毫秒雷管在直眼掏槽中深孔分次爆破技術(shù)應(yīng)用分析

陳文煉

（福建省廣豐礦業(yè)有限公司，福建 大田 366100）

福建省廣豐礦業(yè)有限公司水井坑煤礦設(shè)計(jì)能力15萬t/a，屬于低瓦斯煤礦，煤層自燃傾向性為不易自燃（Ⅲ類），煤塵無爆炸性。礦井建設(shè)生產(chǎn)時均使用煤礦許用秒延期電雷管進(jìn)行爆破作業(yè)，自2019年9月起，福建省全面推廣使用煤礦許用毫秒電雷管（以下簡稱毫秒雷管）。礦井在生產(chǎn)掘進(jìn)爆破作業(yè)過程中，出現(xiàn)了炮眼利用率降低、拋渣遠(yuǎn)、沖炮多、沖倒支架、成型質(zhì)量差、雷管炸藥消耗增加等問題。為此，選擇一采區(qū)+340C39S掘進(jìn)工作面開展毫秒雷管爆破技術(shù)試驗(yàn)，選擇楔形掏槽全斷面一次爆破和直眼掏槽中深孔分次爆破兩種方案進(jìn)行測試。通過近2個月現(xiàn)場施工爆破試驗(yàn)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)采用直眼掏槽中深孔分次爆破技術(shù)更具有優(yōu)勢。

1 工程概況

一采區(qū)+340C39S運(yùn)巷位于+340m東石門南翼，屬于F7上盤二疊系童子巖組三段地層，總體以單斜構(gòu)造為主，局部存在小褶皺構(gòu)造，運(yùn)巷預(yù)計(jì)施工長度為680m。巷道揭露主要巖性以砂巖、粗粉砂巖、石英細(xì)砂巖等為主，巖性比較堅(jiān)硬，裂隙局部較發(fā)育，巖性硬度系數(shù)f=4～7。巷道設(shè)計(jì)掘斷面5.7m2，礦工鋼棚支護(hù)，巷道上寬2150mm，下寬2700mm，高度2300mm。工作面采用ZY-28型氣鑿巖機(jī)、45mm鉆頭鉆眼作業(yè)，爆破使用煤礦許用毫秒電雷管、煤礦許用二類炸藥，ZWY-60/15T型挖掘式裝載機(jī)裝碴，電瓶車牽引運(yùn)輸。

2 爆破方案參數(shù)選定及施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 楔形掏槽全斷面一次爆破技術(shù)（方案一）

2.1.1 炮眼布置與爆破參數(shù)

選擇楔形掏槽全斷面一次爆破技術(shù)時，采用4眼楔形掏槽，掏槽眼深1.4m，眼距350mm，輔助眼及周邊眼深為1.2m。炮眼布置如圖1所示，其爆破參數(shù)如表1所示。

2.1.2 施工技術(shù)要領(lǐng)

（1）關(guān)鍵炮眼參數(shù)。按照工程類比法及施工經(jīng)驗(yàn)，采用兩對楔形掏槽眼，上下炮眼間距控制在0.3～0.35m，掏槽眼開口寬度控制在0.7～0.9m，掏槽眼與斷面夾角為85°，槽眼底部應(yīng)在同一個面上，間距控制在0.2～0.3m，掏槽眼距底板應(yīng)小于0.6m， 掏槽眼比其他炮眼加深0.2m，輔助眼間距為400～450mm，角度應(yīng)適當(dāng)向內(nèi)傾斜2～3°,周邊眼間距為650～750mm。

（2）炮眼施工要求。楔形掏槽爆破技術(shù)的關(guān)鍵在于確保掏槽眼底部在同一個面上，每對槽眼方向、傾角、間距控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。為防止爆破沖倒棚架，靠下一對掏槽眼應(yīng)適當(dāng)往上傾斜打鉆，上部槽眼必須保持水平打鉆。兩臺鑿巖機(jī)要對稱同時作業(yè)，控制好方向和角度，施工下部槽眼時必須用導(dǎo)向管插入已打好炮眼做參照。同時，要控制好周邊眼眼底位置，使其盡量在同一條直線上，以提高巷道成形，減少超、欠挖現(xiàn)象。

（3）參數(shù)選擇確定。根據(jù)巖性硬度、地質(zhì)條件，楔形掏槽的各種參數(shù)應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，遇巖性堅(jiān)硬、層理發(fā)育、爆破效果較差時，可適當(dāng)增加1～2對楔形槽眼，同時縮小槽眼排距和傾角，必要時可在掏槽眼掌子面中央打3～5個空眼，擴(kuò)大新的臨空面，降低炮底巖石的夾制作用。

（4）裝藥爆破要領(lǐng)。試驗(yàn)證明，采用反向起爆的方法具有比正向起爆的爆破效果好、炮眼利用率高的優(yōu)點(diǎn)，采用大串聯(lián)聯(lián)線方式，每個炮眼裝藥后應(yīng)先裝1個炮泥再裝1～2個水炮帶，并按規(guī)程要求填充炮泥，可有效降低粉塵。

圖1 楔形掏槽全斷面一次爆破炮眼布置圖

表1 楔形掏槽全斷面一次爆破參數(shù)

2.2 直眼掏槽中深孔分次爆破技術(shù)（方案二）

2.2.1 炮眼布置與爆破參數(shù)

選擇直眼掏槽中深孔分次爆破技術(shù)時，采用直眼掏槽，槽眼深2.2m，輔助眼及周邊眼眼深2.0m。炮眼布置如圖2所示，其爆破參數(shù)如表2所示。

2.2.2 施工技術(shù)要領(lǐng)

