自动隔爆技术在采掘工作面的研究与应用

发表时间:2020/1/15   来源:《基层建设》2019年第27期   作者:孙红卫
[导读] 摘要:爆破技术是用炸药对物体结构进行巨大的能量爆炸。
        新光集团淮北刘东煤矿有限公司  安徽淮北  235000
        摘要:爆破技术是用炸药对物体结构进行巨大的能量爆炸。近年来,爆破技术在采矿工程建设中得到广泛应用。根据采矿工程爆破技术的原理,可以看出炸药的外力对矿山结构产生高热气体,从而引起爆炸,最终满足采矿工程建设的要求。。基于此,以下对自动隔爆技术在采掘工作面的研究与应用进行了探讨,以供参考。
        关键词:自动隔爆技术;采掘工作面;应用
        引言
        爆破技术是用炸药把物体结构制成巨大的能量爆炸。近年来,爆破技术在矿山工程建设中得到了广泛应用。根据采矿工程爆破技术原理,可以看出炸药的外力在矿山结构中产生高热气体,引起爆炸,最终满足了采矿工程的要求。。
        1爆破技术概述
        爆破技术是指通过爆炸物爆炸过程中产生的能量破坏物体原始结构的一种技术。这项工艺建设、矿物开采、石材开采等很多领域都适用于这项技术,随着相关技术的成熟,其适用范围也越来越广。对于爆破技术,矿产开采过程中起着非常重要的作用,通过爆破技术的应用,矿产开采工作效率相对大大实现,对提高矿产开采企业经济效益有着非常积极的意义。但是现在矿物资源高度发达的背景下,对爆破技术的应用要求越来越高,因此,如果无法选择合适的爆破技术,或者在爆破工作过程中缺乏规范,则很容易发生各种安全事故。这就是为什么在目前的矿山开采过程中,爆破技术的选择和应用更为重要的原因。
        2工作原理及特点
        装置利用爆炸冲击波纯机械自动触发,从装置接收爆炸冲击波,到将冲击波传递到触发装置,最后到抑爆介质喷出形成有效抑爆剂云雾团等一系列动作均为纯机械动作,无任何带电元器件,不受光、波、电、磁的干扰,避免了因电器元件导致的误动作或因停电导致设备无法动作的问题。装置无电气元部件,不易损坏,产品性能更加稳定可靠,也更加适合井下潮湿、复杂的生产环境。
        3具体应用
        3.1概况
        某煤矿主采煤层为7煤和11煤,经鉴定煤层均属于Ⅱ类自燃煤层,煤尘爆炸指数均大于35%,具有爆炸危险性。根据邱集煤矿井下11煤巷道倾角小、顶板灰岩起伏大的情况,原有隔爆水棚安设吊挂困难,难于寻找合适空间。研究了“煤矿井下自动隔爆装置”,根据井下现场环境条件,对原装置压力表及前端防护膜处加设保护罩,根据悬挂空间及顶板平整度调整起爆杆长度,以保证在符合煤矿安全标准的情况下适应现场条件,为井下作业现场安全生产起到保障作用。如图1所示
 
        图1自动隔爆装置设备图
        3.2工作原理
        3.2.1工作原理及特点
        装置利用爆炸冲击波纯机械自动触发,从装置接收爆炸冲击波,到将冲击波传递到触发装置,最后到抑爆介质喷出形成有效抑爆剂云雾团等一系列动作均为纯机械动作,无任何带电元器件,不受光、波、电、磁的干扰,避免了因电器元件导致的误动作或因停电导致设备无法动作的问题。装置无电气元部件,不易损坏,产品性能更加稳定可靠,也更加适合井下潮湿、复杂的生产环境。
        3.2.2安装固定和工作方式
        煤矿井下自动隔(抑)爆装置采用锚杆固定的方式吊挂在巷道顶板上如图2所示。当矿井发生瓦斯等爆炸时,接收盘(7)接收到冲击波信号,带动推杆(5)后移,触动主体内触发装置(序号7以后的部分),从而使主体(3)内的阻燃介质喷出,形成有效长度30m以上、浓度超过110g/m3的抑爆屏障,有效弥补隔爆水袋因冲击波(9)和火焰(10)存在时间差而造成的失效问题。通过剧烈的化学及物理反应迅速扑灭火焰,将爆炸限定在初期和一个较小的区域内,抑制了瓦斯及煤尘的次生爆炸和连锁爆炸,最大限度地减少损失。
 
