采用靜力破碎法破井壁新技術(shù)

摘要：靜力破碎劑在西風(fēng)井破井壁過(guò)程中的應(yīng)用，施工方法、施工工藝及技術(shù)要求。采用靜力破碎劑破井壁使工程具有突破性的進(jìn)展，消除了施工中的難題和安全威脅，使井壁在無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪聲、無(wú)飛石和無(wú)毒氣的情況下安全破碎，圓滿的完成了工程。

關(guān)鍵詞：靜力破碎劑 破井壁 膨脹 槽型

潘三礦投產(chǎn)于1992年，西風(fēng)井馬頭門(mén)長(zhǎng)期受地壓、淋水影響，巷道底鼓較快、斷面嚴(yán)重縮小。為了解決西部回風(fēng)問(wèn)題，礦先是對(duì)馬頭門(mén)進(jìn)行臥底，但是此處地鼓較快，采用此方法只能解決短期回風(fēng)問(wèn)題，且多次臥底后對(duì)馬頭門(mén)損壞嚴(yán)重。2009年1月份，經(jīng)集團(tuán)公司批準(zhǔn)施工西風(fēng)井新增回風(fēng)巷（破井壁巷道）解決回風(fēng)問(wèn)題，根據(jù)專家組討論方案，在破井壁時(shí)首選靜力破碎劑進(jìn)行松動(dòng)，然后使用風(fēng)鎬逐漸擴(kuò)大的方法進(jìn)行破井壁。

1 采用控制爆破法破井壁存在的問(wèn)題

1.1 控制爆破法起爆時(shí)的沖擊能量很大，井壁的鋼筋混凝土易產(chǎn)生大量的微裂隙，從而降低了井壁的抗側(cè)壓能力，施工時(shí)風(fēng)險(xiǎn)較大，對(duì)井壁破壞較大，造成井壁安全可靠性極差。

1.2 這種爆破方法存在拋渣現(xiàn)象，由于對(duì)井壁處的通訊、管路等設(shè)施很難保護(hù)，如果采用控制爆破法將對(duì)礦井安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。

由此可見(jiàn)，采用控制爆破法破井壁，不論是在經(jīng)濟(jì)方面還是在安全方面都存在著嚴(yán)重不足之處。但是由于混凝土極其堅(jiān)硬，使用風(fēng)鎬開(kāi)挖混凝土?xí)r施工難度極大。

2 靜力破碎劑使用原理

靜力破碎劑俗稱“膨脹炸藥”，是一種新型破碎材料，依靠本身水化反應(yīng)使晶體變形，產(chǎn)生體積膨脹，從而緩慢和靜靜的將此壓力施加給炮眼壁，由于受到炮眼壁的約束，這種膨脹壓力轉(zhuǎn)化為拉伸應(yīng)力，對(duì)于脆性材料混凝土來(lái)說(shuō)，它的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，所以這種拉伸應(yīng)力作用下容易引起破碎。靜力破碎劑在炮眼中產(chǎn)生的膨脹壓力一般可達(dá)到30～80mpa，而混凝土產(chǎn)生的徑向破碎所需的膨脹壓力一般小于10～20mpa。因此靜力破碎劑可使鋼筋混凝土在無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪聲、無(wú)飛石和無(wú)毒氣的情況下安全破碎。西風(fēng)井新增回風(fēng)巷破井壁過(guò)程中，由于是夏季且在鋼筋混凝土中施工，溫度范圍為25～35℃，選擇卷裝B型靜力破碎劑。靜力破碎劑除了與破碎性能、混凝土含筋量和破碎條件有關(guān)外，還取決于破碎參數(shù)和炮孔的布置。潘三礦西風(fēng)井井壁采用是Φ30mm的螺紋鋼混凝土澆灌形成。

3 靜力破碎劑在破井壁中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程簡(jiǎn)介

西風(fēng)井新增回風(fēng)巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度30m，其中35°上山21.5m，上平巷8.5m。巷道采用雙層支護(hù)，第一層為錨（索）網(wǎng)噴支護(hù)，巷道為馬蹄形狀，凈寬×凈高=5000×5000mm；第二層為加固層，采用澆筑混凝土碹，加固厚度為500mm，加固后巷道斷面為凈寬×凈高=4000×4000mm，其中上平巷為直徑4000mm的圓形狀。

西風(fēng)井井壁厚度為975mm，分為2層，外壁厚度為700mm，內(nèi)壁為275mm。全部采用鋼筋混凝土澆灌而成，內(nèi)、外采用Φ30mm螺紋鋼橫豎向交叉環(huán)繞布置，其中橫向間距為150mm，豎向?yàn)?00mm。

