高效无声破碎剂在煤矿破岩开挖中的应用

　　1、概述

　　随着经济社会的发展和工程技术的不断改进，工程建设过程中的质量性和效率性要求逐步增强，为了更好地适应多种环境下的施工要求，需要进一步改进工程施工爆破方法，积极采用新型的材料进行施工。井下扩巷破岩开挖是煤矿井下工程建设中经常遇到的一项工作，新星煤业公司811回采工作面，在回采期间遇到了断层构造，为确保该工作面顺利通过断层构造，该公司将高效无声破碎剂引入到工程中。高效无声破碎剂是井下扩巷破岩开挖中的一种重要的辅助性材料，具有运输保管方便、使用便捷和安全有效等特点，大大的提高了扩巷破岩开挖工程建设的效率，有力的保障了工程的顺利进行。在高效无声破碎剂的使用过程中，从其碎石机理入手，严格控制高效无声破碎剂在破岩开挖工作中的施工程序，保证施工的安全性。

　　2、破碎机理及特点

　　高效无声破碎剂在岩石破碎中发挥着重要的作用，依据化学反应实现岩石破碎的目的。无声破碎剂通过与水发生化学反应，形成固相体积增大的结晶，结晶生长力作用在孔壁上，施加压缩应力，当与压缩应力成垂直方向的张拉应力超过了岩石物体的极限强度时，岩石发生龟裂。随着无声破碎剂的膨胀压不断增长，岩石的裂缝不断扩大，直到破碎。常规施工方法是将无声破碎剂HSCA加水拌成浆体，填充在岩石钻孔中，在常温下可产生30MPa以上的膨胀压，经6～10h将岩石破碎。破碎剂HSCA在施工时，无震动、噪音、毒气，也不是危险品，得到了较大范围的使用，被成为高效无声破碎剂。

　　高效无声破碎剂与其他的破碎剂相比，具有以下优点：

　　（1）从高效无声破碎剂的外在形态及其安全性来说，高效无声破碎剂不会发生振动现象，并且在其发生反应的过程中不会释放毒气，保障了施工的安全性。

　　（2）高效无声破碎剂相对稳定，便于运输，并且较容易保管，使用起来安全方便。

　　（3）从高效无声破碎剂的使用情况来看，高效无声破碎剂是通过与水反应，达到岩石破碎的目的，不会产生较大的噪音和污染，具有较好的环保性。

　　3、高效无声破碎剂的应用
　　
　　3.1破岩开挖施工实例

　　新星煤业公司811回采工作面在过E2地质异常区时，工作面砂岩为中硬岩石，为保证工作面通过异常构造区，需破碎岩石。

　　考虑到破碎剂的井下应用环境条件及以前施工时破碎剂的使用效果，选择HSCA破碎剂对工作面岩石进行破碎。HSCA破碎剂钻孔设计的孔径43mm，孔间距为300mm，钻孔深度为1800mm，钻孔水平倾角为80°。此外，在该工作面破岩开挖过程中，为了提高破碎效果，根据HSCA破碎剂的现场使用效果随机调整施工钻孔个数，钻孔应尽可能与岩石节理方向垂直。

　　3.2应用流程

　　在811工作面过构造破岩开挖过程中，使用高效无声破碎剂进行破碎岩石时，需要经过以下工程环节，即钻孔环节、搅拌环节、灌孔环节、开裂环节。为了确保高效无声破碎剂在扩巷和基础开挖中应用的安全性和可靠性，每个环节都必须进行严格、规范的管理和控制。

　　3.2.1钻孔环节

　　钻孔环节是利用高效无声破碎剂进行破岩开挖的首要环节。在钻孔环节中，首先在工作面岩石区域使用7655风钻施工装药孔，钻孔施工完毕装入破碎剂，膨胀8h后采用采煤机进行截割通过。在钻孔过程中，与工程无关的人员不得进入施工现场，确保安全。刚钻完孔和刚冲孔的钻孔，孔壁温度较高，应确定温度正常符合要求并清洗干净后才能继续装药。

　　发生冲孔是正常现象，也是不可预见和不可完全控制的现象。冲孔产生的原因较多，大致有以下几种：①操作人员操作不当，包括药剂已经发热冒气仍在灌装等，装填不密实有空气隔层等；②温度控制不当，气温高时，拌和水、药剂、钻孔孔壁温度控制不当、抑制剂药量不够，致使药剂反应过快等；③布孔设计不当，孔距及抵抗线过大、孔壁光滑等；④钻头选用不当，钻孔直径过大等。

　　冲孔时药剂温度较高且有腐蚀性，冲入眼内可能会对角膜造成严重损害。为防止伤人事故，操作人员必须戴符合国家安全标准生产的防冲击防尘PVC护目镜进行操作。

　　3.2.2搅拌环节

　　搅拌环节也是高效无声破碎剂在破岩开挖中应用的必要环节。HSCA破碎剂要放在干燥场所，切勿受潮。破碎剂灌充完后，在破碎剂发生作用的8h内对施工现场进行警戒封锁，闲杂人员不得入内。首先按HSCA破碎剂与水的重量比为28%～35%的比重进行配比，将水倒入容器中，然后加入破碎剂，用机械或人工戴橡胶手套搅拌成具有流动性的均匀浆体。

　　填孔之前必须将孔清理干净，不得有水和杂物。充填作业方法采用浆体直接灌入孔内，灌孔必须密实。水平或倾斜药孔要用干稠的胶泥将破碎剂搓成条塞入孔中并捣实。装孔顺序为由上向下填装。搅拌后的破碎剂浆体必须在10min内充填在孔内，否则流动性及破碎效果降低，破碎剂装入钻孔长度不小于1500mm。

　　3.2.3灌孔环节

　　在药剂灌入钻孔直到岩石开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔。药剂灌装前，为保护支架立柱不受损伤，在支架顶梁与电缆槽之间吊挂皮带进行隔绝，非施工人员远离灌装点。观察裂隙发展情况时应更加小心。此外施工现场专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，立即用清水冲洗。情况严重者立即送往医院清洗治疗。同时，灌装操作人员必须配戴防护眼镜（防尘防冲击型PVC护目镜），必须穿上防爆服、戴防爆头盔，以确保安全。

　　3.2.4开裂环节

　　开裂环节是破岩开挖的一项关键性环节，在岩石产生裂隙后需要利用采煤机进行截割。使用HSCA破碎剂使岩石产生裂隙后，采用采煤机直接截割通过。采煤机正常割煤期间，如截割至破碎剂使用区域，采煤机司机也必须穿防爆服、戴防爆头盔、戴护目镜，同时必须撤至滚筒前后5m以外安全区域，其他无关人员一并撤离此区域，待观察工作面无异常后，方可及时移架、顶溜。

　　4、结语

　　高效无声破碎剂以其特有的便捷性、稳定性、安全性和低污染性，在破岩开挖过程中发挥着越来越重要的作用。从811工作面过断层构造的破岩开挖实例来看，高效无声破碎剂使用效果的好坏取决于相应的操作环节和安全防护措施的落实情况，为了更好的促进高效无声破碎剂在破岩开挖过程中应用，需要进一步立足于高效无声破碎剂的使用安全以及破岩开挖的工作实际，加强技术和理论创新，提高高效无声破碎剂的使用效果，为工程建设的又好又快发展创造良好的技术条件。

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