半煤巖巷道中深孔爆破技術(shù)

張俊才

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司晉華宮礦掘進(jìn)二區(qū)，山西大同037016）

為了提高半煤巖巷掘進(jìn)速度和成型質(zhì)量，根據(jù)現(xiàn)場巷道條件和施工條件，在堅硬巖石中進(jìn)行中深孔光面爆破的應(yīng)用試驗(yàn)，對掏槽爆破和光面爆破等技術(shù)方案以及爆破參數(shù)等進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與試驗(yàn)前相比，巷道掘進(jìn)平均單循環(huán)進(jìn)尺增加了0.3 米；平均炮眼利用率提高了5%；炸藥量和雷管單耗分別降低了0.31kg/m3和0.16 發(fā)/m3；光面爆破效果大幅改善，巷道成型質(zhì)量明顯提高。

很多煤礦井下的巖石巷道采用中深孔光面爆破技術(shù)。但如何在現(xiàn)有鑿巖設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)條件下進(jìn)行堅硬巖石巷道掘進(jìn)中深孔爆破，以提高爆破效率、改善爆破效果、增加進(jìn)尺，保證成型，仍是需要解決的技術(shù)難題。 在8# 層5705 巷堅硬巖石中爆破施工中，通過對炮眼深度和炮眼直徑、掏槽爆破和光面爆破參數(shù)、崩落眼爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)和炸藥單耗、起爆方式和起爆順序等技術(shù)問題分析研究和在實(shí)踐中不斷優(yōu)化，獲得了理想的應(yīng)用效果。

1 工程概況

5705 巷為水平直巷，總長1360m，巷道斷面形狀為矩形，采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，Φ18×2.0m 的高強(qiáng)度錨桿，凈寬3.2m，凈高2.35m，凈斷面積8.575m2，掘進(jìn)寬3.5m，掘進(jìn)高2.5m，掘進(jìn)面積8.75m2。 在巷道掘進(jìn)中深孔爆破應(yīng)用試驗(yàn)期間的巖石主要為粗沙巖， 整體性好，裂隙少，實(shí)測巖石普氏系數(shù)f＝10，較堅硬難爆。 該巷道掘進(jìn)中無淋水。

2 爆破參數(shù)設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場情況， 經(jīng)研究論證確定仍采用現(xiàn)有施工設(shè)備和爆破器材。 即采用7655 型氣腿式鑿巖機(jī)， 配長度為2.2—2.5m 的釬桿直徑40mm 的柱齒型釬頭，三級煤礦許用乳化炸藥（藥卷直徑35mm），1—5段煤礦許用毫秒延期電雷管。

2.1 炮眼深度和炮眼直徑

合理的炮眼深度要與鉆眼機(jī)械相適應(yīng)。 根據(jù)已有的研究資料，使用普通氣腿式鑿巖機(jī)，巖石普氏系數(shù)f＞10 時，眼深不宜超過2.5m，否則鉆眼速度將大幅降低。 合理的炮眼深度還應(yīng)與循環(huán)作業(yè)方式相適應(yīng)，應(yīng)能保證每班完成整循環(huán)，并能保證實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)，現(xiàn)場采用的是每班一循環(huán)。 再綜合考慮炸藥威力等，設(shè)計炮眼深度為2.0m。

綜合分析發(fā)現(xiàn)， 炮孔直徑和藥卷直徑可根據(jù)炮孔種類和作用不同，而采用不同的值，掏槽眼和輔助眼直徑40mm，對應(yīng)藥卷直徑35 mm，周邊眼和崩落眼直徑32mm，對應(yīng)藥卷直徑27 mm，這樣既能很好地破碎巖石，又能提高巷道成型質(zhì)量，還可減少工作面鉆眼時間。

2.2 掏槽形式和參數(shù)

國內(nèi)外較堅硬巖石巷道掘進(jìn)爆破常用的掏槽形式有角柱直眼掏槽和楔形斜眼掏槽。 本工作面設(shè)計采用直眼掏槽，中心位置一個空眼（裝水炮泥），炮眼間距200mm，所有槽眼裝藥并同用一段雷管起爆。

2.3 周邊眼光面爆破參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)

