巖巷掘進中深孔爆破技術在杉木樹煤礦的應用

羅江云++陶彥建++周軍++趙勇++唐明++朱峰

摘 要：針對杉木樹煤礦巖巷掘進淺眼多循環爆破存在成巷質量差、單進低等問題，提出采用中深孔爆破技術，從而實現提高單進水平的目的。經應用，單循環進尺從1.5 m提高至2 m。

關鍵詞：巖巷掘進 中深孔爆破技術 推廣應用

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0081-04

長期以來，芙蓉集團杉木樹煤礦巖巷掘進中采用淺眼多循環爆破技術，采用該技術存在諸多弊端。淺眼多循環掘進過程中工藝轉換次數多，輔助作業時間增加，例如放炮排煙時間、排矸次數及排矸時間、工作面設備材料及其他工序準備時間等；而且材料消耗量大，成本高，工效低等，還增加了工人的勞動強度；炮眼利用率低、單循環進尺低，一般循環進尺為1.4～1.5 m（炮眼深度為1.6～1.8 m）。因此，在巖巷掘進爆破施工中，采用中深孔爆破技術具有極其重要的意義。

1 工程概況

1.1 巷道技術特性

N24+250 m補作運輸巷，承擔運輸杉木樹煤礦N24和N26采區矸石、材料、設備的任務，為永久性巷道，設計全長為205 m，斷面為直墻半圓拱，墻高1.6 m，掘進高3.4 m，掘進寬3.6 m，掘進斷面為10.85 m2。

1.2 地質條件

N24+250 m補作運輸巷施工層位位于宣威組中下部，巖性以細砂巖為主，夾泥巖及煤線，距2+3#煤層底板法線距離約38 m。巖石硬度系數（f）為4～8，巖層層理發育程度為Ⅱ～Ⅲ，巖層節理發育程度為Ⅱ～Ⅲ。

2 設備配置及爆破材料

掘進打眼采用7655型氣腿式鑿巖機，鉆釬為長2.2 m，直徑為25 mm的中空六角鋼釬。炸藥為Ⅲ級煤礦乳化炸藥，每條炸藥長為200 mm，重量為200 g/條，雷管為1、3、5段毫秒雷管。

3 中深孔爆破方案設計

3.1 中深孔爆破掏槽方式的選擇

為了使爆破取得最佳掏槽效果和提高炮眼利用率，必須選擇合適的掏槽形式，以便合理分配炸藥能量，掏槽眼的爆破效果與巷道掘進進尺密切相關。目前實際應用中主要采用斜眼掏槽和直眼掏槽兩種方式。

斜眼掏槽的特點是炮孔軸線與掘進工作面斜交。目前，斜眼掏槽仍是國內煤礦巖巷掘進普遍采用的掏槽方式。此種掏槽方式具有所需炮孔少、易將巖石向外拋出、形成更有效的自由面及位置和傾角的誤差對掏槽效果的影響較小、施工方便等特點。

但也存在以下主要缺點：（1）掏槽眼與工作面的夾角在55～75°范圍，炮孔深度受巷道斷面寬度的限制，不利于中深孔爆破技術實施；（2）掏槽后爆孔提供的抵抗線大小不同，使得爆破后工作面起伏較大，不利于下一循環鉆眼爆破工作。

直眼掏槽是指掏槽眼與工作面掘進方向平行，有意識將一定數量鉆孔不裝藥，炮眼利用率低，炮孔間距小，炮孔裝藥長度系數一般為0.7～0.8。具有的優點如下：（1）由于炮孔軸線垂直工作面布置，當炮孔深度改變時，掏槽布置可不變，易于工人掌握和實現平行作業；（2）炮孔深度不受巷道斷面寬度限制；（3）巖石拋擲距離小，爆堆集中，不易崩壞巷道內的設備和支護。因此，中深孔爆破常采用直眼掏槽方式。

直眼掏槽的主要缺點：（1）工藝和技術比較復雜，要求鉆孔質量高，炮孔參數控制嚴格，對巷道成形效果影響大；（2）施工的炮孔數量多，炸藥消耗量大。

根據上述兩種掏槽方式的缺陷，為充分發揮它們各自的優點，我們采用一種新型準直眼掏槽方式，如圖1所示。

圖1中，1#～6#孔為準直眼掏槽炮孔，炮孔稍微傾斜，1#～6#孔作為主要掏槽炮孔，水平方向與掘進工作面夾角為80～85°，垂直方向與掘進工作面夾角為90 °；7#孔作為輔助掏槽炮孔，水平方向與掘進工作面夾角為90 °，垂直方向與掘進工作面夾角為70～75 °。1#～7#孔裝炸藥量相同，使用1段雷管，同時起爆。7#孔的布置既避免了準直眼1#～6#孔終孔距離大，炸藥不集中，在起爆過程中，出現槍炮現象，同時又在爆破后增大了槽腔，為后爆炮孔提供了更大爆破自由面。