        图2自动隔(抑)爆装置固定和工作方式示意图
        4隔爆作用效果
        4.1有效抑制有焰燃烧
        作为一种链式反应,燃料分子在有焰燃烧过程产生的高温下被活化,有氧条件下产生了大量的自由基或活性基因,在具有高能量的自由基传播反应基础上,燃烧过程不间断持续进行。当超细干粉灭火剂释放后,在常压氮气驱动下,灭火剂与火焰充分混合,灭火组分迅速捕获燃烧中的自由基,使得燃烧反应产生的自由基消耗速度大于产生速度,由于缺乏燃烧所必须的活性自由基,燃烧链式反应过程即告终止,火焰迅速熄灭。
        4.2对表面燃烧强窒息作用
        在井下工作面现场,超细干粉对扑灭有焰燃烧速率和效率明显,对固体物质的表面燃烧(阴燃)灭火作用更为明显。当超细干粉接触到高温燃烧物表面时,两者会发生一系列反应,在固体表面燃烧所产生的高温作用下,燃烧的固体周围会被熔融并形成一个玻璃状覆盖层,固体表面与周围空气被覆盖层隔开,将燃烧窒息。
        4.3井上实验室模拟验证
        邱集煤矿专门成立了技术试验小组,在井上实验室模拟制造封闭巷道,使用该装置进行了多次试验,试验中用钢化玻璃粘固制作曲线巷道模型(规格:矩形,长100m×宽2.0×高1.8m),模型巷道内安设自动隔爆装置,并在该装置后90m距离(曲线范围)放置铁笼,铁笼内留有2到3只家鼠,然后人为制造小范围瓦斯爆炸。现场模拟试验证明,当出现瓦斯爆炸时自动隔爆装置可起到明显的抑制效果,试验鼠均未受到伤害。
        5强化爆破技术在采矿工程中应用策略分析
        5.1树立质量意识,落实质量管理
        确立质量意识和实施质量管理也是其中非常重要的战略。在实际爆破工作过程中,爆破经理和现场技术人员必须首先建立正确的质量意识,并在此基础上严格按照相应的工作规范进行爆破工作。第二,爆破工作人员必须经过训练和审查,才能参加特定的工作过程。最后,企业要建立精密的爆破质量控制体系,并在此基础上开展适当的质量控制工作。此外,企业必须不断更新爆破技术、爆破设备、爆破方法,才能从根本上失去质量管理工作。
        5.2选用科学合理的引爆方式
        爆破方法的选择会对爆炸分布、爆炸块的均匀性产生重大影响。在这里,斜线起爆、v型起爆方法可以在一定程度上优化实际孔距和电阻线状态,光孔爆破可以显着提高破碎岩石的效果;但是v型雷管方式的最高炮口比同一段的雷管时间提前。这主要是因为通过剪辑制作用慢慢形成的下摆,出现大块,可以利用v型长角达到梯形状态爆破效果。
        5.3对飞石安全范围进行确定
        在爆破过程中掌握石头的安全范围也是一个非常重要的战略。这个工作过程主要由两部分组成,一部分放置在爆炸区盖上,一部分放置在边界区域。第一个是设定爆炸区域覆盖率,简而言之,在爆破开始前应用垫子、铁丝网强韧性材料,完全复盖爆炸区域,因此爆破时提供飞石缓冲器,从而显着提高爆破安全性;其次,设置警戒区,设置警戒区也是确定飞石安全范围的重要措施。与爆炸区复盖范围不同,主要设立警戒区,安排专人防止突击。不仅爆破安全,还能在类似情况下保护相关人士,从而进一步提高爆破作业的安全性。
        结束语
        目前矿产资源是维持我国社会发展和人民生活的重要资源,将深孔爆破技术应用于露天矿业,为国家矿产矿业提供技术支持和保证。通过深孔爆破技术降低开采工作成本,降低人工利用量,提高开采成功率,降低开采难度,提高矿产开采安全性,提高我国能源资源开采效率。
        参考文献:
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        [4]弥壮壮,张向荣,李刚,陈帅志,赵志伟,康一强.煤矿岩巷爆破掘进周边质量控制技术研究[J].中国矿业,2019,28(08):103-106.
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