中深孔爆破技術(shù)在池坪蘆坑煤礦中的應(yīng)用

涂聯(lián)湖

摘要：通過對池坪蘆坑煤礦＋800 m集中運輸巷的試驗可以得知，采用中深孔爆破作業(yè)能夠?qū)杂矌r的爆破起到很好的效果，且工效高，巷道成形質(zhì)量好，值得被推廣和運用。

關(guān)鍵詞：池坪蘆坑煤礦；運輸巷；堅硬巖；中深孔

中圖分類號：TD235.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）08－0050－02

1礦井概況

池坪蘆坑煤礦位于三明市三元區(qū)南東170°，直距約20 km，行政區(qū)劃屬三元區(qū)中村鄉(xiāng)松陽村管轄。礦區(qū)位于閩西南坳陷帶龍巖—大田坳陷盆地的北段，次級褶皺青水—溪南向斜北端西翼，屬中低山構(gòu)造侵蝕地貌，地勢西北高、東南低。煤系地層整體構(gòu)造為不對稱、寬緩的背斜。礦區(qū)面積為3 478.4 m2，煤炭資源總量為17 855 000 t，可采儲量為11 095 000 t，設(shè)計生產(chǎn)能力為3×105 t/a，服務(wù)年限為為26.4年，主要開采5，10，14，15，16，18，26和28號煤層。目前的生產(chǎn)采區(qū)為101和102采區(qū)。

2工程概況

池坪蘆坑煤礦102采區(qū)＋800 m集中運輸巷的設(shè)計長度為800 m，設(shè)計斷面為直墻半圓拱型，凈寬2.4 m，凈高2.4 m，采用錨噴支護(hù)，噴漿厚度為0.08 m，掘進(jìn)斷面為5.64 m2。該集中運輸平巷大部分位于侏羅系上統(tǒng)長林組（J3c），其范圍內(nèi)的巖石由礫砂巖、砂礫巖、凝灰質(zhì)砂礫巖和夾粉砂巖等組成，顏色呈淺灰、青灰和紫紅色，一般為中厚層或巨厚層狀，層理多為不清晰的緩波狀層理，碎屑分選性較差；礫石多為石英巖，少量為砂質(zhì)巖、硅質(zhì)巖，礫徑為2～10 mm，呈次圓或次棱角狀，

且在屋脊線中心的正上方有同一條往返飛的航線外加一條相鄰的平行航線。設(shè)計相鄰航線時，使尖頂房位于該航線的邊緣。

基站應(yīng)盡量在檢校區(qū)附近，可架設(shè)在已知坐標(biāo)的控制點上或選擇一個固定點用GPS快速靜態(tài)連續(xù)長時間觀測，解算后作為該點的坐標(biāo)。本次試驗選擇用后一種方法測得的固定點作為基站點。

根據(jù)測區(qū)范圍共布設(shè)了6條航線，紅色為檢校航線如圖1所示。為了確定機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)對地定位精度，還布設(shè)了24個控制點（如圖1所示分布），控制點為1.5 m×1.2 m的木板，表面涂層白漆，提高了反射率，便于識別提取。安放控制點時，用四條木腿（高約0.7 m）撐起，使木板脫離地面，但要保證安放后的木板是水平的。航線設(shè)計時，要盡量保證每個控制點至少被掃到2次以上，增加激光點落在木板上的概率。安裝完設(shè)備后，按照設(shè)計的航線飛行到指定的高度采集數(shù)據(jù)，對于控制點的測量采用南方GPS邊連式靜態(tài)測量，每站45 min。

圖1航線設(shè)計圖

對于檢校區(qū)和測區(qū)得到的數(shù)據(jù)都需要先做以下處理：①對激光原始數(shù)據(jù)進(jìn)行包括測距誤差（加、乘常數(shù)誤差）和測角誤差的單機(jī)誤差改正，改正參數(shù)須參照航飛前試驗的檢校參數(shù)。②將改正后的激光數(shù)據(jù)與IMU，DGPS數(shù)據(jù)集成解算，解算過程中，須消除包括偏心量誤差、內(nèi)插誤差和時間同步誤差的集