周邊眼采用光面爆破技術(shù)， 根據(jù)已有的研究資料和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計頂眼眼距在350—400mm，幫眼眼距在400mm，周邊眼最小抵抗線450—500mm，實(shí)際炮眼密集系數(shù)為0.7—0.8，裝藥集中度250—300g/m， 采用Φ35mm 的藥卷軸向不耦合裝藥，裝藥時， 先連續(xù)裝填至設(shè)計藥量， 再裝入5—6個水炮泥，最后用炮泥封實(shí)孔口，炮泥封堵長度不小于500mm。

2.4 崩落眼爆破參數(shù)。 根據(jù)巷道斷面和巖石情況，在掏槽眼和周邊眼間均勻布置崩落眼，間距和排距控制在500—600 mm， 炮眼密集系數(shù)控制在0.8—1.2。

設(shè)計全斷面一次起爆，串聯(lián)起爆網(wǎng)路，起爆順序?yàn)椋禾筒垩邸缆溲邸苓呇邸?/p>

2.5 炮眼數(shù)目

炮眼數(shù)目直接影響著鉆眼工作量、爆破巖石的塊度、巷道形狀等。炮眼數(shù)目取決于巖石性質(zhì)、巷道斷面形狀和尺寸、炮眼直徑和炸藥性能等因素。 合理的炮眼數(shù)目應(yīng)以保證爆破效果的實(shí)現(xiàn)為原則。 一般是以巖石性質(zhì)和斷面大小進(jìn)行初步估算，然后在設(shè)計斷面圖上作炮眼布置圖，得出炮眼總數(shù)，并通過實(shí)踐調(diào)整修正。炮眼數(shù)目的取值范圍可參見表1。 炮眼布置方法和原則如下：

（1）工作面上各類炮眼布置是“抓兩頭、帶中間”。即首先選擇掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周邊眼，最后根據(jù)斷面大小布置輔助眼；

（2）掏槽眼通常布置在斷面的中央偏下，并考慮輔助眼的布置較為均勻和減少崩壞支護(hù)及其他設(shè)施的可能；

（3）周邊眼一般布置在巷道斷面輪廓線上，頂眼和幫眼按光面爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上；

（4）輔助眼均勻地布置在掏槽眼和周邊眼之間，以掏槽眼形成的槽腔為自由面層層布置。

表1 炮眼數(shù)目的取值范圍

2.6 單位炸藥消耗量是一個很重要的參數(shù)， 它將直接影響到巖石的塊度、鉆眼和裝巖的工作量、炮眼利用率、巷道輪廓的整齊程度、圍巖穩(wěn)定性以及爆破成本等。

影響單位炸藥消耗量的主要因素有炸藥性能、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、自由面的大小和數(shù)目以及炮眼直徑和炮眼深度等。到目前為止，還沒有精確計算單位炸藥消耗量的方法，計算數(shù)據(jù)一般僅作參考，所以多按定額選用。

3 爆破效果

5705 巷深孔光面爆破的應(yīng)用試驗(yàn)研究期間， 完成掘進(jìn)31 個循環(huán)，完成掘進(jìn)成巷工程量55.8m。 試驗(yàn)階段，實(shí)際炮孔深度1.8—2.0m，平均1.9m，炮眼利用率在90%以上，最高可達(dá)91.3%，平均循環(huán)進(jìn)尺1.8m。 在爆破材料消耗方面，試驗(yàn)階段平均炸藥單耗1.52kg/m3，雷管單耗為2.51 發(fā)/m3。工作面巖石破碎充分，爆破塊度均勻，大塊率很低，爆堆也較為集中，大量巖石的拋擲距離被控制在6—15m，減少了人工清矸清道的工作量，利于裝巖機(jī)的倒矸和裝巖，提高了裝巖機(jī)的工時利用率和裝巖生產(chǎn)率。

表2 為試驗(yàn)前和試驗(yàn)段掘進(jìn)爆破效果統(tǒng)計及比較。

表2 爆破效果統(tǒng)計與比較

由表2 可見，在施工條件、巖石條件相當(dāng)?shù)那闆r下，與試驗(yàn)前相比， 巷道掘進(jìn)平均單循環(huán)進(jìn)尺增加了0.3m， 平均炮眼利用率提高了5%。炸藥和雷管單耗分別降低了0.31kg/m3和0.16 發(fā)/m3。光面爆破效果大幅改善，巷道成型質(zhì)量明顯提高。