硬巖巷道掘進的中深孔爆破和光面爆破試驗研究

摘要：隨著施工機械化程度的提高，中深孔爆破和光面爆破是巖石爆破發展的必然趨勢，也是爆破業發展的方向。本文介紹了礦用的爆破方式即中深孔爆破和光面爆破兩種方式，這樣提高了炮眼利用率，爆破效果有了很大提高，產生相當可觀的經濟效益。

關鍵詞：巷道掘進 中深孔爆破 光面爆破 硬巖

0 引言

在當前煤礦形勢下，井下巖巷掘進爆破、尤其是堅硬巖石巷道掘進爆破仍較多采用淺眼爆破作業方式，而對于堅硬巖石，爆破效率普遍較低，更為嚴重的是爆落巖石大塊率高、而且它的裝巖生產效率也是很低，這樣嚴重影響掘進施工進度。2010年，我礦運用中深孔爆破和光面爆破技術大大提高了我礦巖巷單頭單進水平。以前，我礦巖巷單進水平徘徊在100米左右，而去年我礦有二個隊單進多次突破150米，其中開拓一隊4月份進尺達183米，創造了集團公司最好水平。因此，進一步提高爆破效率和爆破質量是我們所研究的關鍵，也是本文討論的主題。

1 炮眼深度

影響炮眼深度的因素主要有：巖石性質、鉆眼機械、循環作業方式、炸藥威力等，在選擇炮眼深度時應綜合考慮。

1.1 根據鉆眼機械確定

炮眼的深度的好壞直接關系著爆破效果的好壞，而且炮眼的深度與鉆眼機械也是相適應。根據有關資料顯示，對于普通的氣腿式鑿巖機，鉆眼速就下降得越快。使克服釬子彈性變形的沖擊功增大，排粉難度也增大；其次釬桿能量消耗增加；再者人工拔釬也相當困難。隨著鉆眼深度的增加，鉆速度的衰減加快，如果采用鑿巖臺車配備重型導軌式鑿巖機，故能克服氣腿式鑿巖機的上述缺點，對巷道掘進中深孔爆破非常有利。

1.2 單位炸藥消耗量

爆破每立方米原巖所消耗的炸藥量稱為單位炸藥消耗量，合理確定單位炸藥消耗量決定于多種因素，因此，要精確計算單位炸藥消耗量是很困難的。在實際施工中，可以根據經驗公式或參考國家定額標準來確定，但還需在實踐中進行調整。

1.3 根據循環作業方式確定

合理的炮眼深度還應該要與循環作業方式是相適應的，這就要求即合理的炮眼深度應能保證每班或完成整循環，保證實現正規循環作業，所以這樣使得每班工作任務明確，因此可以便于組織和管理，在合理的炮眼深度內，從而可以力爭達到一班多循環。

1.4 裝藥結構

我們還要考慮到在爆炸的藥包起爆時，藥包的位置決定著炸藥起爆后爆轟波的傳播方向，這也決定了爆轟氣體的作業時間，是影響巖石爆破作業和爆破效果的重要因素。我們從理論的分析和實踐的經驗可以得到證明，反向裝藥比正向裝藥效果要好。一方面，反向起爆有利于眼底巖石的破碎，炸藥的能量得到充分合理的利用。另一方面，反向裝藥的爆轟波向眼口傳播，在自由面上產生的反射拉伸應力波強，即對巖石的拉斷力大。再者，反向裝藥增加了巖體內應力波作用時間；但是，反向起爆要求雷管腳線較長。由于沒有較長腳線的雷管，因此，其它炮眼均采用正向起爆順序。

2 中深孔爆破

2.1 掏槽爆破形式 掏槽爆破提高掏槽爆破的成功率和效率，決定了整個爆破質量和掘進效果，是提高巖巷掘進速度和爆破效率的主要因素，而掏槽效果的好壞又主要取決于掏槽方式。所以，按照掘進工作面大小選擇合理的掏槽方式，顯得更為重要。中深孔爆破時，楔形掏槽的應用卻受到了巷道斷面寬度的限制，必須采用直眼掏槽。直眼掏槽的形式有多種，較為常見的有菱形掏槽、三角柱掏槽、四角柱掏槽、五星掏槽、六角柱掏槽、螺旋掏槽等。因此，各種掏槽形的共同特點是利用空眼作為首爆裝藥眼的輔助自由面和破碎巖石的補償空間，直眼掏槽常有數量不等的平行空眼。除上述普通簡單的角柱形直眼掏槽形式外，目前較為先進的巖巷掘進直眼掏槽方式直眼邁步式掏槽方式可增大槽腔體積，降低拋擲作用，利于裝巖，同時提高了掘進工效。我們可以總結出選擇掏槽形式時考慮的原則有以下幾個方面：①有較高的炮眼利率和較大的槽腔表面積，才能為后爆炮眼創造更為充分的自由面。②掏槽形式越簡單越好。因為其結構簡單，易掌握，現場使用較廣。③首爆炮眼裝藥應占有較多的空眼。空眼越多對掏槽爆破越有利，因為這樣可提供自由面和補償空間。

2.2 掏槽爆破參數

目前，從國內外較堅硬巖石巷道掘進爆破的實例和理論分析可以得出，垂直楔形掏槽可以充分利用工作面這唯一的自由面，能夠獲得較大的掏槽面積和槽腔體積。而巷道中深孔爆破，當巷道斷面較小時斜眼楔形掏槽的應用就受到了巷道斷面寬度的限制，可采用直眼掏槽，而巷道斷面較大時，也較多采用楔形掏槽。我們通過長期實驗和實踐可知，對硬巖巷道，當巷道斷面能滿足鉆眼掏槽要求時，最好的掏槽方式可以采用垂直楔形掏槽。掏槽爆破裝藥爆后要將槽腔內巖石充分破碎并拋出，所以，其裝藥量要根據不同種類的巖石裝藥量有變。

3 光面爆破

眾所周知，一個較好的光面爆破效果是減少周邊圍巖破壞的關鍵。巖巷掘進均應采取周邊光面爆破技術。

在一般情況下，光面爆破炮眼間距取20倍的炮眼直徑，但是我們可以根據長期實踐經驗和查閱有關文獻資料可以得知，現場施工實際采的炮眼間距控制在450-500mm。光面爆破炮眼布置的另一個重要參數是炮眼密集系數，較合理的光爆裝藥結構為徑向間隙不耦合和軸耦合介質通常為空氣，但為確保安全，《煤礦安全規程》規定在有沼氣和煤塵的工作面不許采用空氣不耦合裝藥。所以，設計施工中為嚴格控制周邊眼的裝藥量以求減少對周邊圍巖的損傷，巷道周邊眼裝藥量要求爆破后在炮眼周圍的巖石中不產生粉碎性破壞，并能在巖壁上留有眼痕。

4 結論

隨著施工機械化程度的提高，中深孔爆破和光面爆破是發展的必然趨勢，根據現場巖石性質和施工條件，我們在爆破參數、炸藥單耗和炮泥堵塞等幾個方面進行了較為深入的分析和研究，經反復多次的試驗，提出了較為合理有效的適用于硬巖巷道掘進爆破施工的基本技術方案和措施，從而掘進速度有了較大提高，也積累了經驗。因此，中深孔爆破和光面爆破并舉是既保證質量和速度又可取得高效益的關鍵。初步分析了深井中深孔爆破和光面爆破的參數，這對現場參數設計和爆破施工具有很好的指導意義。

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