空心眼爆破在半煤巖巷道中的應用

摘要：光面爆破是一種合理利用炸藥能量、炮眼布置及裝藥結構的爆破技術，將光面爆破的周邊眼與空心眼交錯布置，爆破后能使巷道成型更加規(guī)整、表面光滑，斷面尺寸符合設計輪廓要求，能有效保護圍巖的穩(wěn)定性，無明顯炮震裂縫，對于提高巷道成型質(zhì)量，減少超挖，降低材料消耗，加快掘進施工速度，改善現(xiàn)場工作條件，避免冒頂、片幫，促進安全生產(chǎn)，有不可替代作用。該項技術的成功應用，取得了較為明顯的經(jīng)濟和社會效益。

關鍵詞：空心眼爆破 參數(shù)選擇 應用

1 問題的提出

棗礦集團田陳煤礦73采區(qū)3下7311軌道巷是一條沿煤層頂板掘進的順槽巷道，頂板為中砂巖，較完整，迎頭巖性為煤、炭質(zhì)泥巖互層，煤厚0.8-1.4m，巖性硬度f=2-4，抗壓強度較低，沿用傳統(tǒng)的光面爆破技術，將光爆眼距控制在不大于350mm，爆出的巷道兩幫參差不齊，超欠挖較嚴重，同時由于沿空掘進，受采動壓力的影響，極易發(fā)生折幫現(xiàn)象，對現(xiàn)場施工人員的安全造成威脅，相應加大出矸量，月進尺較低，工程質(zhì)量嚴重下滑。因此我們對光爆眼的布置及最小抵抗線等技術參數(shù)需進一步探討，以提高巷道的基礎成型。

2 參數(shù)選擇

2.1 確定掏槽方式

根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件，要實現(xiàn)空心眼爆破，首先對掏槽方式進行確定，因為掏槽眼的作用是首先將工作面上某部分巖石破碎下來，使工作面形成第二個自由面，只有創(chuàng)造出一個良好的自由面，才能逐步擴大爆破范圍。采用直眼掏槽要求打眼工的操作水平較高，孔間距不易掌握，掏槽的效果并不理想，通過多次試驗，結合現(xiàn)場工人的操作習慣，楔形掏槽的方式在眼深不超過2.0m時既便于現(xiàn)場職工操作，又能取得較好的爆破效果，確定采用楔形掏槽的方式進行爆破。

2.2 周邊眼（空心眼）的布置

巷道實現(xiàn)光面爆破的關鍵是周邊眼的布置及最小抵抗線的確定，在采用預留光面層的爆破中，爆破后巖面的平整度與最小抵抗線W和周邊眼距E的比值K（密集系數(shù)）有關，根據(jù)施工現(xiàn)場的巖性條件，通過在現(xiàn)場的多次試驗，當K=E/W=0.75-0.9時，能得到較好的爆破效果。因此在生產(chǎn)中將周邊眼（空心眼）布置在距輪廓線上，周邊眼的眼距控制在150mm，間隔裝藥留下空心眼，空心眼的眼口用粘土炮泥封實，最小抵抗線不大于400mm，這樣裝藥的周邊眼起爆后所產(chǎn)生的沖擊波不僅使此炮眼本身的周圍巖體內(nèi)產(chǎn)生徑向裂隙，而且使臨近不裝藥的空心眼沿著輪廓線也將產(chǎn)生徑向裂隙，使裂隙沿著周邊眼定向發(fā)展，當爆破后產(chǎn)生的拉應力剛好克服巖石的極限抗拉強度時，使兩眼之間產(chǎn)生平整的拉斷裂縫而將輪廓線以內(nèi)的巖石崩落并留下眼痕。

2.3 雷管及裝藥量的選擇

在雷管的選擇方面，由于瞬發(fā)電雷管通電后使掏槽眼與周邊眼的藥卷同時起爆，所產(chǎn)生的爆轟波振幅一致，無法形成層次不同、前后疊加的爆轟波，預留的光爆層在爆轟波的作用下強行崩落，輪廓線在弱面處容易出現(xiàn)“超挖”的現(xiàn)象，我們通過在現(xiàn)場的多次試驗證明，選擇能在極短時間（最大不大于130毫秒）內(nèi)先后起爆的毫秒電雷管，既能創(chuàng)造第二個自由面，又可使周邊眼在極短的時間內(nèi)依次起爆，將預留的光爆層單獨分離出來。同時為避免對圍巖產(chǎn)生更大的破壞，必須嚴格控制周邊眼的裝藥量，裝藥量過多，巖壁破碎嚴重；裝藥量過少，周邊眼不能貫通，根據(jù)現(xiàn)場的多次試驗，使用棗礦集團生產(chǎn)的煤礦許

用乳化炸藥，眼深小于2.0米時，一般不宜超過以下數(shù)值：

軟巖（半煤巖） f=2-3 100-150克/米

中硬巖 f=4-6 150-200克/米

硬巖 f=8-10 200-300克/米

3 效果評價

3.1 通過采用空心眼光面爆破后，掘進的巷道輪廓線平整光潔，視覺效果好，眼痕率在90%以上。

3.2 減少了對圍巖的破壞，提高了圍巖的穩(wěn)定性，大幅降低了折幫現(xiàn)象的發(fā)生，特別是在沿空掘進的巷道中效果更為明顯。

3.3 在圍巖穩(wěn)定的巷道中，可以減少對幫部的支護，降低了因支護投入而帶來的噸煤成本的增加。

3.4 相對提高了掘進進度，保證了巷道基礎成型的穩(wěn)步提高。

3.5 從根本上減少了折幫產(chǎn)生的不安全隱患，提高了安全生產(chǎn)的系數(shù)，保護了職工的生命安全。

4 注意事項

4.1 施工前嚴格按要求在迎頭斷面上畫出輪廓線，并分別標出眼位。

4.2 打眼工應能熟練操作風鉆，特別是在施工周邊眼時，由于眼距較近，角度掌握不好，容易造成穿眼，直接影響爆破效果。

4.3 巖性較硬時應適當加大周邊眼的眼距，以減少打眼所使用的時間，提高工作效率。

4.4 空心眼爆破適合在低瓦斯煤層中應用，高瓦斯和煤與瓦斯突出的煤層中不得采用空心眼爆破。

5 結論

煤巷（半煤巷）掘進的巷道，采用空心眼爆破法施工，既可以提高巷道的基礎成型和施工進度，又能降低支護費用，特別是在安全生產(chǎn)方面起到了重要的作用。

作者簡介：

曹付華（1981-），男，技術員，現(xiàn)任山東能源棗莊礦業(yè)集團（公司）田陳煤礦掘進二區(qū)主管技術員。