中深孔爆破在深部礦井掘進中的有效運用

摘 要：文章簡要介紹了中深孔爆破在深部礦井掘進中的應用，總結了施工中的一些經驗和不足之處，為今后類似地質條件的掘進施工提供借鑒。

關鍵詞：中深孔爆破；深部礦井

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）35-0170-02

顧橋礦北一11-2軌道下山掘進爆破的特點是巷道埋藏深（施工底板標高為-780m～-940m）、斷面大，巖石所受到的夾制作用比較強。在施工的初期，由于施工的過程中沒有嚴格按照施工規定實施，造成施工中存在少打眼、多裝藥的現象，導致巖石的碎塊拋擲比較遠，爆堆不集中、炮眼利用率低，導致規成型質量差，不僅嚴重影響礦井巷道的掘進的速度，并且還造成支護材料和出矸量的消耗，同時礦井巷道的安全性和穩定性也不能有效的得到保證，因此，加強提高深度礦井中深孔爆破的效率，改善爆破的效果以及增加進尺，保證爆破成型質量是目前巖巷掘進爆破工作中丞待解決的重要的問題。因此，本文主要從炮眼深度、光面爆破以及掏槽爆破等爆破技術進行詳細的分析研究研究中深孔爆破在深部礦井掘進中的有效運用。

1 試驗巷道簡介

顧橋礦北一11-2軌道下山，設計長度2 700 m，支護形式為錨網噴。巷道規格：凈寬×凈高=5 000×3 900 mm；掘進斷面面積17.9 m2；錨桿規格：Φ22×2200 mm，間排距：800×800 mm；本巷道揭露巖性以砂巖、砂質泥巖為主，具備進行中、深孔爆破條件。

2 炮眼深度的選擇

根據經驗可得，在爆破工程中，影響功炮眼深度的原因主要有鉆眼機械、巖石性質以及循環作業方式和炮藥的威力等，因此在巖石中深孔爆破深部礦井中應注意選擇炮眼深度，以保證爆破的質量。

2.1 由鉆眼機械確定炮眼深度

在礦井掘進中深孔爆破的過程中，合理的炮眼深度應該與鉆眼機械相適應，這樣才能有效保證鉆眼的效率。目前在中深孔爆破中，常用的鉆眼機械主要是普通的氣腿式鑿巖機，其在施工的過程中在相同的鑿巖環境下，此設備的鉆眼速度隨著鉆眼深度的增加而降低，如我礦在北一11-2軌道下山為做試驗打三個2.5 m深炮眼，編號為1、2、3。用噴漆在鉆桿0.5 m處、1 m處、1.5 m處、2 m處（鉆桿有效長度2.5 m）做標記，當打到相應深度時計時，數據如表1所示（時間單位為s）。

通過表1的數據可以得知，在工程施工的過程中，如果采用同一根釬子鉆眼，如果鉆眼的深度每增加0.5 m，鉆眼的速度就會隨著下降10%～15%，造成這種現象的原因主要是由于隨著鉆眼深度的增加，則克服釬桿彈性變形的沖擊力就越大，進而導致排粉的難度增加，并且由于釬桿與鉆眼壁間的摩擦阻力的增加，導致能量的增加，進而造成設備鉆井速度下降。鉆孔深度達到2.0～2.5 m時鉆眼速度僅有眼深0.5 m時的50%。所以切不可執意為中深孔爆破而過度加深炮眼，使用炮眼的深度在2.5 m左右為最佳的狀態。

2.2 由循環作業方式確定炮眼的深度

在深部礦井掘進中的爆破工程中，合理的炮眼深度還應該與工程循環作業方式相適應。施工中還應該保證每班完成整循環或者固定的施工工序，這樣將每個班組的工作任務明確，不僅方便施工中管理和組織，而且在施工中配合錨噴支護，在合理的炮眼深度內，才能達到最高的掘進功效

在深部礦井掘進施工中，在確定炮眼的深度時，還應該全面進行考慮巖石的堅硬程度，巷道斷面的大小和炸藥的爆破能力等。如果工程中的巷道斷面小，炮眼底部的巖石夾制作用比較強、巖石的堅固性比較高的情況下，掏槽的難度就會增加，在中深孔爆破中如果裝藥的直徑大，爆炸的威力大，則其掏槽效果就能夠達到很高。

3 掏槽爆破

在礦井巷道深部礦井掘進中掏槽爆破是決定礦井掘進進尺的重要的環節。因此在工程施工的過程中，想要提高炮眼的使用效果，則首先應該選擇最佳的掏槽的參數和掏槽的形式，這樣才能保證施工的質量和進度。

