中深孔“三小”一次爆破試驗(yàn)研究

劉占軍

（朔州市朔城區(qū)應(yīng)急管理局 ，山西 朔州 036000）

中深孔“三小”一次爆破技術(shù)的“三小”是指小鉆頭、小炮眼和小藥卷。為提高巖石巷道掘進(jìn)水平，小峪煤礦開展巖巷中深孔“三小”一次爆破掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用研究，通過(guò)對(duì)合理掏槽方式、周邊控制爆破、爆破參數(shù)優(yōu)化和安全高效一次起爆技術(shù)等方面的深入研究，為推廣中深孔一次爆破掘進(jìn)技術(shù)提供了有力地支撐。

1 工程概況

試驗(yàn)所在巷道為南部運(yùn)輸大巷，該巷為主要開拓大巷，滿足整個(gè)礦井通風(fēng)、運(yùn)輸、行人、排水，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度861.047 m，坡度3‰，直墻半圓拱型斷面，凈寬5.3 m，凈高4.6 m，錨網(wǎng)索噴支護(hù)形式。該巷道穿越的巖層由上到下依次為中砂巖、三煤、細(xì)砂巖、泥巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖中，巖層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

中砂巖：f=5～7，平均厚約11 m，灰綠色。

三煤：f=2～3，平均厚約5.77 m，黑色。

細(xì)砂巖：f=5～6，平均厚約23 m，灰白色。

泥巖：f=3～4，平均厚約8.19 m，黑色。

粉砂巖：f=2～3，平均厚約4.7 m，深色，灰白色。

南部輔助運(yùn)輸大巷構(gòu)造水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單巷道預(yù)計(jì)掘進(jìn)過(guò)程中將揭露康垓斷層：該斷層走向NE53°，傾向 143°，傾角 45°，H=23 m，施工至今斷層已經(jīng)揭露。

2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 原方案主要存在的問(wèn)題

南部運(yùn)輸大巷原方案采用普通鉆爆法爆破，預(yù)留光爆層分次爆破的光面爆破技術(shù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)，存在的主要問(wèn)題有：現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)工人操作隨意性太大，楔形掏槽，槽口距離不固定，并且有時(shí)兩邊的炮眼不對(duì)稱；炮眼個(gè)數(shù)、眼深、裝藥量均不固定，有時(shí)帶有隨意性，炮眼深度深淺不一；打眼的眼位、角度、炮眼平行度等不能按質(zhì)按量完成，有時(shí)發(fā)生炮眼打穿現(xiàn)象；炮眼利用率低，存在明顯的超欠挖現(xiàn)象，巷道成形差。爆堆散，不僅增大了炸藥消耗量，而且影響后續(xù)工作；工人在工作時(shí)，各種工序的銜接不緊湊，有時(shí)分配太明細(xì)，存在重復(fù)勞動(dòng)。從現(xiàn)場(chǎng)可以看出，工人作業(yè)能力還沒有充分發(fā)揮，技術(shù)和作業(yè)水平還有待提高。

2.2 爆破方案

通過(guò)在南部運(yùn)輸大巷主要進(jìn)行前期的考察和探索工作，在開始時(shí)期，南部大巷的工序和斷面在變化中，小斷面時(shí)進(jìn)行了初期的試驗(yàn)。初期的試驗(yàn)，由于大巷周圍巖石主要是白砂巖，塑性變形能力強(qiáng)，炸藥為二級(jí)煤礦許用乳化炸藥，猛度小，試驗(yàn)初期階段，周邊形狀得到很好的控制，但是爆破進(jìn)尺與原設(shè)計(jì)相比并沒有提高。

1）施工工藝。南部運(yùn)輸?shù)榔渎?lián)絡(luò)巷采用錨－網(wǎng)－索－噴支護(hù)，采用2 掘1 噴作業(yè)方式。全斷面一次打眼，1～5 段毫秒延期雷管一次起爆，一次成巷的循環(huán)方式，炮眼深度2.2 m，循環(huán)進(jìn)尺預(yù)計(jì)不低于2 m?？紤]到炮眼多，前期有落炮現(xiàn)象，采用2 次連線2 次起爆的方式。

2）南部運(yùn)輸大巷小斷面爆破圖表。

圖1 南部運(yùn)輸大巷炮眼布置圖

表1 裝藥量表

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及分析

3.1 試驗(yàn)方案實(shí)施及其控制

1）技術(shù)方面。逐步地全面應(yīng)用中深孔爆破掘進(jìn)技術(shù)方案，進(jìn)行爆破參數(shù)優(yōu)化，從炮眼布置到裝藥量、起爆等每個(gè)細(xì)節(jié)都詳細(xì)的作以說(shuō)明。試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行班前培訓(xùn)。試驗(yàn)結(jié)束后，從理論到設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)作詳細(xì)的記錄報(bào)告。

