毫秒延期電雷管在煤礦架棚巷道中爆破的試驗成果

林建輝

摘? 要：從使用秒延期電雷管過渡到毫秒延期電雷管后發現我礦的巖性特征等問題，使作業隊伍不習慣于使用毫秒延期電雷管，爆破進尺水平低，并且在巖巷掘進爆破中應用毫秒延期電雷管而出現的拋碴遠、沖倒金屬支架、炸壞耙巖機、風水管等問題，因此礦井成立了毫秒延期電雷管爆破技術攻關小組，針對我礦的圍巖性質情況，采取不同方案布置方式和不同參數，同時組織采掘技術人員及采掘隊長對掘進工作面現場跟班試驗記時寫實，現場指導毫秒延期電雷管爆破技術攻關試驗，收集炮眼布置、炮泥封眼及爆破效果、裝藥連線等各項技術參數，從而加以分析改進、總結經驗，摸索出一套適應煤礦架棚巷道的爆破技術方式。

關鍵詞：毫秒延期電雷管;架棚巷道;爆破;試驗

中圖分類號：TD82? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）22-0058-04

Abstract： After the transition from the use of the second delay electric detonator to the millisecond delay electric detonator， we found some problems such as the lithologic characteristics of our mine， which made the operation team unaccustomed to using the millisecond delay electric detonator， and the blasting footage level was low. In addition， there are some problems caused by the application of millisecond delay electric detonator in rock roadway blasting， such as ballast far， flushing down metal support， blasting rake machine， air pipe and so on， so the mine has set up a research team on millisecond delay electric detonator blasting technology. In view of the nature of the surrounding rock of our mine， different layout schemes and different parameters are adopted， and at the same time， mining technicians and mining leaders are organized to record the time and reality of the on-site follow-up test of the heading face， and to guide the millisecond delay electric detonator blasting technology test on the spot. Various technical parameters such as blasthole arrangement， blasting mud sealing， blasting effect and charge connection are collected to analyze and improve them and sum up experience. The purpose of this paper is to find out a set of blasting technology which is suitable for the roof roadway in coal mine.

Keywords： millisecond delay electric detonator; shed roadway; blasting; test

前期我礦使用的秒延期電雷管，而隨著國家方面對煤礦井下爆破材料用品管理的不斷嚴格化、規范化，以毫秒延期電雷管取代秒延期電雷管已成定局。現已全面停止使用秒延期雷管，從使用秒延期電雷管過渡到毫秒延期電雷管后發現我礦的巖性特征等問題，使作業隊伍不習慣于使用毫秒延期電雷管，爆破進尺水平低，并且在巖巷掘進爆破中應用毫秒延期電雷管而出現的拋碴遠、沖倒金屬支架、炸壞耙巖機、風水管等問題，因此礦井成立了毫秒延期雷管爆破技術攻關小組，針對我礦的圍巖性質情況，采取不同方案布置方式和不同參數，同時組織采掘技術人員及采掘隊長對掘進工作面現場跟班試驗記時寫實，現場指導毫秒延期電雷管爆破技術攻關試驗，收集炮眼布置、炮泥封眼及爆破效果、裝藥連線等各項技術參數，從而加以分析改進、總結經驗，摸索出一套適應煤礦架棚巷道的爆破技術方式。通過近1個月的現場施工實踐，目前毫秒延期電雷管爆破技術在我礦掘進隊伍使用中已漸趨成熟。

1 毫秒延期電雷管與秒延期電雷管的說明

毫秒延期電雷管在《煤礦安全規程》中規定，1至5段的爆破總時間差不得超過130ms;而秒延期電雷管是以秒為單位來計算各段號之間的延期時間，各段電雷管的延期時間比較長容易引起煤塵、瓦斯爆炸，所以煤礦現在已禁止使用秒延期電雷管。

2 爆破試驗方案說明

根據毫秒延期電雷管1至5段爆破時間差極短的特性，在我礦擬采取巷道全斷面一次爆破和分次爆破兩種方案試驗對比。

一次爆破與分次爆破的方法對比：一次爆破是全斷面一次性裝藥且一次性起爆;而分次爆破是全斷面分兩次或兩次以上裝藥且裝一次藥就起爆一次以此類推，比如先行對掏槽眼裝藥連線，其它炮眼用黃土炮泥封孔保護炮眼，起爆后，再對其它炮眼裝藥連線起爆。