3.1 掏槽形式

在中深孔爆破的工程中，采用最多的掏槽形式為直眼掏槽，而在直眼掏槽的形式中運用最多的為角柱掏槽、螺旋掏槽等形式。但是在工程施工中，由于直眼掏槽對對鉆孔質量要求極高，孔位、孔間距必須滿足設計要求，實際操作中往往達不到預想效果，特別是在設備和人員素質有限的情況下，為克服直眼掏槽的不足，在斷面允許的條件下，采用楔形掏槽技術進行中深孔爆破是目前較為有效的爆破方式。楔形掏槽放炮后在爆轟氣體和應力波的綜合利用下，則掏槽中的巖石被爆破粉碎，并且將會向工作面方向推移，形成漏斗形槽腔創造出新的自由面，其不僅將深部巖石的夾制作用得到改變，而且也使其強度得到有效的降低，進而對巖石的爆破破碎和運動提供有力的條件，同時還將會造成分段巖石中的殘余應力和大量的爆生裂隙，從而達到增強巖石的破碎。

3.2 掏槽參數

先布置掏槽眼，其次是周邊眼，最后是根據巷道斷面大小均勻布置崩落眼。掏槽眼一般布置在巷道面中央偏下部位，有軟弱夾層時優選軟弱層。掏槽眼深度應較其它炮眼加深0.2～0.3 m。緊挨掏槽眼的崩落眼與掏槽眼眼口間距應控制在250 mm～300 mm，否則，眼底抵抗線太大難以崩落。為增強槽腔中巖石的爆破作用和破碎效果、避免形成巖石大塊，可在槽腔中心布置兩個與其他掏槽眼同深的直眼。掏槽眼對稱的眼口間距1.2～1.4 m，眼底間距控制在200 mm～300 mm。為確保掏槽眼鉆眼角度的準確性，建議做一個三角定向木尺（根據掏槽眼角度用三根木條固定在一起做成）進行定向。

4 光面爆破

光面爆破的效果是巷道成型規整，減少周邊圍巖破壞的重要環節，周邊炮眼應布置在巷道斷面輪廓線上，鉆眼時向外偏斜，眼底落在輪廓線外50 mm～100 mm，炮眼相互平行，深度一致。為保證巷道成型，嚴格控制周邊眼間距，一般取值300～400 mm。整體性好的巖石中適當增大炮眼間距；在松散巖石中應取較小值，同時減小裝藥量。

我礦北一11-2軌道下山近期采用中深孔爆破技術，具體參數及爆破圖如圖1所示。

5 試驗階段匯報

5.1 打眼管理

①打眼操作要求：打孔時要掌握“準、平、直、齊”，即點孔要準確、釬要平、孔要直、孔底要落在一個垂直面上，使爆后工作面整齊。

②打眼前，畫出巷道輪廓線，點好各圈炮眼眼位。從巷中向兩幫工作面劃分為4～6個區域，每個區域內設一名打眼工，并負責該區域內炮眼的施工，做好定鉆工、定任務、定眼位、定責任的工作。

③底眼開眼可高出巷道底板100～150 mm，適當下扎，眼底可落在巷道底板外150 mm～200 mm。對于下山或斜巷施工，要注意斜巷的傾斜角度，下山施工時，底眼應布置兩排，上面的一排類似于崩落眼布置，下一排大傾角下扎。

5.2 成果

2012年7～9月循環進尺如表2所示。

6 中深孔爆破短板

①眼深。并不是炮眼深度越深放炮進尺就越高，炮眼越深， 打眼時間就越長， 而且鉆桿容易擺動，難以操作， 鉆眼角度不易控制， 鉆進過程中鉆桿容易折斷， 增加了不安全因素。

②爆破。由于中深孔爆破所打的眼深度增加，所以裝藥量也相應增加，過大的增加裝藥量，會給安全帶來不利影響，頂板和兩幫受震動過大，容易發生冒頂、離層和片幫等事故；容易崩壞錨桿、網片，崩壞設備。因此裝藥量必須適當，封泥必須保證數量和質量，以保證爆破安全。

③中深孔爆破產生的次生問題。裝藥量大，爆破后，炮煙和有毒害氣體相應增加，容易造成熏人事故，即延長排煙的時間，又影響職工身體健康；破壞圍巖的穩定和容易崩倒支架，造成工作面冒頂、落石和片幫；裝藥量過大，造成巖塊拋擲距離遠增加裝巖的困難。

7 中深孔爆破前景及需要提高的地方

從以上試驗巷道可以看出巖巷中深孔爆破掘進技術可減少輔助作業時間，提高單循環進尺，能大量節省爆破器材和鉆具消耗，加快巷道掘進速度和獲得較大的經濟效應。如何提高炮眼利用率、保證周邊成型、保證均勻的爆破塊度是下一步我們工作努力的方向。

參考文獻：

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