炮掘巖石巷道的爆破參數(shù)優(yōu)化

王 捷

（山西焦煤集團(tuán)西山煤電東曲礦，山西 太原 030000）

目前，在煤礦巖石巷道掘進(jìn)施工中深孔爆破是較為有效的方法，為進(jìn)一步探索高瓦斯條件下超長(zhǎng)大斷面巷道快速掘進(jìn)技術(shù)，以東曲礦14241工作面為例，針對(duì)巖石巷道爆破效果開(kāi)展巷道快速掘進(jìn)技術(shù)的研究，確保礦井安全生產(chǎn)，而且可以減少工作面搬家次數(shù)。

1 工程概況

14241工作面位于+540水平14采區(qū)，所采煤層為3號(hào)煤，走向長(zhǎng)度340m，傾斜長(zhǎng)約3000m。3號(hào)煤層厚度穩(wěn)定，煤層厚度6.03～7.0m，平均6.52m，全煤含夾矸最厚一層0.1m。該工作面地面標(biāo)高為903～932m，工作面標(biāo)高為377～520m。該面屬高瓦斯面，屬不易自燃煤層。

14241高抽巷巖巷部分采用炮掘施工，耙裝機(jī)配合皮帶出矸。采用三班作業(yè)，一次打眼一次裝藥一次起爆方式。掘進(jìn)支護(hù)最大控頂距為1300mm，最小控頂距為300mm。

2 影響巖石巷道爆破效果的因素

2.1 掏槽眼布置形式

掏槽眼的布置，直接關(guān)系到爆破效果；中心眼與槽眼孔徑相匹配的藥卷直徑對(duì)掏槽有重要影響；掏槽眼的直徑及相應(yīng)采用藥卷的直徑對(duì)掏槽效果也有影響。

2.2 炸藥因素

影響爆破效果的因素很多，在炸藥因素中主要是巖石中的縱波速度。巖石彈性波速度與強(qiáng)度密度、彈性模量、孔隙度以及含水率之間有規(guī)律性，能反映巖石的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。

2.3 微差起爆與雷管段數(shù)的影響

微差起爆主要是為下一圈炮孔提供第二自由面，微差時(shí)間合理與否，直接影響到爆破效果。確定掏槽眼與二次擴(kuò)槽以及崩落眼與周邊眼之間的時(shí)間，前者保證掘進(jìn)深度，后者可確保斷面輪廓完整。

2.4 丟炮與盲炮

丟炮主要是雷管電阻的問(wèn)題，即當(dāng)網(wǎng)路中最大與最小電阻的差值超過(guò)0.3Ω時(shí)，由于阻差大、阻值小的雷管發(fā)熱小容易丟炮。盲炮的出現(xiàn)原因主要有先爆炮孔的產(chǎn)物對(duì)相鄰炮孔的擠壓作用和管道效應(yīng)。

2.5 掏槽眼的正、反向起爆

無(wú)論是正向起爆，還是反向起爆，巖體內(nèi)的應(yīng)力分布都是很不均勻的，但若相鄰炮眼分別采用正、反向起爆，就能改善這種狀況。針對(duì)高瓦斯礦井爆破安全規(guī)程規(guī)定應(yīng)采用正向起爆。

3 爆破方案優(yōu)化

3.1 原爆破方案及問(wèn)題分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)原爆破方案進(jìn)行了調(diào)研，原爆破方案炮眼布置情況如圖1所示，爆破參數(shù)見(jiàn)表1。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用發(fā)現(xiàn)存在如下問(wèn)題：

（1）掏槽方式較為單一，只采用了單楔形掏槽的方式，導(dǎo)致炮眼利用率不高，爆破進(jìn)尺較小；

（2）輔助眼數(shù)量較少，不能有效地?cái)U(kuò)大槽腔、提供巖石破碎的臨空面和自由面，導(dǎo)致爆破碎石塊度較大，二次破碎時(shí)間最多占用2h；

（3）穿越巖層巖性變化較大，以砂巖為主，巖石較硬，炸藥能量不足，導(dǎo)致爆破效果不理想；

（4）當(dāng)存在破碎帶時(shí)，周邊眼眼間距過(guò)大，巷道周邊成型不理想，超欠挖現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

圖1 14212面原方案現(xiàn)場(chǎng)炮眼布置圖

3.2 爆破參數(shù)優(yōu)化

針對(duì)上述問(wèn)題，通過(guò)理論計(jì)算和工程對(duì)比法，對(duì)原爆破方案參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)原掏槽眼的間距、深度和角度進(jìn)行了調(diào)整，同時(shí)對(duì)該工作面巖性較硬、進(jìn)尺要求較高等問(wèn)題進(jìn)行了綜合考慮，提出了如下的爆破優(yōu)化方案。爆破參數(shù)優(yōu)化后的炮眼布置圖詳見(jiàn)圖2，爆破參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 原方案爆破參數(shù)

圖2 優(yōu)化后的炮眼布置圖

優(yōu)化后的方案綜合考慮了炸藥單耗、爆破進(jìn)尺、周邊成型及圍巖穩(wěn)定等主要因素，對(duì)解決目前該巷道存在的問(wèn)題根據(jù)情況可進(jìn)行選擇。該方案將爆破單循環(huán)進(jìn)尺增加到1.5m。

表2 方案二爆破參數(shù)

3.3 方案對(duì)比分析

從表3數(shù)據(jù)可知，較原方案，優(yōu)化方案增加了1h的打眼時(shí)間，但二次破碎節(jié)省了2h，進(jìn)尺增加了50%，且圍巖穩(wěn)定性得到了改善，炸藥增加了約14kg，增加了110～120元。可以看出，忽略炸藥成本增加的情況下，優(yōu)化方案將爆破單循環(huán)進(jìn)尺增加了20%～50%，免去了二次破碎巖石的時(shí)間，加快了施工速度，且保護(hù)了圍巖的穩(wěn)定性。

表3 優(yōu)化方案與原方案對(duì)比分析

4 結(jié)語(yǔ)

（1）掏槽眼是決定爆破循環(huán)進(jìn)尺的關(guān)鍵因素，當(dāng)巖石硬度較大時(shí)，可采用楔直復(fù)合掏槽技術(shù)增加超深的中心眼，以輔助掏槽眼把破碎的巖石拋出，為后續(xù)爆破提供較大的臨空面。

（2）輔助眼的數(shù)量不容忽視，輔助眼的作用是為了進(jìn)一步擴(kuò)大槽腔，為周邊眼的爆破提供自由面，并且輔助眼對(duì)爆破塊度影響顯著，當(dāng)輔助眼較少時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生塊度較大的問(wèn)題。

（3）周邊眼爆破建議尺寸不宜過(guò)大，應(yīng)本著多打眼、少裝藥的原則進(jìn)行施工，這樣才能保證周邊成型效果，減少超欠挖現(xiàn)象。

（4）在忽略炸藥成本增加的情況下，優(yōu)化方案將爆破單循環(huán)進(jìn)尺增加了20%～50%，免去了二次破碎巖石的時(shí)間，加快了施工速度，保護(hù)了圍巖的穩(wěn)定性，提高了施工質(zhì)量。