目前我礦試驗的分次爆破以兩次爆破為試驗方案。

3 技術攻關的試驗過程

一是選定試驗地點，制定試驗方案，確定跟班人員;二是現場全過程跟班;三是每日召開分析會，根據試驗情況做試驗方案的調整。

4 爆破試驗的對比

4.1 試驗說明

試驗工作面為掘斷面為5.8m2的U型鋼架棚支護巷道，支護材料采用U型鋼架棚，鉆眼采用ZY-28型風動鑿巖機、￠32鉆頭，掏槽眼采用普遍慣用的直眼掏槽布置方式，采用反向裝藥結構，使用煤礦許用毫秒延期電雷管和乳化炸藥，黃土炮泥封堵炮眼。

4.2 試驗工作面巖性說明

試驗工作面：二采區+540-38#E運巷。工作面的巖性情況說明：運巷為38#煤層找煤巷道，該區段的38#煤層穩定性較差，夾薄、尖滅等現象頻繁，巖性變化較大，以泥巖或炭質泥巖為主，中間夾約0.2米厚的煤層，節理、裂隙發育，巖性比較軟，圍巖不穩定，圍巖受破壞后比較破碎，需架棚支護。

4.3 主要爆破參數的對比情況

此次爆破試驗采用的爆破聯線方式為串聯，裝藥結構為反向裝藥，炸藥規格為0.24kg/條，表1是部分作業班次試驗的爆破參數相關數據情況。

4.4 炮泥充填對循環進尺影響程度對比

從爆破效果上看，炮泥充填長度對分次爆破與一次爆破循環進尺的程度影響不明顯;但分次爆破與一次爆破對進尺的影響較大，分次爆破效果較好。

4.5 分次爆破與一次爆破進尺的對比

如表3，從爆破效果上看，一次爆破不如分次爆破的進尺。

從日常試驗工作面各班組上報和生產部門掌握的平均數據看，火工品平均單耗上對比，一次爆破的單耗比2次爆破的大。

4.6 裝藥結構及爆破次數的爆破沖擊波對比

從表4分析，反向裝藥結構矸石的塊度大部份小塊，大塊較少。一次爆破的拋渣距離較遠在15米左右，分次爆破的拋渣距離較近，正常在11米左右。通過對工作面的爆破觀察，分次爆破迎頭斷面較平整，一次爆破不平整，斷面凹凸不平。

4.7 打眼質量對爆破效果的影響

（1）在試驗過程中，發現吳某某班組的打眼質量優于張某某班組。主要表現在掏槽眼殘眼眼底的觀測，吳某某班組的打眼質量基本達到“準、平、齊、直”的要求，掏槽眼底排距與眼口排距基本平行，左右眼底間距基本保持在5～20cm以內;張某某班組的掏槽眼出現有上下不平行、左右交錯問題，影響了掏槽眼的爆破效果。

（2）巷道的成型質量取決于周邊眼的數量和打眼的角度，掘進隊為減少作業時間，采取了少打周邊眼多裝藥，周邊眼打眼上仰角較大，造成了巷道成型接茬大，成型不規整，超欠挖嚴重的問題。在試驗過程中，礦井加工了架子墊高打眼，周邊眼沿巷道輪廓線5cm起眼，水平角與仰角小，巷道不會有超欠挖問題，留有部分的眼痕。

5 通過對毫秒延期電雷管爆破在架棚巷道試驗中總結的成果

（1）支架巷道施工要有“磨刀不誤砍柴工的精神”。

（2）在本次攻關試驗過程中，通過采取多加固措施，沒有出現倒棚現象。在支架的加固方面主要采取的方式有：a.加固迎頭10米內的支架。b.支架背板應有序層疊，才易回固緊，減少坑木消耗。c.在支架棚梁與兩側棚腿各設置兩道支撐桿，棚梁的支撐桿設置在棚梁兩端，棚腿的支撐桿設置在上部和中部。d.支架棚梁及棚腿的背板上打上“三角”木塞進行加固。e.采取4米小圓木將迎頭支架用10號鐵絲扎緊連成一體加固。f.對頂部和邊幫較空的再結合斜撐進行加固。g.根據巷道圍巖的穩定性，可采取適當的空頂距離，采用小圓木或前探梁超前支護的安全技術措施，降低爆破沖擊波對支架的破壞程度。

（3）斷面的控制對支架的加固極為重要，而打眼的位置、質量與周邊眼的數量，巷道巖性與周邊眼的裝藥量對巷道斷面成型極為關鍵。斷面控制的主要措施有：a.打眼前隊伍要組織人員畫好巷道的輪廓線，控制巷道的基本形態。b.根據巷道巖性、層理、節理和煤巖層的情況布置好炮眼，關鍵是要確定好周邊眼的位置、數量和控制打眼角度、裝藥量，減少爆破對巷道圍巖的破壞，減少巷道超欠挖，提高巷道成型質量。c.在本次攻關試驗中，主要采用直眼掏槽（直眼掏槽根據巖性情況布置4個或6個眼）布置方式，可降低爆破對支架棚腿的沖擊;原先在施工過程中采用楔形掏槽布置方式，容易沖倒支架棚腿，造成重新支架、返工，影響施工進度。

