空气冲击波、飞石、噪音、有毒气体和粉尘的危害。（3）施工简单。破碎剂用水拌合后灌入炮孔即可，无须堵塞；不需专业工种。（4）需破则破，需留则留。按照要求，设计适当的参数，可达到有计划地分裂、切割岩石和混凝土的目的。缺点：静力破碎剂使用范围有一定的局限性。与炸药相比，能量不如炸药大，钻孔多，破碎效果受气温及施工人员经验影响较大。在不允

7、许使用爆破方法的环境中，才显露出它的优越性。2.4静力破碎剂的分类静力破碎剂按包装形态、膨胀时间、使用条件等分类。静力破碎剂按其包装形态可分为散装型和药卷型的，按其膨胀时间可分为普通型的和快速型的。按照使用季节分为春秋型、夏季型、冬季型。2.5静力破碎剂的用途静力破碎剂用于混凝土成钢筋混凝土构筑物的拆除，以及各种岩石、如大理石、花岗岩、玉石的开采和切割，成材率提高2~3倍。可与控爆或油压炮相结合，拆除混凝土建筑或破碎岩利。特别适用在不宜采用炸药爆破的场合，进行破碎或拆除作业。2.6静力破碎剂的施工（1）根据被破碎物的材质、结构、形状和破碎要求等因

8、素设计孔径、孔距、孔深等。（2）须按施工环境温度选择合适的高效无声破碎剂型号,不得随意互用。用于破碎钢筋混凝土时,应预先切断部分外围钢筋