成誤差。③最后得到WGS－84坐標(biāo)下只含有安置角誤差的點云數(shù)據(jù)。

利用測區(qū)內(nèi)的“人”字頂和公路求得系統(tǒng)的安置角見表1.將安置角改正之后獲得測區(qū)的森林部分的點云圖。

表1安置角解算值

安置角 Roll /° Pitch /° Heading /°

檢校場求解的安置角 1.369 0.685 0.079

測區(qū)求解的安置角 1.351 0.697 0.093

由表1可以看出，檢校區(qū)法和測區(qū)法求得的安置角存在誤差，造成誤差主要有兩種可能：①組合儀器長途運輸，路途顛簸使設(shè)備間磨合晃動，使安置角大小發(fā)生輕微變化；②由于航向點間距達(dá)到0.35 m，使得俯仰角誤差在0°～0.025°之間，航向角誤差在0°～0.07°之間，由表1可知在誤差范圍之內(nèi)。此結(jié)果表明，利用檢校場求取的安置角，在不拆除激光和IMU直接搬到測區(qū)航測的情況下，直接應(yīng)用到測區(qū)的方法是可行的。

4結(jié)束語

綜上所述，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)是一種主動式對地觀測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對空間三維坐標(biāo)同步、快速、精確的獲取。但是，由于對這種技術(shù)還沒有形成成熟的檢校方法，因此，對機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的檢校方法的研究一直是國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。本文通過結(jié)合相關(guān)的具體實例，對機(jī)載激光雷達(dá)誤差檢校進(jìn)行了探討，為有關(guān)的研究能提供參考范例。

參考文獻(xiàn)

［1］祝燕.機(jī)載激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)檢校方法研究［J］.鐵道勘測與設(shè)計，2012（03）.

［2］劉凱華，張建霞，左建章.機(jī)載激光雷達(dá)單機(jī)檢校方案研究［J］.測繪科學(xué)，2010（06）.

〔編輯：李玨〕

Discuss the Airborne Laser Radar Error Calibration

Shen Wenliang

Abstract: At present, domestic and airborne laser radar measurements are facing technical problems to eliminate systematic errors. Based on this, the airborne laser radar calibration errors were discussed in order to provide a reference for stakeholders.Key words: airborne laser radar; error; calibration; aircraft

不定向排列；巖石普氏系數(shù)在7～12之間。

所爆巖石在巖體結(jié)構(gòu)類型上屬于碎裂結(jié)構(gòu)或碎裂塊狀結(jié)構(gòu)，地質(zhì)類型和構(gòu)造特征上呈現(xiàn)“堅硬”性。巖層產(chǎn)狀：走向30°，傾向110°，傾角40°，巷道掘進(jìn)方位48°。該區(qū)段掘進(jìn)工作面在初期時采用的是傳統(tǒng)的斜眼掏槽爆破作業(yè)方式，當(dāng)掘進(jìn)至巖石普氏系數(shù)大于8的位置時，產(chǎn)生了一系列問題，例如鉆頭磨損較快、鉆頭更換頻繁、沖炮現(xiàn)象的出現(xiàn)、炮眼利用率急劇下降、個別部位炮眼利用率低至30%、爆破落巖大塊率高、耙?guī)r機(jī)裝巖效率下降、循環(huán)進(jìn)尺下降和循環(huán)時間增長，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度等。作業(yè)人員根據(jù)以往的經(jīng)驗，會為增加炮眼利用率而增加炮眼個數(shù)，加大裝藥量，但循環(huán)進(jìn)尺的增加卻不明顯，反而增加了循環(huán)時間。

3解決方案

為進(jìn)一步加快施工進(jìn)度，以保質(zhì)、保量地完成計劃任務(wù)，該礦區(qū)的施工受到了礦井領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，并為該礦區(qū)成立了攻關(guān)小組，深入現(xiàn)場進(jìn)行分析和比對，最后通過與來自福建省的福鼎作業(yè)隊進(jìn)行溝通和交流，決定試用直眼掏槽中深孔爆破技術(shù)進(jìn)行施工。攻關(guān)項目小組人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場實踐、跟班，確保整個試驗工作的順利開展。

3.1參數(shù)

