小斷面平硐堅(jiān)硬巖石爆破掘進(jìn)技術(shù)實(shí)例

韓樹海

（遼寧省第三地質(zhì)大隊(duì)，遼寧 朝陽122000）

遼寧某新建礦山礦設(shè)計(jì)垂直礦體掘進(jìn)運(yùn)輸平巷，運(yùn)輸平巷的斷面設(shè)計(jì)形狀為：斷面寬2.5m，高2.75m，其中拱高1.25m，巷道斷面積6.45m2。 巷道主要穿過致密堅(jiān)硬的石英斑巖巖體，嚴(yán)重影響了掘進(jìn)進(jìn)度，為了提高生產(chǎn)效率，加快運(yùn)輸巷道掘進(jìn)速度，爭取早見礦，早收益，特組織相關(guān)工程技術(shù)人員和生產(chǎn)人員共同研討提高生產(chǎn)效率方案。

1 主平硐的爆破設(shè)計(jì)

依據(jù)礦山地質(zhì)資料介紹， 礦體的圍巖主要為堅(jiān)硬的石英斑巖巖體。 巖體硬度系數(shù)f=8-12。

經(jīng)多次試驗(yàn)和多方面分析，采取多種方案對(duì)比，最終確定如下方案。

1.1 設(shè)備和爆破器材的選擇

采用YT-27 手持式鑿巖機(jī)，2.5m 釬桿，42mm 一字形釬頭，選用2號(hào)巖石炸藥，1-8 段半秒導(dǎo)爆管雷管，并聯(lián)非電導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)。

1.2 爆破參數(shù)

爆破參數(shù)包括：炸藥消耗量，炮眼直徑，炮眼深度，炮眼數(shù)目，孔間距等。

炸藥消耗量：根據(jù)巖體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，巷道斷面的尺寸核算為：q=2.34kg/m3。

炮眼深度：根據(jù)巖性和斷面的大小定為掏槽眼2.5m、其余2.4m。

雷管消耗量為：根據(jù)爆破效率核算2.43 個(gè)/m3。

每循環(huán)炮眼的數(shù)目為：42 個(gè)。

1.3 炮眼布置

1.3.1 掏槽眼

小斷面掘進(jìn)掏槽效果直接影響爆破效率，是決定總體爆破效率的最關(guān)鍵的因素，如果掏槽失敗，必將確定整體爆破失敗，將影響整個(gè)斷面的進(jìn)尺。 有些爆破技術(shù)人員在掘進(jìn)堅(jiān)硬致密的巖石巷道，爆破效率不高時(shí)采取斜眼掏槽，淺打眼，多循環(huán)的方案，由于斜眼掏槽存在爆破效率低，拋碴遠(yuǎn)損壞設(shè)備和設(shè)施，又不可能實(shí)行多臺(tái)風(fēng)鉆，平行作業(yè)等缺點(diǎn)；淺打眼多循環(huán)存在工序轉(zhuǎn)換頻繁，通風(fēng)次數(shù)多，附屬準(zhǔn)備時(shí)間過多，從而影響整體生產(chǎn)進(jìn)度等原因，并不是優(yōu)化方案，因此根據(jù)多年來的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該主要從解決掏槽效果方面采取措施，采用合理適用的掏槽方法才是解決小斷面平硐爆破掘進(jìn)堅(jiān)硬致密巖體的根本有效的辦法。 為了能盡快找到一種對(duì)于堅(jiān)硬巖體爆破效果良好的掏槽方案，我們先后試用了龜裂掏槽、三角柱狀掏槽、四角柱狀掏槽、桶形掏槽、五星梅花掏槽等多種掏槽方法，但效率都不十分理想。工程技術(shù)人員結(jié)合直眼和筒形掏槽理論，依據(jù)爆破漏斗原理，深入研究探討，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，仔細(xì)分析實(shí)際巖體堅(jiān)硬、碎脹系數(shù)大等特點(diǎn)，經(jīng)過試爆數(shù)據(jù)分析，采用了直孔雙心掏槽。

圖1 雙心掏槽眼布置圖

直孔雙心掏槽孔布置： 對(duì)稱巷道中線距底板1.2m 高布置中間裝藥孔2 個(gè)，橢圓型排列空孔8 個(gè)，考慮到槽眼必須比其它眼超深所以取槽眼深l=2.5m，1#、2# 間距0.12m，3#-7# 間距為140mm，1#、2# 為雙心掏槽孔，為裝藥孔，3#、7# 僅底部裝藥，4#、5#、6#、8#、9#、10# 為空孔。 如圖1 所示。