準直眼掏槽的優點包括：（1）準直眼與自由面僅少許傾斜，掌子面提供的自由面得到充分利用，提高了爆破效果；（2）較直眼掏槽法大大減少了掏槽孔數量，擴大了槽腔體積，為后續炮孔爆破提供了更大的自由面和補償空間；（3）較斜眼掏槽法與自由面的夾角增大，爆破時巖石拋擲距離小，爆堆集中，對巷道內的設備和支護破壞小。

3.2 爆破參數的確定

充分考慮安全、施工等因素，炮眼深度設計為2.0～2.2 m，單循環進尺預計為1.8～2.0 m。炮眼布置見圖2所示。

掏槽眼爆破是以爆破漏斗的形式形成自由面，為其他炮眼的爆破創造更為有利的條件，其a=400 mm，b=1600 mm，B=684，準直眼傾斜角度為75～80 °，炮眼深度為2.2 m，掏槽眼比其他炮眼深0.2 m。

輔助眼和周邊眼的作用主要是用來繼續擴大掏槽，并最后形成巷道輪廓。它們的布置一般應以每一炮眼的最小抵抗線近似相等為原則，同時兼顧爆落的塊度和巷道輪廓整齊的要求。周邊眼分為拱部周邊眼、邊墻周邊眼和底部周邊眼，其眼距不能過大，一般為400～500 mm，周邊眼與巷道輪廓線距離為100 mm，當巖石比較堅硬時，應縮小周邊眼與巷道輪廓線之間的距離，以保證巷道不欠挖，超挖量少。在周邊眼與掏槽眼之間布置輔助眼，方向基本上垂直于工作面，掏槽眼以上輔助眼層間距為400～500 mm，眼間距為600～800 mm；掏槽眼以下及兩邊輔助眼層間距為300～400 mm，眼間距為400～500 mm；輔助眼與周邊眼、掏槽眼之間距離，一般為350～500 mm。

3.3 裝藥、連線與起爆

（1）裝藥結構：裝藥采用正向起爆，爆破總延時不大于130 ms。每個炮眼至少使用一條水炮泥，并用黏土炮泥填實，封泥長度0.5 m以上。根據炮眼作用、位置確定每個炮眼炸藥量。炸藥量見表1所示。endprint

（2）連線方式：所有炮眼雷管采用大串聯連接，每一個接頭應接牢、接實，以減少接頭電阻，接頭要懸空，不可觸地，放炮母線要完好，不能有破損，網路連接好，母線與起爆器要接牢。

（3）起爆：起爆前必須進行電路導通檢查，發現問題要及時解決。起爆時，要看到起爆器上的指示燈亮起10～20 s后，才能起爆。絕對不能在起爆器充電不足時進行起爆。預期爆破效果見表2。

3.4 其他注意事項

（1）施工中要根據爆破圖要求嚴格執行畫弧導向打眼，確保打眼質量。特別注意掏槽眼距不要縮小，嚴格按爆破圖表規定尺寸打眼，同時注意眼底位置不要靠的太近。

（2）爆破參數應根據巖石硬度系數適當進行調整。軟巖中爆破，可適當減少炮眼數；硬巖中爆破時，可減少炮眼間距，但不小于300 mm，可采用增加裝藥量以達到最好爆破效果。

（3）與掏槽眼以上的輔助眼相比，掏槽眼以下及兩邊的輔助眼炮眼密度大，且炮眼裝藥量比掏槽眼以上的輔助眼多1條炸藥。

（4）裝炸藥時必須將炸藥推到眼底，并將其搗實。

（5）炸藥必須使用同廠、同批、同型號的爆破材料，防止使用不同炸藥造成拒爆現象。

（6）掘進過程隨時對爆破效果進行觀察，及時調整爆破參數。

4 結語

（1）炮眼利用率提高，炮眼利用率最高可達92%。

（2）循環進尺提高，循環進尺最高可達1.95 m。

（3）實現了安全作業，相對減少了炮煙對井下作業人員的傷害，同時避免了井下作業人員為盲目提高月進尺而忽略頂板等方面的安全危害。

（4）相對降低了井下作業人員的勞動強度，為安全和生產提供了保障。

參考文獻

[1] 王文龍.鉆眼爆破[M].北京：煤炭工業出版社，1984.

[2] 單仁亮，周紀軍，黃寶龍，等.巷道掏槽爆破影響因素分析[J].煤炭科學技術，2010，38（2）：25-27，54.

[3] 朱永.中深孔準直眼掏槽爆破技術與應用研究[D].北京：中國礦業大學，2008.