2）管理方面。重點(diǎn)抓正規(guī)循環(huán)作業(yè)，嚴(yán)格按照方案操作。要求各協(xié)作單位提供方便，按時(shí)完成任務(wù)。在試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)有時(shí)巖石不宜鉆時(shí)，有些炮眼深度深淺不一。所以必須保證眼深足夠，特別是主次掏槽眼，否則進(jìn)尺將會(huì)打折扣。

3）工程質(zhì)量方面。檢查記錄主要目的保證效果和隨著實(shí)際情況的變化在細(xì)節(jié)方面優(yōu)化方案。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 南部運(yùn)輸大巷聯(lián)絡(luò)巷試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

6 日和7 日聯(lián)絡(luò)巷處于拐彎階段，巷道一側(cè)的炮眼基本是垂直的，而一側(cè)的炮眼全部大角度傾斜，導(dǎo)致實(shí)際一側(cè)的炮眼利用率不理想。6 日2 個(gè)中心孔的深度只有1.8 m，7 日斷面一側(cè)2 個(gè)掏槽眼只有1.3 m深，導(dǎo)致6 日和7 日進(jìn)尺不理想。試驗(yàn)中，按照設(shè)計(jì)進(jìn)行布置炮眼，8 日試驗(yàn)較成功。周邊眼爆破效果一直不錯(cuò)，周邊眼比原設(shè)計(jì)的300～400 mm 間距大，但爆破后與原來(lái)設(shè)計(jì)比較，巷道成型好，眼痕率高，可以達(dá)到90%以上。

3.3 技術(shù)指標(biāo)分析

通常，衡量巷道爆破效果好壞的指標(biāo)主要包括：炮眼利用率、眼痕率、單位（實(shí)體巖石）炸藥消耗，有時(shí)也使用單位（實(shí)體巖石）雷管消耗。由于打眼在巖巷掘進(jìn)中往往占據(jù)較長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)巖巷快速掘進(jìn)具有重要影響，此次首次引入一個(gè)新的參數(shù)：?jiǎn)挝唬▽?shí)體巖石）炮眼長(zhǎng)度來(lái)評(píng)價(jià)爆破設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，也就是爆破單位體積的原巖需要打多長(zhǎng)的炮孔。

圖2 炮眼利用率柱狀圖

1）炮眼利用率。試驗(yàn)前后炮眼利用率柱狀圖參看圖2。試驗(yàn)前炮眼的眼深為2 m，進(jìn)尺平均為1.5 m，炮眼利用率75%。試驗(yàn)時(shí)，除了前幾次試驗(yàn)由于工人打的眼深淺不一或裝藥沒有裝進(jìn)去導(dǎo)致進(jìn)尺不理想外，其它試驗(yàn)的爆破效果都很理想。從現(xiàn)場(chǎng)記錄的數(shù)據(jù)可以看出嚴(yán)格按照試驗(yàn)方案施工，循環(huán)進(jìn)尺不會(huì)低于90%，與試驗(yàn)前相比有很大的提高，達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

2）單位巖體炮眼長(zhǎng)。每茬炮所鉆炮孔長(zhǎng)度與爆破下來(lái)的巖石實(shí)體體積之比，即單位巖體炮眼長(zhǎng)度，它表示了每爆破1 立方巖體所需要的炮眼長(zhǎng)度。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表來(lái)看，試驗(yàn)期間單位巖體炮眼長(zhǎng)度平均4.29 m/m3，比試驗(yàn)前降低了1.25 m /m3，即每立方米巖體可少打炮眼1.25 m。其柱狀示意圖如下圖3。

圖3 單位巖體炮眼長(zhǎng)度柱狀圖

3）單位炸藥消耗。試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，新設(shè)計(jì)方案炸藥單耗平均1.50 kg/m3，比原來(lái)單耗1.9 kg/m3減少了0.4 kg/m3，即每爆破1 立方巖體比試驗(yàn)前節(jié)省0.4 kg。其詳細(xì)對(duì)比參看示下圖4 所示。

圖4 單位炸藥消耗柱狀圖

4）單位雷管消耗。試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表示，新方案的單位雷管消耗量平均2.04 個(gè)/m3，比原來(lái)的平均量3.07 個(gè)/m3少了1.03。單位雷管消耗極大的減少，部分原因是同樣的斷面炮眼的減少，更重要的原因是加深了炮孔深度，相對(duì)減少了單位雷管消耗。

5）眼痕率。試驗(yàn)前由于多次放炮和周邊眼間距過(guò)小，眼痕率不高，新方案實(shí)施后，只要根據(jù)設(shè)計(jì)的位置和角度打眼，每次爆破眼痕率都不低于90%，同時(shí)周邊形狀得到很好的控制。

圖5 單位雷管消耗柱狀圖

4 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用巖石爆破基本理論，通過(guò)巖巷中深孔“三小”一次爆破技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，基本解決了巖巷掘進(jìn)爆破中存在的炮孔深度淺、爆破效率低、炮孔數(shù)目多、多次放炮等問(wèn)題，取得了預(yù)期的成果，提高了巖巷的掘進(jìn)速度。