3.2 使用過(guò)程及方法

在初始幾次試驗(yàn)過(guò)程中，效果不理想，施工過(guò)程中遇到了難題，主要是靜力破碎劑易噴孔，使用幾次混凝土井壁無(wú)破碎跡象。通過(guò)專家組及技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)研、考證，回到地面后又翻閱大量相關(guān)資料，經(jīng)過(guò)討論后認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)操作存在問(wèn)題，主要是：①炮眼布置不對(duì)，施工人員仍按照光面爆破中的炮眼布置，炮眼間距過(guò)大（400～500mm），炮眼排列應(yīng)呈梅花形排列。②現(xiàn)場(chǎng)未布置空眼。③應(yīng)先小范圍開(kāi)一個(gè)槽型狀裂口，然后向四周逐漸開(kāi)大。

針對(duì)以上問(wèn)題，專家組及技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)跟班做試驗(yàn)，按照技術(shù)數(shù)據(jù)及要求施工，實(shí)際破碎效果較好，工程取得了突破性進(jìn)展。

4 靜力破碎劑的現(xiàn)場(chǎng)正確使用方法及結(jié)論

4.1 裝藥前，應(yīng)先將藥卷浸泡在盛水的容器中，直至不發(fā)生氣泡的飽和狀態(tài)位置，一般需4～5min，取出后直接裝入炮眼中，然后用木棍盜實(shí)，再蓋上濕草袋。

4.2 先開(kāi)一個(gè)長(zhǎng)×高=400×400mm的槽型狀裂口，然后向四周逐漸開(kāi)大。

4.3 炮眼的參數(shù)布置（見(jiàn)附圖）。

①孔距：首先采用Φ42mm的鉆頭進(jìn)行打眼，炮眼的孔距根據(jù)公式a=k×d，k為破碎系數(shù)，取值為5；d為炮眼的直徑，即現(xiàn)場(chǎng)孔距取為200mm。

②炮眼排列：炮孔布置成3排，排距通常為孔距的60%～80%，現(xiàn)場(chǎng)取值為150mm，但炮孔必須呈梅花形排列，這樣可是得混凝土破碎時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫，從而極易破碎混凝土并使其破碎成小塊，便于人工清除。

③為了增強(qiáng)破碎效果，分別在上、下兩排孔的相鄰兩孔中增加1個(gè)空孔，不裝藥，增大破碎自由面，實(shí)際破碎效果較好。

④孔深：孔深根據(jù)被破碎體的深度有關(guān)，根據(jù)方案設(shè)計(jì)，先破外層井壁，即現(xiàn)場(chǎng)孔深取值為700mm。

4.4 此工程必須在斜巷及上平巷加固完后，開(kāi)始使用靜力破碎劑進(jìn)行破井壁工作。

4.5 使用靜力破碎劑的注意事項(xiàng)：裝藥前孔內(nèi)巖粉應(yīng)吹干凈，操作人員應(yīng)佩戴防護(hù)鏡。

5 安全、經(jīng)濟(jì)效益

5.1 安全效益：采用靜力破碎劑破井壁降低了對(duì)井壁的破壞強(qiáng)度，消除了施工中帶來(lái)的安全威脅。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益：采用靜力破碎法破井壁，使井壁在無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪聲、無(wú)飛石和無(wú)毒氣的情況下安全破碎，解決了潘三礦西部回風(fēng)難題，風(fēng)井負(fù)壓由此下降了650mpa，風(fēng)量每分鐘增加了1000m3。每年為礦節(jié)約西部回風(fēng)問(wèn)題投入的巷修成本達(dá)3000余萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)：

[1]張貽廣.控制爆破和靜力破碎法的應(yīng)用[J].煤礦安全.1997(04).

[2]姚直書(shū)，榮傳新.采用靜力破碎法開(kāi)切井壁卸壓槽新技術(shù)[J]. 建井技術(shù).2001(04).

[3]榮際凱.侯尚武.靜力破碎劑的原理與應(yīng)用(一)[J].建井技術(shù). 1989(04).

作者簡(jiǎn)介：

作者簡(jiǎn)介：唐義川（1983年-），男，安徽池州人.現(xiàn)在淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三礦生產(chǎn)技術(shù)科、助理工程師、學(xué)士學(xué)位、從事安全生產(chǎn)技術(shù)和管理工作。