采用YZ-28型氣腿式風(fēng)動鑿巖機(jī)，配用長度分別為1.6 m、2.0 m、2.2 m、2.5 m、2.8 m、3 m、3.3 m七種型號的鋼釬和32 mm的梅花型鋼鉆頭；采用海峽科化生產(chǎn)的三級煤礦安全乳化炸藥，藥卷直徑為27 mm，長度為200 mm，重量為120 g；采用海峽科化生產(chǎn)的1～5段毫秒電雷管。

3.2測試步驟

3.2.1鉆眼速度

前20 d為試驗階段，第一個測試為鉆眼速度，通過記錄從第15天到第20天的平均循環(huán)進(jìn)尺和各長度鉆桿打眼的平均值可以得出其數(shù)值，具體數(shù)值如表1所示。

表1試驗階段后5 d煤礦平均循環(huán)進(jìn)尺和各長度鉆桿打眼的平均值

鉆桿長度

/m 孔深

/m 鉆孔用時

/min 頻率

/（min/m） 炮眼利用率

/% 循環(huán)進(jìn)尺

/m

1.6 1.35 2.64 1.65 78 1.05

2.0 1.75 3.52 1.76 76 1.33

2.2 1.95 4.40 2.00 79 1.54

2.5 2.25 5.83 2.33 82 1.85

2.8 2.55 9.04 3.23 78 1.99

3.0 2.75 13.08 4.36 77 2.12

3.3 2.05 18.88 5.72 77 2.35

當(dāng)鉆孔深度大于2.25 m后，打眼所消耗的時間顯著增大，加上供風(fēng)時間的限制，因此選用深為2.25 m的炮眼，長度為2.5 m的鉆桿進(jìn)行施工。

3.2.2爆破方式和爆破參數(shù)選取

測試期采用直眼掏槽分次爆破和直眼掏槽光面爆破法進(jìn)行施工，通過測試表明，分次爆破和光面爆破在炮眼利用率上差別不大，但分次爆破輔助工序煩瑣；二次裝藥連線放炮作業(yè)人員受炮煙的影響大；未裝藥的炮眼需要進(jìn)行眼口的保護(hù)。

3.3打眼位置

打眼前先按巷道中線畫出巷道輪廓線，以確定各炮眼的位置。在鉆眼時要嚴(yán)格控制好炮眼的角度和方向，盡可能成一條直線。

3.4 掏槽方法

將9眼直線掏槽布置在巷道中下部，中間眼為裝藥眼，周圍8眼為空眼，各眼之間相距15 cm，眼底不得相通，掏槽眼比其他眼深20 cm，掏槽眼眼底落在同一個平面上。直眼掏槽不利用工作面，而是利用周邊8眼空間充當(dāng)?shù)淖杂擅?。周邊眼要盡量縮小邊眼與巷道輪廓線的距離：眼底比輪廓線偏外10～15 cm，周邊眼間距50～80 cm，底眼、眼底要比底板低，保證底板不飄高，便于鋪軌。具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2各眼間的排列位置和參數(shù)

眼號 炮眼名稱 眼數(shù) 炮眼角度 裝藥量 眼深/m 起爆順序 聯(lián)線方式 備注

水平角 垂直角 卷/眼 kg/眼 合計

1～9 掏槽眼 9 90° 0 9 1.08 1.08 2.45 1 反向串聯(lián) 中眼裝藥，其它為空眼

10～16 輔助眼 7 90° 0 6 0.72 5.04 2.25 2

17～25 周邊眼 9 85° 5° 8 0.96 8.64 2.25 3

26～30 底眼 5 90° －10° 8 0.96 4.80 2.25 4

合計 30 19.56

3.5裝藥聯(lián)線

采用反向大串聯(lián)方式，每個眼用水炮泥和黃土封實。

測試期為20 d，需要完成45個循環(huán)。測試前期的15個循環(huán)，由于對中深孔爆破不熟悉，循環(huán)率僅為50%，炮眼利用率為65%～95%. 后期經(jīng)過對工序、打眼等方面的不斷改良，第16～45個的循環(huán)率高為80%，單循環(huán)進(jìn)尺除個別1.6 m、部分1.7 m外，大部分都在2.0 m以上，炮眼利用率基本上為90%以上。