（1）關(guān)鍵炮眼參數(shù)。中深孔爆破效果的關(guān)鍵是掏槽爆破，經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，采用直掏槽分次爆破取得較好效果。掏槽眼布置在距底板800～1000mm位置，中心7個槽眼間距控制在100～150mm，炮眼與斷面垂直，輔助掏槽眼與掏心眼間距為250mm，掏槽眼比其他炮眼應(yīng)加深200mm，輔助眼間距為400～450mm，角度應(yīng)適當(dāng)向內(nèi)傾斜2～3°，周邊眼間距為650～850mm。

（2）炮眼施工要求。直眼掏槽爆破的特點(diǎn)是通過增加空眼作為自由面，炮眼間距較小，對鉆眼的精度要求較高。要保證各炮眼之間保持完全平行，掏槽眼之間不能相互打通，若打穿炮眼，就會降低掏槽效果。為確保掏槽眼施工精度，要先施工掏心眼，再用導(dǎo)向管插入掏心眼做打周圍空心眼角度、方向的參照。為防止爆破沖倒棚架，打鉆時嚴(yán)禁向下傾斜。同時，要控制好周邊眼眼底位置，使其盡量在同一條直線上，以提高巷道成形，減少超、欠挖現(xiàn)象。

（3）參數(shù)選擇確定。根據(jù)巖性變化和爆破效果，應(yīng)適時調(diào)整裝藥量，移動輔助槽眼位置，或適當(dāng)增設(shè)1～2個輔助槽眼，以擴(kuò)大掏槽爆破區(qū)域，為后繼輔助眼和周邊眼的爆破創(chuàng)造較好的爆破膨脹空間，提高炮眼利用率。

（4）裝藥爆破要領(lǐng)。采用連續(xù)裝藥反向起爆的方法，采用分次裝藥分次爆破，先進(jìn)行掏槽眼爆破，再成型爆破。每個炮眼裝藥后應(yīng)先裝1個炮泥再裝1～2個水炮帶，再用炮泥封口?？昭劭诓恳门谀喾舛?.3m。遇掏槽爆破效果未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)時，應(yīng)重新補(bǔ)打輔助掏槽眼，再進(jìn)行二次成形爆破作業(yè)，可有效提高爆破效果。

圖2 直眼掏槽中深孔分次爆破炮眼布置圖

表2 直眼掏槽中深孔分次爆破參數(shù)表

3 爆破效果分析比較

經(jīng)在一采區(qū)+340C39S運(yùn)巷施工爆破攻關(guān)測試，各收集10次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，兩種爆破方案的巖性相似（早班采用方案一，中班采用方案二）。具體測驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

通過試驗(yàn)效果分析比較使用直眼掏槽中深孔分次爆破技術(shù)具有以下優(yōu)勢：

（1）提高了爆破進(jìn)尺和炮眼利用率。采用楔形掏槽全斷面一次成型爆破技術(shù)時，循環(huán)進(jìn)尺在0.8～1.45m，炮眼利用率不到80%；采用直眼掏槽中深孔分次爆破技術(shù)時，爆破效果顯著提高，循環(huán)進(jìn)尺在1.7～1.9m，炮眼利用率達(dá)到了90%，炮眼利用率提高了12%。

（2）炸藥、雷管消耗顯著減少。采用直眼掏槽中深孔分次爆破技術(shù)時，每米巷道可節(jié)省炸藥1.0kg，減少雷管11.5個，每米可節(jié)約成本53.0元。

（3）工程質(zhì)量得到改善。楔形掏槽形成的掏槽區(qū)是楔形，造成周邊眼的抵抗線不等，造成超挖或凸包欠挖；而直眼掏槽中深孔分次爆破，可以充分利用第一次掏槽爆破形成的槽腔做為自由面，可以克服周邊眼抵抗線不等的缺陷，減少超、欠挖，提高成形質(zhì)量控制。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測統(tǒng)計(jì)，采用楔形掏槽爆破時，斷面平整度大于0.2m，而采用直眼掏槽中深孔分次爆破時，斷面平整度不大于0.1m。

（4）爆破后堆渣。楔形掏槽全斷面一次爆破拋碴距離不集中，要加強(qiáng)對裝巖機(jī)加固，爆堆不集中不利于出碴。直眼掏槽中深孔分次爆破，第二次成型爆破時充分利用第一次掏槽爆破形成的槽腔做為自由面，改變了爆破巖體移動方向，拋碴距離近，爆堆集中，便于出碴。

（5）減少防止倒棚。采用楔形掏槽爆破時，容易受掏槽眼角度影響，孔口對準(zhǔn)棚腿，爆破時產(chǎn)生的沖擊波或飛石沖倒棚架。采用直眼掏槽爆破時，充分利用空眼作為自由面，先起爆掏心眼再起爆掏槽眼，逐漸擴(kuò)大掏槽腔體，并將巖石全部從槽眼內(nèi)拋出，第二次爆破時利用掏槽腔體改變了爆破巖石運(yùn)動方向，可以有效防止巖體飛出沖倒棚架。

表3 楔形掏槽全斷面一次爆破和直眼掏槽中深孔分次爆破測驗(yàn)結(jié)果匯總表

4 結(jié)論

經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)證明，采用直眼掏槽中深孔分次爆破技術(shù)在巖巷施工爆破，能較好解決毫秒雷管初期使用存在的問題，提高了循環(huán)進(jìn)尺、炮眼利用率、工效，降低了雷管、炸藥消耗，有效控制超欠挖，提高成型質(zhì)量，減少爆破沖倒棚架和拋碴遠(yuǎn)的弊端，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。