1.3.2 輔助眼

根據(jù)已確定好的槽眼， 布置內(nèi)外兩層共9 個(gè)輔助眼， 間距均為:60-65cm。 深度2.4m。 預(yù)留光面層厚度為50-55cm。

1.3.3 周邊眼與底眼

周邊眼采用光面爆破，它的距離確定是直接關(guān)系巷道斷面開挖輪廓面的平整光滑度和成形質(zhì)量的重要因素。 相同直徑的炮眼,其間距應(yīng)視不同巖石強(qiáng)度作適當(dāng)調(diào)整。 根據(jù)光面爆破的理論數(shù)據(jù)，取周邊孔孔距E=(10-15)d，則炮眼間距E=(10-15)d=42-63cm，周邊孔沿開挖邊線均勻布置。裝藥集中度q=0.1-0.15(kg/m)；不耦合系數(shù)D=1.5-2.0。鉆孔時(shí)，周邊孔孔口邊緊貼設(shè)計(jì)開挖邊線，向外側(cè)偏斜3-5°鉆孔。 與周邊孔緊鄰的一排輔助眼決定了周邊眼最小抵抗線(W)，一般要求W=1.2E=50-75cm。 因本巷道斷面小，巖石堅(jiān)硬致密，E、W 取低值偏小。

爆破參數(shù)的理論計(jì)算

周邊孔平均炸藥用量qp

根據(jù)公式：qp=aWLp(0.5-0.9)q

qp——周邊孔平均炸藥用量kg；

a——周邊孔孔距cm；

W——周邊孔最小抵抗線cm；

Lp——周邊孔孔深；

q——單位巖體耗藥量kg/m3；

取a=40cm；

W=55cm；

Lp=2.4m；

q=1.5kg/m3；

則qp=0.40-0.64kg。

本次光面眼共布置17 個(gè)其中幫眼間距為40cm，頂眼間距40cm，底眼共布置6 個(gè)，間距為50cm。 如圖2 所示。

圖2

1.4 裝藥參數(shù)及起爆順序：見表1

1.5 裝藥結(jié)構(gòu)及起爆網(wǎng)絡(luò)

1#、2# 連續(xù)裝藥，3#、7# 底部裝藥，光爆孔不耦合裝藥，其余除預(yù)留空孔外都是連續(xù)裝藥。

除光爆孔外都采用半秒導(dǎo)爆管起爆雷管，光爆孔采用半秒導(dǎo)爆管連接導(dǎo)爆索。

總網(wǎng)絡(luò)為并聯(lián)非電導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)。

表1

2 爆破效果總結(jié)分析

爆破方案在堅(jiān)硬致密的巖體中取得了良好的爆破效果。炮孔的利用率達(dá)到了95%，有效提高了一次爆破循環(huán)掘進(jìn)量，降低了爆破成本，從而降低掘進(jìn)成本。 加快了工程進(jìn)度，提高了生產(chǎn)效率。 每循環(huán)掘進(jìn)2.2-2.3 米，月掘進(jìn)超過200 米。

綜合分析這種爆破方案成功的原因主要為以下幾個(gè)方面：

2.1 由于采用直孔雙心掏槽孔起爆， 雙裝藥孔近距離排列有效的加強(qiáng)了局部裝藥量，雙掏槽孔爆轟波相向形成疊加壓縮拉伸波，合理的利用了疊加增強(qiáng)的爆破理論，炸藥能量得到有效增強(qiáng)利用，在直線雙心掏槽孔周圍各布有8 個(gè)筒形空孔， 為雙心掏槽孔創(chuàng)造較好的自由面，和碎脹補(bǔ)償空間，同時(shí)采用半秒差導(dǎo)爆管雷管，起爆時(shí)間得到精確控制，舍棄了毫秒差雷管，使爆破巖體充分移動(dòng)后再起爆下一個(gè)起爆段，充分保證了多個(gè)自由面的形成和巖石碎脹所需要的空間，消除了巖石阻力，掏槽深度得到有效提高，形成理想的深度和完整的槽腔，為輔助孔及周邊孔擴(kuò)展創(chuàng)造良好的自由面。

2.2 輔助孔位置和分段的合理布置，充分利用了標(biāo)準(zhǔn)爆破漏斗理論，使每一個(gè)藥包都相對(duì)于槽腔形成合理角度的三角形爆破面，創(chuàng)造出雙自由面的爆破條件，改善了爆破條件，增強(qiáng)了爆破效率。

2.3 周邊光爆眼的布置通過嚴(yán)格計(jì)算、合理調(diào)整，爆破后的輪廓線平整光滑，提高了工程質(zhì)量和安全性。