整個測試歷時226 d，圓滿完成了102采區(qū)＋800 m集中運輸平巷800 m的掘進(jìn)工程量，采用二班制作業(yè)，平均月單進(jìn)和日進(jìn)尺分別為120 m和4.42 m，優(yōu)良品率達(dá)90%以上。如果采用三班制作業(yè)，月度進(jìn)尺可達(dá)160 m。

3.6方案評價

實施該方案的優(yōu)點主要有：①炮眼利用率高，基本能達(dá)到90%以上；②巷道成形情況較好，優(yōu)良品率達(dá)90%以上；③工效好，月度單進(jìn)水平較高。缺點主要有：①采用直線直眼掏槽法，9個掏槽眼之間的間距僅為150 mm，眼底不能相通，而且眼底必須落在同一平面上，質(zhì)量要求高，如果沒有熟練的作業(yè)人員，則很難對其進(jìn)行控制；②在供風(fēng)限制的條件下，放炮后沒時間在打耙?guī)r機(jī)掛鉤眼；③爆炸沖擊波較大，對電氣設(shè)備、耙?guī)r機(jī)的破壞性較大。

4結(jié)束語

在巖石普氏系數(shù)大于8時使用中深孔爆破，不僅能取得較好的爆破效果，而且也有助于工效的提高。通過試驗，中深孔爆破技術(shù)在池坪蘆坑煤礦及周邊的運用中取得了很大成功。

〔編輯：王霞〕

In Deep Hole Blasting Technology Application in Chipinglukeng Coal Mine

Tu Lianhu

Abstract: Based on Chipinglukeng Coal Mine + 800 m concentrated transportation lane test learn that using middle deep hole blasting operation can to a hard rock blasting have very good effect, and high efficiency, roadway forming of good quality and worthy of popularization and application.

Key words: Chipinglukeng Coal Mine; transportation lane; hard rock; deep hole

表1試驗階段后5 d煤礦平均循環(huán)進(jìn)尺和各長度鉆桿打眼的平均值

鉆桿長度

/m 孔深

/m 鉆孔用時

/min 頻率

/（min/m） 炮眼利用率

/% 循環(huán)進(jìn)尺

/m

1.6 1.35 2.64 1.65 78 1.05

2.0 1.75 3.52 1.76 76 1.33

2.2 1.95 4.40 2.00 79 1.54

2.5 2.25 5.83 2.33 82 1.85

2.8 2.55 9.04 3.23 78 1.99

3.0 2.75 13.08 4.36 77 2.12

3.3 2.05 18.88 5.72 77 2.35

當(dāng)鉆孔深度大于2.25 m后，打眼所消耗的時間顯著增大，加上供風(fēng)時間的限制，因此選用深為2.25 m的炮眼，長度為2.5 m的鉆桿進(jìn)行施工。

3.2.2爆破方式和爆破參數(shù)選取

測試期采用直眼掏槽分次爆破和直眼掏槽光面爆破法進(jìn)行施工，通過測試表明，分次爆破和光面爆破在炮眼利用率上差別不大，但分次爆破輔助工序煩瑣；二次裝藥連線放炮作業(yè)人員受炮煙的影響大；未裝藥的炮眼需要進(jìn)行眼口的保護(hù)。

3.3打眼位置

打眼前先按巷道中線畫出巷道輪廓線，以確定各炮眼的位置。在鉆眼時要嚴(yán)格控制好炮眼的角度和方向，盡可能成一條直線。

3.4 掏槽方法

將9眼直線掏槽布置在巷道中下部，中間眼為裝藥眼，周圍8眼為空眼，各眼之間相距15 cm，眼底不得相通，掏槽眼比其他眼深20 cm，掏槽眼眼底落在同一個平面上。直眼掏槽不利用工作面，而是利用周邊8眼空間充當(dāng)?shù)淖杂擅妗Ｖ苓呇垡M量縮小邊眼與巷道輪廓線的距離：眼底比輪廓線偏外10～15 cm，周邊眼間距50～80 cm，底眼、眼底要比底板低，保證底板不飄高，便于鋪軌。具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2各眼間的排列位置和參數(shù)

