中深孔爆破技術在回風石門掘進中的應用研究

趙 博

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦，山西 古交 030205）

井工開采是中國煤炭開采的主要形式，若要確保井下回采持續開展，維持采掘平衡至關重要。中深孔爆破技術是巖巷掘進必不可少的工藝，直接影響著煤礦的開采效率。由于深孔爆破技術存在一定的復雜性，所以技術實施過程中，容易產生許多問題[1]。因此，技術人員必須深刻研究深孔爆破技術，在實踐中不斷優化和改良。以山西馬蘭礦回風石門掘進為試驗對象，制定了試驗方案，探索了中深孔爆破技術的應用。

1 工程概況

山西馬蘭礦回風石門掘進巷道主要用于南五采區通風、管路敷設等需要。該巷道西接軌道、膠帶、回風石門一聯巷，北接回風石門里段，南接2 號煤首采面軌道順槽外段，東臨中央集中石門。該巷道施工區域2 號煤底板發育厚度不均的砂巖層，砂巖中裂隙相對較發育但不均一，局部富水性較強，以儲存量為主，補給程度弱，施工巷道含多層厚砂巖，局部賦含砂巖裂隙水，砂巖裂隙水是巷道掘進過程中的直接充水水源，砂巖水主要賦存在裂隙發育的區域，一般以靜儲量為主。回風石門掘進過程中正常涌水量為7.5 m3/h，預計最大涌水量為11.9 m3/h。馬蘭礦回風石門外段平面布置如圖1。

圖1 馬蘭礦回風石門外段平面布置圖

2 試驗方案

（1）爆破掘進施工期間，采用YT-7655 風錘打進尺眼，人工裝藥爆破，風鎬輔助掘進，耙矸機配合皮帶機出貨。

（2）采用普通鉆爆法，采用YT-7655 風錘打眼，Ф32 mm 一字型鉆頭，爆破采用Ф27 mm×430 mm（G）三級煤礦許用水膠炸藥T320（高威力），使用毫秒延期電雷管起爆，水炮泥及黃泥做炮泥，煤礦專用起爆器起爆。

（3）頂板穩定時，三排一循環，最大循環進尺2400 mm，最大空頂距為2600 mm，若頂板巖性變差或遇地質構造則執行原規程規定。

（4）巷道掘進期間，具體爆破施工參照爆破圖表中的炮眼、個數、角度進行打眼，炮眼數量及個數根據巖性可適當調整，如圖2。

（5）施工三排掘進施工工藝流程：打放炮眼→掃眼→裝藥→找凈危巖活矸→打臨時支護孔（孔深200～500 mm）→安裝臨時釬桿→掛錨網→打錨桿支護→拆除臨時支護。

圖2 炮眼布置圖

3 中深孔爆破技術試驗中存在問題

（1）試驗初期，采用2.2～3 m 釬桿打孔，打眼時間由傳統10～12 min/個，升至18～25 min/個，放炮時間推遲，影響工人、放炮員交接班時間。

（2）炮后出現約0.5 m 左右的傘檐，給下一循環造施工造成安全隱患，現場安監員督促支護，給施工單位正規循環帶來被動。

（3）裂隙發育巖層、下山巷道及0.3 m 以下層狀硬巖，施工中深孔炮眼卡鉆幾率和塌孔問題較高，掃眼、裝藥深度受限制，且封口泥搗實效果差，放炮期間易穿孔，原采用三級水膠炸藥爆破威力不足，施工2 m 以上炮眼仍放不出1.8 m，且炮眼深度增加后，炮泥使用量增大，間接導致投入人力增加。

（4）巷道巖性差時，循環進度過大易出現頂板片掉，對安全產生影響。

（5）炮掘巷道多為穿層巷道，受揭煤、圍巖條件變化等因素影響較大，中深孔爆破試驗連續性差，施工隊伍常規爆破與中深孔爆破尚不能靈活變化。

4 提高爆破質量的措施

4.1 安全管理措施

在煤礦掘進的深孔爆破工程施工過程中，安全管理是施工核心。由于工程本身具有一定程度的危險，加之各種因素對爆破工程的影響及炸藥本身的威力，極大地提升了爆破施工過程中的危險指數[2-5]。因此，在煤礦掘進中深孔爆破工程施工過程中，要提高對各種爆破原料，如雷管、炸藥、起爆藥及導火索的管理力度，實現專人專管，在未經批準的情況下，不得私自進行各種與其相關的操作。為了實現安全管理，在工程施工前，要合理制定施工程序，科學繪制施工圖紙，建立并完善相關規章制度，保證施工過程中各個環節的順利進行，設置懲罰機制，對一切違規操作采取積極的管理措施。實施爆破前，要嚴格檢查相關的爆破器材，經檢查合格后方可進行爆破工作[6]。

