中深孔爆破技術在巖巷快速掘進中的應用

張永兵

（潞安集團常村煤礦，山西 長治 046102）

常村煤礦屬于突出礦井，根據(jù)防突規(guī)定要求，近千米的采煤工作面需施工3000m底抽巷工程量。面對大量的底板巖石抽放巷道，必須實現(xiàn)巖巷快速掘進，才能保證礦井的正常接替。目前常村煤礦巖巷掘進采用鉆眼爆破法，作業(yè)效率低，巷道成型較差等一系列問題，影響了正常接替。常村煤礦以11204工作面底板巖巷作為試驗對象，研究了中深孔爆破技術。

1 概況

11204工作面底板巖巷設計層位在L灰?guī)r，巖石的堅固性系數(shù)f=7～8。巷道斷面為半圓拱形，凈斷面12.9m2，掘進斷面為13.3m2，下凈寬×凈高=4400×3400mm。采用氣腿式鑿巖機（YT28）+耙斗裝載機（P-60B）+膠帶輸送機（DSJ80/2×55）作業(yè)線。巷道采用硬質塑料網+冷拔絲編織網護幫頂，錨桿間排距0.8×1m，錨桿配合H型鋼帶支護上半部，沿灰?guī)r掘進期間錨索隔排單根布置。

為驗證中深孔爆破技術方案的爆破效果，2017年11月～2018年1月在巖性相同、地質條件基本一致的11204下底板巖巷作為試驗地點，進行中深孔爆破試驗。

2 中深孔爆破參數(shù)設計

2.1 掏槽布置

采用斜眼掏槽方法。一般而言，當圍巖的堅固系數(shù)f=4～8時，斜眼楔形掏槽的效果相對較好。掏槽眼數(shù)由巖巷的斷面面積大小及圍巖的堅硬程度確定，通常情況下在6～8個。根據(jù)實際情況，確定掏槽的眼數(shù)為6個。

2.2 炮眼深度

炮眼深度應根據(jù)工作面計劃月進度和鑿巖、裝巖設備能力等綜合確定，根據(jù)下式：

式中：

ι-炮眼深度，m；

L-計劃月進度，m；

N-每月實際掘進天數(shù)，取值為27d；

k-正規(guī)循環(huán)率，取值為1；

n-每日完成循環(huán)次數(shù)，取值為3次；

η-炮眼利用率，取90～95%。

經計算，11204下底板巖巷試驗炮眼深度確定為2m。

2.3 炮眼直徑和藥卷直徑

采用的YT28氣腿式鑿巖機鉆頭直徑Φ38mm，由于炮眼的直徑一般情況下比藥卷的直徑大6～8mm，因此，炸藥選用Φ32mm乳化炸藥。

2.4 炮眼數(shù)目

合理的炮眼數(shù)目需保證炮眼利用率不小于90%，且爆破后的巷道輪廓符合施工和設計要求。結合11204下底板巖巷巷道斷面、巖石堅固性系數(shù)和采用的楔形掏槽方式，布置掏槽眼6個，輔助眼21個，周邊眼30個，共計57個炮眼。周邊眼炮眼間距0.35m，具體炮眼布置見圖1。

圖1 工作面炮眼布置三視圖

2.5 裝藥結構

相關規(guī)定在突出礦井中放炮時，都應采取正向起爆，采用連續(xù)、不耦合、正向起爆裝藥結構。

3 中深孔爆破工藝與以往施工的差異

（1）以往巖巷工作面爆破采用周邊眼、輔助眼深度為1.5m，掏槽眼深度1.7m的淺孔爆破方案，本次試驗采用周邊眼、輔助眼深度為2m，掏槽眼深度為2.2m的中深孔爆破技術方案進行爆破，鉆頭直徑Φ38mm，藥卷直徑Φ32mm，掏槽布置選擇斜眼楔形掏槽，采用連續(xù)、不耦合、正向起爆裝藥結構。

（2）工作面炮眼以往采用2～3臺YT28型氣腿式鑿巖機打眼，本次試驗使用4臺YT28型氣腿式鑿巖機平行作業(yè)同時打眼。

（3）以往巖巷工作面采用錨網噴支護，本次試驗采用2～3臺KMQT-130/3.1氣動振動式錨桿鉆機平行作業(yè)施工錨桿孔，對巷道頂幫進行錨網支護，不再噴漿。

（4）以往巖巷工作面采用硬質塑料網+鋼筋網護幫頂，錨桿間排距為0.8m×0.8m，錨索呈“212”布置，本次試驗采用硬質塑料網+冷拔絲編織網護幫頂，錨桿間排距優(yōu)化為0.8m×1m，錨索布置優(yōu)化為“101”，即錨索隔排單根布置。

（5）本次試驗將巷道施工層位調整到沿L7灰或上半部，沿L7灰施工。

4 爆破效果

中深孔爆破技術方案使用前后爆破相關指標對比情況如圖2～4所示。炸藥消耗量由55.6kg/m降低到20.92kg/m，炸藥消耗量降低62%；日進尺由4.14m/d提高到5.85m/d，提高1.71m/d。炮眼利用率由76.6%提高到97%，提高21%。

同時，采用優(yōu)化爆破方案爆破后，巷道成型質量和速度得到明顯提高。爆破后掘進工作面基本無瞎炮、殘炮現(xiàn)象；巷道周邊眼采用光面爆破，輪廓成型規(guī)整，有效控制了超挖和欠挖現(xiàn)象；爆破對圍巖的破壞影響較小，圍巖保留了較高的穩(wěn)定性和承載力；不僅提高了炮眼利用率，也使崩落的巖塊破碎充分，塊度均勻，提高了出矸效率。

圖2 試驗前后每米炸藥消耗量對比

圖3 試驗前后炮眼利用率對比

圖4 試驗前后日進尺對比

5 結論

（1）中深孔爆破參數(shù)設計試驗表明，巷道成型質量和掘進速度都得到明顯提高，且對巷道周邊圍巖破壞較小，較好地保證圍巖穩(wěn)定性，崩落石塊破碎充分，有效地提高了出矸率。

（2）通過中深孔爆破技術方案試驗前后對比，炸藥消耗量降低62%，日進尺提高1.71m/d，在節(jié)約成本的同時，提高了作業(yè)效率，保證了礦井正常接替。