眼號 炮眼名稱 眼數(shù) 炮眼角度 裝藥量 眼深/m 起爆順序 聯(lián)線方式 備注

水平角 垂直角 卷/眼 kg/眼 合計

1～9 掏槽眼 9 90° 0 9 1.08 1.08 2.45 1 反向串聯(lián) 中眼裝藥，其它為空眼

10～16 輔助眼 7 90° 0 6 0.72 5.04 2.25 2

17～25 周邊眼 9 85° 5° 8 0.96 8.64 2.25 3

26～30 底眼 5 90° －10° 8 0.96 4.80 2.25 4

合計 30 19.56

3.5裝藥聯(lián)線

采用反向大串聯(lián)方式，每個眼用水炮泥和黃土封實。

測試期為20 d，需要完成45個循環(huán)。測試前期的15個循環(huán)，由于對中深孔爆破不熟悉，循環(huán)率僅為50%，炮眼利用率為65%～95%. 后期經(jīng)過對工序、打眼等方面的不斷改良，第16～45個的循環(huán)率高為80%，單循環(huán)進(jìn)尺除個別1.6 m、部分1.7 m外，大部分都在2.0 m以上，炮眼利用率基本上為90%以上。

整個測試歷時226 d，圓滿完成了102采區(qū)＋800 m集中運輸平巷800 m的掘進(jìn)工程量，采用二班制作業(yè)，平均月單進(jìn)和日進(jìn)尺分別為120 m和4.42 m，優(yōu)良品率達(dá)90%以上。如果采用三班制作業(yè)，月度進(jìn)尺可達(dá)160 m。

3.6方案評價

實施該方案的優(yōu)點主要有：①炮眼利用率高，基本能達(dá)到90%以上；②巷道成形情況較好，優(yōu)良品率達(dá)90%以上；③工效好，月度單進(jìn)水平較高。缺點主要有：①采用直線直眼掏槽法，9個掏槽眼之間的間距僅為150 mm，眼底不能相通，而且眼底必須落在同一平面上，質(zhì)量要求高，如果沒有熟練的作業(yè)人員，則很難對其進(jìn)行控制；②在供風(fēng)限制的條件下，放炮后沒時間在打耙?guī)r機(jī)掛鉤眼；③爆炸沖擊波較大，對電氣設(shè)備、耙?guī)r機(jī)的破壞性較大。

4結(jié)束語

在巖石普氏系數(shù)大于8時使用中深孔爆破，不僅能取得較好的爆破效果，而且也有助于工效的提高。通過試驗，中深孔爆破技術(shù)在池坪蘆坑煤礦及周邊的運用中取得了很大成功。

〔編輯：王霞〕

In Deep Hole Blasting Technology Application in Chipinglukeng Coal Mine

Tu Lianhu

Abstract: Based on Chipinglukeng Coal Mine + 800 m concentrated transportation lane test learn that using middle deep hole blasting operation can to a hard rock blasting have very good effect, and high efficiency, roadway forming of good quality and worthy of popularization and application.

Key words: Chipinglukeng Coal Mine; transportation lane; hard rock; deep hole

表1試驗階段后5 d煤礦平均循環(huán)進(jìn)尺和各長度鉆桿打眼的平均值

鉆桿長度

/m 孔深

/m 鉆孔用時

/min 頻率

/（min/m） 炮眼利用率

/% 循環(huán)進(jìn)尺

/m

1.6 1.35 2.64 1.65 78 1.05

2.0 1.75 3.52 1.76 76 1.33

2.2 1.95 4.40 2.00 79 1.54

2.5 2.25 5.83 2.33 82 1.85

2.8 2.55 9.04 3.23 78 1.99

3.0 2.75 13.08 4.36 77 2.12

3.3 2.05 18.88 5.72 77 2.35

當(dāng)鉆孔深度大于2.25 m后，打眼所消耗的時間顯著增大，加上供風(fēng)時間的限制，因此選用深為2.25 m的炮眼，長度為2.5 m的鉆桿進(jìn)行施工。

3.2.2爆破方式和爆破參數(shù)選取

測試期采用直眼掏槽分次爆破和直眼掏槽光面爆破法進(jìn)行施工，通過測試表明，分次爆破和光面爆破在炮眼利用率上差別不大，但分次爆破輔助工序煩瑣；二次裝藥連線放炮作業(yè)人員受炮煙的影響大；未裝藥的炮眼需要進(jìn)行眼口的保護(hù)。

