CN103224349B - 矿用静态碎裂剂及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿用静态碎裂剂及使用方法，所述静态碎裂剂组分及质量比重如下：生石灰占71%-82%；水泥占7%-10%；生石膏占2%-4%；膨润土占6%-12%；粉煤灰占2%-4%；使用时，对于需要粉碎的煤层，设计孔径一般为1.5cm-4cm，孔距为15cm-30cm，孔深为煤层厚度的75%-90%；操作方法是首先将生石灰、水泥、生石膏、膨润土和粉煤灰按照预设比例混合均匀，然后将其加入钻孔中，最后将所需用水注入到钻孔中，15-60min煤层可自行破碎。本发明有效避免了因爆炸而产生的噪音、飞石、粉尘及有毒气体，可在安全条件下作业，无任何爆炸燃烧成分，不怕火烧和撞击；所述静态碎裂剂的作用时间可依配方变化予以调控,生产成本较低，运输、保管使用方便安全，尤其适合在地质条件复杂、瓦斯含量较高的矿井中使用，优点更加突出。
Description
技术领域
本发明属于一种非爆炸性破碎技术，可用于矿山的开采，尤其适于在地质条件复杂、瓦斯含量较高的煤矿中，其优点更加突出。
背景技术
传统的煤矿开采技术主要包括化学爆破和人工开采。传统的人工开采，不仅浪费大量的人力物力，效率低下，还影响了工程进度，不符合现代化矿井作业的需要。化学爆破是通过高速的化学反应，在装药孔壁上产生巨大的气体压力，使周围的介质破碎。使用化学爆破会产生巨大的气体压力，并伴随震动、冲击、噪音、粉尘等现象，直接或间接威胁作业人员的生命安全。在特殊作业区域，例如含有易燃、易爆气体的矿井中，采用化学爆破作业显然是不合理的。
近年来，一种非爆炸性碎裂技术在岩石开采、建筑物的拆除等领域逐渐推广应用。CN 102010169 A 曾庆轩等人在专利《一种静态碎裂剂》中报道，依靠生石灰遇水膨胀的特性来分裂岩石，该过程一般需要7小时的反应时间。CN 87102228 A许宁等人在专利《新型静态碎裂剂》中报道的静态碎裂剂能适用于-22℃‐44℃，该技术使用粉末状生石灰。目前，国内尚没有针对矿井煤炭开采所需静态碎裂剂的制备及使用方法的报道。
发明内容
为满足在矿井下的作业需求，本发明提供一种矿用静态碎裂剂，本发明可使人们按照预想的形状、规格对煤层进行特定爆破，具有无污染、反应温和等优点，能够广泛应用于井下开采等工程领域。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种矿用静态碎裂剂，所述静态碎裂剂由生石灰、水泥、生石膏、膨润土、粉煤灰和水组成。
进一步的，在没有添加水时，上述物料质量比重如下：生石灰占71%-82%；水泥占7%-10%；生石膏占2%-4%；膨润土占6%-12%；粉煤灰占2%-4%。
进一步的，所述的生石灰为块状固体，非粉末状。
进一步的，所述的生石灰直径0.8-1.2cm。
进一步的，水与水泥质量之比为3.89-4.42。
本发明具体的使用方法：
对于需要粉碎的煤层，设计孔径一般为1.5cm-4cm，孔距为15cm-30cm，孔深为煤层厚度的75%-90%，操作方法是首先将生石灰、水泥、生石膏、膨润土和粉煤灰按照预设比例混合均匀，然后将其加入钻孔中，最后将所需用水注入到钻孔中。反应15-60min，煤层可自行破碎。
本发明具有如下有益效果：
本发明以生石灰为主要膨胀剂，以水泥和粉煤灰为固化剂，所配制的静态碎裂剂的作用强度及反应时间与生石灰的量有关，可以通过具体的作业环境来确定生石灰的用量。
本发明有效避免了因爆炸而产生的噪音、飞石、粉尘及有毒气体，可在瓦斯浓度较高的环境下安全作业，而本发明开始的作用时间可以根据具体的需要而定，这样可以让作业人员安全撤离，并且该本发明无任何爆炸燃烧成分，不怕火烧和撞击，运输、保管使用方便安全。
中国专利CN 102050611 A中提出使用氧化铝、氨基硅及钙矾石等，但这些组分的成本较高，而本发明以膨润土、粉煤灰作为主要组分，静态碎裂剂的成本可降低50%。另外，美国专利US 4565579所报道的石灰萤石破碎机的开裂时间需要9-48小时，开裂时间较长，且时间不可控制，相比之下，本发明能够很好的解决这一问题。目前市场可供的静态碎裂剂，其爆破压强一般在30-45MPa。本发明所提供的静态碎裂剂，其最高爆破压强已经达到55MPa，能够为煤层的粉碎提供更多选择。
具体实施方式
下述未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。
一种矿用静态碎裂剂，所述静态碎裂剂由生石灰、水泥、生石膏、膨润土、粉煤灰和水组成：在没有添加水时，上述物料质量比重如下：生石灰占70%-85%；水泥占5%-15%；生石膏占1%-5%；膨润土占5%-15%；粉煤灰占1%-5%。