（4）應根據不同的巖性與圍巖穩定性，確定不同的爆破參數：炮眼位置、數量、深度、角度、裝藥量。當巖性軟，而圍巖相對穩定時，可適當加深打眼深度，增加炮眼數量，減少裝藥量，防止倒棚，提高循環進度;當巖性相對較硬時，圍巖節理、裂隙發育時，增加炮眼數量，控制打眼深度和裝藥量，防止倒棚現象。盡量將掏槽眼布置在煤層或松軟或較為破碎的巖層中，提高掏槽眼的利用率。

（5）炮眼布置與打眼角度對進度的影響較大。a.炮眼布置的位置、距離，特別是掏槽眼的布置對進度起著決定性的作用。有些班組認為掏槽眼布置距離小有利于爆破效果，而未考慮掏槽眼與輔助眼的間距過大，巖層的抵抗線增加，并且形成的自由面小，不利于輔助眼的爆破效果，從而影響了循環進度。建議第一排掏槽眼距底眼距離控制在0.4m內，掏槽眼的排距在0.4～0.5m，左右眼距在0.8～1.0m，周邊眼沿巷道輪廓線布置，輔助眼距周邊眼的巖層抵抗線控制在0.5m左右。掏槽眼盡量布置在較軟的巖層中。架棚巷道炮眼布置圖如圖1所示。

b.掏槽眼的打眼角度、位置的布置對掏槽眼的爆破效果影響很大，掏槽眼眼底盡量落在同一平面、同一水平面，不錯位;掏槽眼的左右水平角度均勻，眼底的間距控制在10～20cm內，不得打穿。打眼時，最好兩臺鉆左右同時打，便于參照，或在打好的眼上放置鉆桿（炮棍）作為參照。

c.周邊眼的數量與角度是巷道成型的關鍵。為提高打眼質量，便于打眼操作，加工一付約0.6m高的架子和加長氣腿，使拱眼打平。周邊眼的間距控制在0.6m內。

d.應加強職工的現場操作培訓，嚴格執行畫輪廓線、布眼、打眼的工序操作，提高布眼、打眼的實際操作水平。同時結合工程質量考核與工程結算掛鉤，提高工程質量。

（6）分次爆破可降低爆轟波的影響，減少拋渣距離和火工單耗量。從試驗與日常采掘隊伍分次爆破的效果來看，分次爆破的爆轟波沖擊小，破壞性小，拋渣距近，爆破進尺高，火工單耗量低，迎頭巷道較為平整。但分次爆破增加了施工工序，延長了作業時間，同時增加了安全管理上的風險（作業人員有僥幸心理容易冒險作業，未待炮煙散盡進入工作面再次聯線放炮;出現拒爆時未按規定等待時間進入處理;需對第二次爆破的炮眼做好保護措施等）。

（7）裝藥量的有意識控制。從試驗情況看，礦井在試驗過程，通過調整炮眼深度、適當掏槽眼藥量、適當縮減周邊眼的裝藥量，對循環進度有一定的影響。即：作業人員在施工過程中，總擔心會沖炮炸不出來，無論炮眼深淺，習慣性的裝藥量無意識去做適當調整，特別是周邊眼的裝藥量，從而增加了火工消耗和巷道超挖問題。

（8）炮泥對爆破的影響。經現場試驗發現，炮泥充填量的多少對巷道成形和炮眼利用率有很好的作用，掏槽眼的爆破效率有一定提高，特別是周邊眼的眼痕率提高了，一定程度上也節約了火工消耗量。

6 結束語

經過此次的爆破方案試驗攻關發現，在施工過程中，巷道圍巖狀態是經常發生變化的，沒有完全固定不變的爆破參數模式。因此，施工隊各班組應根據不同的巷道圍巖特性加強總結，得出一定的經驗數據，施工經驗很重要。從試驗的工作面來看，可根據巖層的軟硬、韌脆程度不同，合理優化布置炮眼，對韌性巖性建議采取分次爆破，提高爆破效果。同時對架棚防倒架措施一定要做到位，才能提升單進水平。

參考文獻：

[1]高等學校規劃教材.井巷工程[M].煤炭工業出版社，1989：12.

[2]張榮立，何國緯，等.采礦工程設計手冊[M].煤炭工業出版社，1984.