[4] 單仁亮，朱永，黃寶龍，等.巖巷掘進準直眼掏槽爆破新技術應用實例分析[J].巖石力學與工程學報，2011（2）.endprint

（2）連線方式：所有炮眼雷管采用大串聯連接，每一個接頭應接牢、接實，以減少接頭電阻，接頭要懸空，不可觸地，放炮母線要完好，不能有破損，網路連接好，母線與起爆器要接牢。

（3）起爆：起爆前必須進行電路導通檢查，發現問題要及時解決。起爆時，要看到起爆器上的指示燈亮起10～20 s后，才能起爆。絕對不能在起爆器充電不足時進行起爆。預期爆破效果見表2。

3.4 其他注意事項

（1）施工中要根據爆破圖要求嚴格執行畫弧導向打眼，確保打眼質量。特別注意掏槽眼距不要縮小，嚴格按爆破圖表規定尺寸打眼，同時注意眼底位置不要靠的太近。

（2）爆破參數應根據巖石硬度系數適當進行調整。軟巖中爆破，可適當減少炮眼數；硬巖中爆破時，可減少炮眼間距，但不小于300 mm，可采用增加裝藥量以達到最好爆破效果。

（3）與掏槽眼以上的輔助眼相比，掏槽眼以下及兩邊的輔助眼炮眼密度大，且炮眼裝藥量比掏槽眼以上的輔助眼多1條炸藥。

（4）裝炸藥時必須將炸藥推到眼底，并將其搗實。

（5）炸藥必須使用同廠、同批、同型號的爆破材料，防止使用不同炸藥造成拒爆現象。

（6）掘進過程隨時對爆破效果進行觀察，及時調整爆破參數。

4 結語

（1）炮眼利用率提高，炮眼利用率最高可達92%。

（2）循環進尺提高，循環進尺最高可達1.95 m。

（3）實現了安全作業，相對減少了炮煙對井下作業人員的傷害，同時避免了井下作業人員為盲目提高月進尺而忽略頂板等方面的安全危害。

（4）相對降低了井下作業人員的勞動強度，為安全和生產提供了保障。

參考文獻

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[3] 朱永.中深孔準直眼掏槽爆破技術與應用研究[D].北京：中國礦業大學，2008.

[4] 單仁亮，朱永，黃寶龍，等.巖巷掘進準直眼掏槽爆破新技術應用實例分析[J].巖石力學與工程學報，2011（2）.endprint

（2）連線方式：所有炮眼雷管采用大串聯連接，每一個接頭應接牢、接實，以減少接頭電阻，接頭要懸空，不可觸地，放炮母線要完好，不能有破損，網路連接好，母線與起爆器要接牢。

（3）起爆：起爆前必須進行電路導通檢查，發現問題要及時解決。起爆時，要看到起爆器上的指示燈亮起10～20 s后，才能起爆。絕對不能在起爆器充電不足時進行起爆。預期爆破效果見表2。

3.4 其他注意事項

（1）施工中要根據爆破圖要求嚴格執行畫弧導向打眼，確保打眼質量。特別注意掏槽眼距不要縮小，嚴格按爆破圖表規定尺寸打眼，同時注意眼底位置不要靠的太近。

（2）爆破參數應根據巖石硬度系數適當進行調整。軟巖中爆破，可適當減少炮眼數；硬巖中爆破時，可減少炮眼間距，但不小于300 mm，可采用增加裝藥量以達到最好爆破效果。

（3）與掏槽眼以上的輔助眼相比，掏槽眼以下及兩邊的輔助眼炮眼密度大，且炮眼裝藥量比掏槽眼以上的輔助眼多1條炸藥。

（4）裝炸藥時必須將炸藥推到眼底，并將其搗實。

（5）炸藥必須使用同廠、同批、同型號的爆破材料，防止使用不同炸藥造成拒爆現象。

（6）掘進過程隨時對爆破效果進行觀察，及時調整爆破參數。

4 結語

（1）炮眼利用率提高，炮眼利用率最高可達92%。

（2）循環進尺提高，循環進尺最高可達1.95 m。

（3）實現了安全作業，相對減少了炮煙對井下作業人員的傷害，同時避免了井下作業人員為盲目提高月進尺而忽略頂板等方面的安全危害。

（4）相對降低了井下作業人員的勞動強度，為安全和生產提供了保障。

參考文獻

[1] 王文龍.鉆眼爆破[M].北京：煤炭工業出版社，1984.

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[3] 朱永.中深孔準直眼掏槽爆破技術與應用研究[D].北京：中國礦業大學，2008.

[4] 單仁亮，朱永，黃寶龍，等.巖巷掘進準直眼掏槽爆破新技術應用實例分析[J].巖石力學與工程學報，2011（2）.endprint