下面以具体实施例说明。
对于需要粉碎的煤层，设计孔径一般为1.5cm-4cm，孔距为15cm-30cm，孔深为煤层厚度的75%-90%，操作方法是首先将生石灰、水泥、生石膏、膨润土和粉煤灰按照预设比例混合均匀，然后将其加入钻孔中，最后将所需用水注入到钻孔中 。反应15-60min，煤层可自行破碎。
以下质量份
实施例1
| 生石灰 | 水泥 | 石膏 | 膨润土 | 粉煤灰 | 水 |
| 71 | 10 | 3 | 12 | 4 | 40 |
煤层尺寸为50.0cm×30.0cm×20.0cm，孔径为3.0cm，孔距为17.0cm，孔深为16.0cm，布孔同心圆的半径按照20.0cm 递增,设计5个孔，按照实验步骤施行，结果测得静态碎裂剂的初温为24℃，作用时间为26min，根据实验测定产生的压强为37.2MPa。
实施例2
| 生石灰 | 水泥 | 石膏 | 膨润土 | 粉煤灰 | 水 |
| 76 | 7 | 4 | 10 | 3 | 30 |
煤层尺寸为100.0cm×50.0cm×50.0cm，孔径为4.0cm，孔距为16.0cm，孔深为40.0cm，布孔同心圆的半径按照20.0cm 递增,设计了13个孔，按照实验步骤施行，结果测得静态碎裂剂的初温为25℃，作用时间为25min，根据实验测定产生的压强为45.4MPa。
实施例3
| 生石灰 | 水泥 | 石膏 | 膨润土 | 粉煤灰 | 水 |
| 80 | 10 | 2 | 6 | 2 | 42 |
煤层尺寸为130.0cm×100.0cm×100.0cm，孔径为3.5cm，孔距为16.5cm，孔深为86.0cm，布孔同心圆的半径按照20.0cm 递增,设计了31个孔，按照实验步骤施行，结果测得静态碎裂剂的初温为25℃，作用时间为23min，根据实验测定产生的压强为48.9MPa。
实施例4
| 生石灰 | 水泥 | 石膏 | 膨润土 | 粉煤灰 | 水 |
| 78 | 7 | 3 | 9 | 3 | 31 |
煤层尺寸为180.0cm×150.0cm×100.0cm，孔径为3.0cm，孔距为17.0cm，孔深为90.0cm，布孔同心圆的半径按照20.0cm 递增,设计了57个孔，按照实验步骤施行，结果测得静态碎裂剂的初温为24℃，作用时间为23min，根据实验测定产生的压强为47.3MPa。
实施例5
| 生石灰 | 水泥 | 石膏 | 膨润土 | 粉煤灰 | 水 |
| 74 | 9 | 3 | 10 | 4 | 35 |
煤层尺寸为120.0cm×80.0cm×40.0cm，孔径为3.5cm，孔距为16.5cm，孔深为32.0cm，布孔同心圆的半径按照20.0cm 递增,设计了31个孔，按照实验步骤施行，结果测得静态碎裂剂的初温为25℃，作用时间为24min，根据实验测定产生的压强为45.2MPa。
实施例6
| 生石灰 | 水泥 | 石膏 | 膨润土 | 粉煤灰 | 水 |
| 82 | 8 | 2 | 6 | 2 | 34 |
煤层尺寸为200.0cm×150.0cm×150.0cm，孔径为4.0cm，孔距为16.0cm，孔深为120.0cm，布孔同心圆的半径按照20.0cm 递增,设计了53个孔，按照实验步骤施行，结果测得静态碎裂剂的初温为25℃，作用时间为19min，根据实验测定产生的压强为49.6MPa。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种矿用静态碎裂剂的使用方法，其特征在于 ：对于需要粉碎的煤层，设计孔径为1.5cm-4cm，孔距为 15cm-30cm，孔深为煤层厚度的 75%-90%，操作方法是首先将生石灰、水泥、生石膏、膨润土和粉煤灰按照预设比例混合均匀，然后将其加入钻孔中，最后将所需用水注入到钻孔中，反应 15-60min，煤层即可自行破碎。
2.根据权利要求1所述的矿用静态碎裂剂的使用方法，其特征在于 ：所述静态碎裂剂由生石灰、水泥、生石膏、膨润土、粉煤灰和水组成。
3.根据权利要求2所述的矿用静态碎裂剂的使用方法，其特征在于 ：在没有添加水时，上述物料质量比重如下 ：生石灰占71%-82% ；水泥占7%-10% ；生石膏占2%-4% ；膨润土占6%-12%；粉煤灰占 2%-4%。
4.根据权利要求2所述的矿用静态碎裂剂的使用方法，其特征在于 ：所述的生石灰为块状固体，非粉末状。
5.根据权利要求 2 或 4所述的矿用静态碎裂剂的使用方法，其特征在于 ：所述的生石灰直径0.8-1.2cm。
6.根据权利要求 2所述的矿用静态碎裂剂的使用方法，其特征在于 ：水与水泥质量之比为3.89-4.42。
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