基于地質(zhì)環(huán)境的放炮研究

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1放炮防護(hù)不當(dāng)帶來的問題

放炮產(chǎn)生的煤矸拋擲物、沖擊波經(jīng)常會(huì)給安全生產(chǎn)帶來很大影響:損壞設(shè)備。放炮拋擲的煤矸、沖擊波損壞的主要是支架各結(jié)構(gòu)部件、工作面內(nèi)鋪設(shè)的各種電器設(shè)備(電纜、電液控操作站、照明燈、載波電話、礦壓監(jiān)測設(shè)備)、管路(液壓、壓風(fēng)、排水)。尤其是電液控元件，如果遭受損壞會(huì)造成支架無法動(dòng)作，甚至整個(gè)電液控系統(tǒng)癱瘓。堆積煤矸。放炮經(jīng)常造成支架內(nèi)、支架前堆積煤矸，造成無法正常生產(chǎn)，需要進(jìn)行人工清掃。拋擲堆積的煤矸主要以直徑10～40mm的矸石為主，同時(shí)作業(yè)地點(diǎn)空間狹小，造成清掃不便，增加了工人勞動(dòng)量。降低開機(jī)率、人員工效。放炮損壞設(shè)備、堆積煤矸，造成作業(yè)環(huán)節(jié)、時(shí)間的增加，減少了開機(jī)時(shí)間，降低了開機(jī)率。在作業(yè)人員不變的情況下，也造成工作面回采工效的下降。造成安全隱患。放炮損壞設(shè)備、堆積煤矸，造成更換設(shè)備、清掃煤矸的作業(yè)環(huán)節(jié)增加，既加大了設(shè)備維護(hù)工作量，也給日常檢查、使用、保養(yǎng)帶來不便。在增大工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，也降低了人員反應(yīng)靈敏度。上述原因增大了發(fā)生事故的概率。

2放炮破碎圍巖機(jī)理

爆破時(shí)，炸藥釋放大量的能量，其中一部分能量破碎煤巖后將煤巖向自由面拋出，拋出的煤矸碎塊具有一定的動(dòng)能，具有破壞性。還有一部分能量以波(壓縮波、稀疏波等)的形式向四周傳播。這種在介質(zhì)(煤體、空氣)中以超聲速傳播并引起狀態(tài)參數(shù)(壓力、溫度、密度)發(fā)生突越升高的壓縮波就是沖擊波。對煤壁傳播的沖擊波，通過煤壁后作用于空氣，也具有破壞性。

3放炮防護(hù)不當(dāng)?shù)脑蚍治?/p>

放炮前對設(shè)備的防護(hù)不當(dāng)，是發(fā)生損毀設(shè)備、堆積煤矸現(xiàn)象的主觀原因。客觀原因，工作面存在火成巖墻侵入及斷層等地質(zhì)構(gòu)造，具有必然性S5－719工作面共發(fā)育斷層11條，其中落差3m以上的6條。同時(shí)，七層煤局部受火成巖影響，被分為兩個(gè)煤層，本工作面回采的是上部的煤層。工作面內(nèi)的火成巖墻推進(jìn)長度400m，另外局部也時(shí)常有火成巖侵入。而目前解決巖石問題，主要是采用打眼放震動(dòng)炮，進(jìn)行松動(dòng)爆破的方式進(jìn)行處理，沒有其他更合適的方法，放炮必然會(huì)產(chǎn)生煤矸拋擲物，同時(shí)拋擲物、沖擊波必然會(huì)對周圍設(shè)備產(chǎn)生破壞。工作面放炮崩落的主要是巖石，硬度大、能量高由于放炮主要是針對巖石作業(yè)，飛散拋擲的多為質(zhì)地堅(jiān)硬的巖石。在相同體積的情況下，其質(zhì)量、動(dòng)能要比煤塊大。同時(shí)巖石硬度也比煤塊大，在與防護(hù)裝置發(fā)生作用時(shí)，能量損失小。故而，一般的防護(hù)裝置經(jīng)不起巖石的破壞能力，進(jìn)而造成防護(hù)效果不好或失效，從而損壞設(shè)備、堆積煤矸。工作面放炮地點(diǎn)設(shè)備集中、空間小由于綜采工作面設(shè)備集中，工作面空間相對小，放炮時(shí)沖擊波、拋擲物沒有緩沖空間，只能直接作用在附近的防護(hù)裝置上，支架的護(hù)幫板、頂梁無法掩護(hù)，直接受放炮沖擊，而支架的設(shè)計(jì)通常對放炮考慮不多，故經(jīng)常損壞支架的相關(guān)部件。拋擲堆積的煤矸主要以直徑10～40mm的矸石為主，且堆積點(diǎn)多在在架前、架內(nèi)，清掃時(shí)人工作業(yè)不方便，造成效率低。主觀原因，對防護(hù)工作的重視不夠以往放炮前，多采用皮帶、木柈對支架的管路、操縱閥、電纜、照明燈、載波電話等進(jìn)行簡單掩護(hù)，有時(shí)只是局部掩護(hù)，沒有實(shí)現(xiàn)全方位、全斷面的設(shè)備防護(hù)，造成拋擲物崩壞設(shè)備的現(xiàn)象。同時(shí)，綜采工作面地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)生變化后，放炮地點(diǎn)也隨之發(fā)生變化，相應(yīng)的防護(hù)沒有跟到位也是一個(gè)原因。對放炮的作用機(jī)理認(rèn)識不足放炮時(shí)產(chǎn)生的沖擊波先于拋擲物到達(dá)掩護(hù)物體，造成部分防護(hù)設(shè)備被先行的沖擊波吹散，而起不到防護(hù)作用。同時(shí)，防護(hù)物(皮帶、木柈)的防護(hù)能力不足，即使進(jìn)行有效掩護(hù)，拋擲物仍然能夠破壞設(shè)備。放炮產(chǎn)生的能量巨大，在狹小的空間內(nèi)作用于設(shè)備，采用剛性材料無法滿足防護(hù)要求，必須用柔性材料進(jìn)行防護(hù)，吸收化解沖擊波及拋擲物帶來的動(dòng)能。

