毫秒爆破案例分析

张雷

摘要：以具体工程实践为背景，在分析了传统瞬发爆破存在问题的基础上，对毫秒爆破方法进行实验研究。通过不断试验，确定了合理的爆破参数，在实际应用中取得了良好的效果，提高了企业经济效益。

关键词：炮采；毫秒爆破；瞬发爆破

在炮采工作面采煤工艺中，最主要的工序是爆破落煤，爆破效果的好坏直接影响着工作面的产量、效率和安全。传统的瞬发爆破存在着劳动强度大、安全性差、落煤效果差、炸药雷管消耗大等缺点，笔者就某矿工程实际特点开展了毫秒爆破实验研究。

一、工程背景

某矿采煤工作面倾斜长在60～100m之间，走向长50～150m，煤层倾角15°～25°，煤层厚度0-3m不等，煤层自燃发火期1～3月，煤层直接顶为黑色砂质灰岩，较为坚硬，老顶为黑色泥页岩，呈鳞片状，极易冒落，煤层直接底为灰白色铝土质泥岩，性软，且遇水膨胀。采煤工作面都是采用爆破落煤，人工攉煤，刮板运输机运输，起初使用的是瞬发电雷管，一次起爆2—3发，炮后占用整个循环相当的时间，而且安全性差、工效低。

二、毫秒爆破落煤原理

（一）产生有效的应力迭加作用

由于爆破间隔时间短，后发药包起爆时，前发药包爆炸在煤体中形成的应力波尚未消失，就会产生应力迭加，因而产生良好的破碎效果。

（二）创造了新的自由面作用

先发药包爆破后已形成爆破漏斗，增添了新的自由面。自由面加剧煤体破碎，这样就可起到提高炮眼利用率和节约炸药的作用。

（三）起到减弱地震波强度的作用

先后药包爆破产生的地震波相互干扰，削弱地震波强度；同时爆破产生的地震波在时间上和空间上都分散了，也使地震波的强度大大降低。

三、毫秒爆破参数的确定

（一）爆破器材的确定

该矿属高沼气矿井，且有瓦斯与煤突出的可能性，为此炸药应选用三级煤矿许用安全炸药。发爆器一般选用MFB一100型发爆器，最大起爆能力为100发，根据该矿顶板情况已足够起爆能力。毫秒雷管选用1—5段合格煤矿许用毫秒電雷管，其延期时间下规格限为87.5ms，上规格限为112.5ms，符合煤矿安全规程所规定的最后一段延期时间不得超过130ms的规定。

（二）爆破参数的确定

1.炮眼布置

以往炮眼布置不管是三排眼还是双排眼，都采用对眼布置，眼位相互不错开，影响爆破效果，经过较长时间实践与试验，总结出新的布置原则是：一般依据采高、硬度和有无夹矸来确定。当采高小于1.5m时，采用三花眼布置；当采高超过1.5m时，采用五花眼布置；当采高在1.6～2m，煤质较软，f =1～1.5时，可采用三花眼布置；当采高在1.6～2m，煤质较硬，f >2时，应采用五花眼布置。

2.炮眼间距和角度的确定

炮眼间距和角度合理与否直接关系到爆破效果的好坏，以往眼间距一般都为1m，实际上增大了打眼工作量、工作时间和材料消耗，而该矿大多数采面煤质较软，从实际情况看可以加大眼距。根据多次试验，确定其炮眼间距1.2～1.4m时较为合适，煤硬取1.2m，煤松取1.4m时效果较好，爆堆集中，爆破装煤率增加。通过对炮眼角度的试验观察，得出合理的角度应是：水平角80°～85°，底眼俯角和顶眼仰角5°～10°，当顶板破碎时顶眼打成平眼。

3.装药量和起爆顺序的确定

装药量以瞬发爆破为基础，通过试验，最后确定为三、二、一，即底眼3节，中眼2节，顶眼1节，但不是千篇一律，主要根据煤体性质来确定。起爆顺序采用斜切起爆，以毫秒雷管段数1～5段依次起爆。这种起爆顺序是前段先爆产生了斜切面，对后段雷管起爆相当于增加了一个应力自由面，爆破效果好，崩老塘煤少，同时对顶板震动也小。

4.一次起爆长度的确定

确定合理的一次起爆长度，主要应考虑顶板状况与运输机能力。经多次试验，确定眼距1.2～1.4 m，装药量采用三、二、一方法，起爆长度6～13 m效果较好。根据试验确定，顶板爆长一般取6.5 m，顶板较好爆长可达13m。该矿工作面配风一般都在450m3/min左右，当一次爆长13m时，自由状态（也称游离状态，存在于煤层或围岩的孔隙、裂缝或空洞中）的甲烷可较快地排出，结合状态（也称吸着状态，存在于煤体内部和固体孔隙的表面上）的甲烷缓慢、持久而均匀地转化自由状态的甲烷放出，对甲烷排放时间和管理影响不大。

四、毫秒爆破的优点

（一）落煤效果好

合理地选择爆破参数，能有效地控制爆堆。由于毫秒爆破先后爆炸炮孔互相撞击，消耗部分能量，减少炸药抛掷方向所做的功，起到了补充破碎作用，有利于支护使用，且不向采空区抛煤。经过试验95%以上的煤炮后落在煤壁和溜子道。缩短了攉煤时间，减轻了工人劳动强度。

（二）安全性好

从根本上解决了“一炮三检制”的难度，放炮次数大大减少，有利于“一炮三检制”的执行和放炮前后的洒水降尘，从根本上消除了瓦斯和煤尘爆炸的隐患。另外，毫秒爆破总延期控制在130ms以内，瓦斯来不及泄出，雷管就全部起爆完毕，在安全上得到了进一步的保证。

（三）降低了炸药、钻头消耗

采用毫秒爆破后，在保证爆破效果前提下，适当加大炮眼间距，减少了装药量，缩短了打眼时间，节省了钻头消耗，起到了降耗提效作用。

（四）缩短了放炮时间，提高了产量与效率。如工作面斜长lOOm，一次爆长lOm，只需放炮10次左右，每次约4分钟，只要40分钟。而以往的瞬发爆破放炮时间要250分钟，毫秒爆破在放炮时间上，只要原来的六分之一，大大缩短了放炮时间。

五、结论

根据安全生产需要，首先在采煤工作面试行毫秒爆破，现场试验方法确定工作面爆破合理参数，具有合理、方便、更适合现场特殊性的特点，经过大量试验分析，获得成功，并加以推广，为矿井安全生产创下了有利条件。现场爆破实验证明，毫秒爆破在深部开采中是完全可以推广使用的，并深受广大职工的欢迎，特别是放炮员的认可。它必将在煤矿安全生产中，尤其是薄煤层或边角煤的回采工作中起到巨大的作用。endprint