4.2 優化爆破參數

根據斷面巖性優化掏槽眼布置，適當縮小輔助眼間距，增大掏槽眼裝藥量（3 卷），補打空眼，由常規礦用三級水膠炸藥改為礦用三級水膠高威炸藥（采用Φ27 mm×430 mm（G）三級煤礦許用水膠炸藥T320 高威力）；雷管位置由外端部調整至中上部；上臺階進尺炮由一次爆破，調整為一次打眼兩次爆破或兩次打眼兩次爆破。

4.3 優化循環進尺量及支護參數

頂板穩定時，爆破循環進尺為三排，最大空頂距為2.6 m。同時，為減小傘檐長度，根據爆破出的進尺量，靈活調整錨桿支護排距為0.8～1 m。若頂板巖性變差或遇地質構造，則執行常規爆破，最大控頂距1.8 m 或逐排施工，并根據頂板情況施工超前護頂錨桿。

優化臨時支護方式，將傳統戴帽點柱調整為插入山墻的5 根釬桿，節約臨時支護時間約20 min。具體是施工拱部炮眼時，以巷中為中心，平均對稱施工5 個大于周邊爆破眼0.3 m 的鉆孔，鉆孔內不裝炸藥，炮后找凈危巖活矸，將釬桿插入山墻支護支撐孔，鋪上錨網，釬桿外端采用雙股8#鐵絲固定在迎頭H 鋼帶上。

4.4 調整爆破眼深度

根據圍巖層理和硬度靈活調整爆眼深度，不再強制要求施工單位使用3 m 釬桿掏槽、輔助眼不低于2.4 m 等相關規定。結合現場實際，施工掏槽孔原則上使用2.6 m 釬桿，孔深不低于2.4 m，爆破輔助孔和周邊孔不低于2.2 m，較大地提高了炮眼作業時間（2.2 m 炮眼平均耗時12 min，2.6 m 平均耗時18 min，3 m 平均耗時25 min 且夾鉆機率較大），上臺階循環進尺眼一般80～90 個，可減少打眼作業時間約2 h。

4.5 采用機械制作炮泥，減人提效明顯

原人工制作炮泥，占用人員多，制作的炮泥軟，且不能滿足爆破需要，易給爆破帶來安全隱患；引進炮泥機，2 人作業不足20 min 即可滿足正常爆破需要炮泥，解決了多人作業仍滿足不了爆破需要的問題。

5 效果分析

經過一段時間的磨合和參數調整，目前單循環爆破進尺達2.0～2.2 m，即2 循環5 排4～4.5 m。經統計，中深孔爆破較普通爆破施工炮眼及掃眼時間每循環延長約1～1.5 h，通過優化勞動組織，月循環次數與普通月循環次數基本保持不變。根據炮后進尺量靈活調整支護參數（0.8～1 m)，確保現場施工的可操作性，降低了迎頭傘檐片掉風險，優化簡化了炮掘臨時支護，現場安全操作性更便捷，節約了臨時支護時間。

6 結 語

在回風石門施工中對中深孔爆破技術進行了工業試驗，中深孔爆破較普通爆破施工炮眼及掃眼時間每循環延長約1～1.5 h，通過優化勞動組織，月循環次數與普通月循環次數基本保持不變；對于砂巖炮掘巷道上臺階兩次打眼，兩次爆破，中硬度巖石采用一次打眼，兩次爆破，增加自由面，提高爆破效果；根據炮后進尺量靈活調整支護參數（0.8～1 m)，確保現場施工的可操作性，降低了迎頭傘檐片掉風險；優化簡化了炮掘臨時支護，現場安全操作性更便捷，節約了臨時支護時間；選用了適宜中深孔爆破的礦用水膠炸藥，優化了雷管起爆位置，調整了封泥硬度及長度；單循環爆破進尺達2.0～2.2 m，即2 循環5 排4～4.5 m。