3.3打眼位置

打眼前先按巷道中線畫出巷道輪廓線，以確定各炮眼的位置。在鉆眼時要嚴(yán)格控制好炮眼的角度和方向，盡可能成一條直線。

3.4 掏槽方法

將9眼直線掏槽布置在巷道中下部，中間眼為裝藥眼，周圍8眼為空眼，各眼之間相距15 cm，眼底不得相通，掏槽眼比其他眼深20 cm，掏槽眼眼底落在同一個平面上。直眼掏槽不利用工作面，而是利用周邊8眼空間充當(dāng)?shù)淖杂擅?。周邊眼要盡量縮小邊眼與巷道輪廓線的距離：眼底比輪廓線偏外10～15 cm，周邊眼間距50～80 cm，底眼、眼底要比底板低，保證底板不飄高，便于鋪軌。具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2各眼間的排列位置和參數(shù)

眼號 炮眼名稱 眼數(shù) 炮眼角度 裝藥量 眼深/m 起爆順序 聯(lián)線方式 備注

水平角 垂直角 卷/眼 kg/眼 合計

1～9 掏槽眼 9 90° 0 9 1.08 1.08 2.45 1 反向串聯(lián) 中眼裝藥，其它為空眼

10～16 輔助眼 7 90° 0 6 0.72 5.04 2.25 2

17～25 周邊眼 9 85° 5° 8 0.96 8.64 2.25 3

26～30 底眼 5 90° －10° 8 0.96 4.80 2.25 4

合計 30 19.56

3.5裝藥聯(lián)線

采用反向大串聯(lián)方式，每個眼用水炮泥和黃土封實。

測試期為20 d，需要完成45個循環(huán)。測試前期的15個循環(huán)，由于對中深孔爆破不熟悉，循環(huán)率僅為50%，炮眼利用率為65%～95%. 后期經(jīng)過對工序、打眼等方面的不斷改良，第16～45個的循環(huán)率高為80%，單循環(huán)進(jìn)尺除個別1.6 m、部分1.7 m外，大部分都在2.0 m以上，炮眼利用率基本上為90%以上。

整個測試歷時226 d，圓滿完成了102采區(qū)＋800 m集中運輸平巷800 m的掘進(jìn)工程量，采用二班制作業(yè)，平均月單進(jìn)和日進(jìn)尺分別為120 m和4.42 m，優(yōu)良品率達(dá)90%以上。如果采用三班制作業(yè)，月度進(jìn)尺可達(dá)160 m。

3.6方案評價

實施該方案的優(yōu)點主要有：①炮眼利用率高，基本能達(dá)到90%以上；②巷道成形情況較好，優(yōu)良品率達(dá)90%以上；③工效好，月度單進(jìn)水平較高。缺點主要有：①采用直線直眼掏槽法，9個掏槽眼之間的間距僅為150 mm，眼底不能相通，而且眼底必須落在同一平面上，質(zhì)量要求高，如果沒有熟練的作業(yè)人員，則很難對其進(jìn)行控制；②在供風(fēng)限制的條件下，放炮后沒時間在打耙?guī)r機(jī)掛鉤眼；③爆炸沖擊波較大，對電氣設(shè)備、耙?guī)r機(jī)的破壞性較大。

4結(jié)束語

在巖石普氏系數(shù)大于8時使用中深孔爆破，不僅能取得較好的爆破效果，而且也有助于工效的提高。通過試驗，中深孔爆破技術(shù)在池坪蘆坑煤礦及周邊的運用中取得了很大成功。

〔編輯：王霞〕

In Deep Hole Blasting Technology Application in Chipinglukeng Coal Mine

Tu Lianhu

Abstract: Based on Chipinglukeng Coal Mine + 800 m concentrated transportation lane test learn that using middle deep hole blasting operation can to a hard rock blasting have very good effect, and high efficiency, roadway forming of good quality and worthy of popularization and application.

Key words: Chipinglukeng Coal Mine; transportation lane; hard rock; deep hole