4解決方法

將放炮崩落的煤矸擋在運(yùn)輸機(jī)上;材料柔軟但有一定的強(qiáng)度，既能吸收沖擊波、拋擲物帶來的能量，又能保護(hù)設(shè)備;液壓系統(tǒng)加設(shè)卸壓裝置，杜絕憋壓損壞液壓元件的現(xiàn)象;防護(hù)裝置適應(yīng)性強(qiáng)，能夠適應(yīng)工作面采高的變化;防護(hù)裝置安拆、移動(dòng)方便，便于使用，避免因防護(hù)笨重造成施工人員不愿使用的現(xiàn)象。具體做法圍繞上述幾點(diǎn)想法，采用雙層皮帶做防護(hù)裝置，并進(jìn)行全斷面、全方位的防護(hù)。同時(shí)在受力的液壓系統(tǒng)管路上增設(shè)卸載裝置。采用雙層皮帶全斷面、全方位進(jìn)行設(shè)備防護(hù)采用皮帶背鋼板、木板的方式做防護(hù)材料。外層防護(hù)分上下兩節(jié)，均采用ST－1600強(qiáng)力皮帶，規(guī)格為1．2m×1．5m，上節(jié)皮帶備有鋼板。使用時(shí)，上下兩節(jié)用螺絲連接，懸掛在支架頂梁上，并在下節(jié)后面背上木柈。既保證了強(qiáng)度，也有一定的緩沖能力。里層防護(hù)也分上下兩節(jié)，采用與外層相同的皮帶，分別固定在頂梁和大柱上，上下層皮帶搭接200～500mm。采用雙層皮帶進(jìn)行設(shè)備防護(hù):在支架大柱前設(shè)置一層，在頂梁距大柱1．0m處設(shè)置另一層。做到全斷面、全方位的防護(hù)，防護(hù)范圍包括作業(yè)地點(diǎn)及前后5組支架。除運(yùn)輸機(jī)中部槽、支架部分頂梁和護(hù)幫板外，所有設(shè)備均被保護(hù)。增加液壓管路卸壓裝置放炮時(shí)暴露的可伸縮頂梁、護(hù)幫板也是容易損壞的部件。為了解決這個(gè)問題，在支架的可伸縮頂梁、護(hù)幫板缸體回液管上安設(shè)一個(gè)球閥。在放炮前，將支架的可伸縮頂梁、護(hù)幫板缸體伸出200～300mm，并打開球閥。這樣，放炮時(shí)作用于頂梁、護(hù)幫板的能量壓縮缸內(nèi)液體，得到了緩沖，卸載的液體則保護(hù)了液壓系統(tǒng)。

5結(jié)語

放炮時(shí)，能量被兩層皮帶吸收，沖擊波、煤矸無法通過皮帶的防護(hù)，煤矸全部落在運(yùn)輸機(jī)上。擋護(hù)皮帶采用上下兩節(jié)構(gòu)成，能夠隨采高變化及時(shí)調(diào)節(jié)，并且移設(shè)方便。同時(shí)在放炮段支架的伸縮頂梁、護(hù)幫板回液管路上加設(shè)卸載裝置，起到了減壓緩沖的作用。在應(yīng)用上述方法進(jìn)行綜采設(shè)備防護(hù)后，工作面沒有發(fā)生因放炮損壞設(shè)備的情況，減少了更換電液控操作站、電纜、照明、液壓元件(護(hù)幫板千斤頂、液壓管路、液壓鎖等)的環(huán)節(jié)和時(shí)間;同時(shí)，工作面放炮后，崩落的矸石全部拋落到運(yùn)輸機(jī)上，杜絕了人工清掃架前、架內(nèi)煤矸的工作，放炮結(jié)束后可以直接開機(jī)，既解決了現(xiàn)場工人額外的作業(yè)勞動(dòng)也提高了開機(jī)率，促進(jìn)了該工作面安全生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為大興礦安全生產(chǎn)作出了積極貢獻(xiàn)。

作者：鄭楊單位：牛旺鐵煤集團(tuán)公司