中深孔“三小”一次爆破試驗研究

劉占軍

（朔州市朔城區應急管理局 ，山西 朔州 036000）

中深孔“三小”一次爆破技術的“三小”是指小鉆頭、小炮眼和小藥卷。為提高巖石巷道掘進水平，小峪煤礦開展巖巷中深孔“三小”一次爆破掘進技術的應用研究，通過對合理掏槽方式、周邊控制爆破、爆破參數優化和安全高效一次起爆技術等方面的深入研究，為推廣中深孔一次爆破掘進技術提供了有力地支撐。

1 工程概況

試驗所在巷道為南部運輸大巷，該巷為主要開拓大巷，滿足整個礦井通風、運輸、行人、排水，設計長度861.047 m，坡度3‰，直墻半圓拱型斷面，凈寬5.3 m，凈高4.6 m，錨網索噴支護形式。該巷道穿越的巖層由上到下依次為中砂巖、三煤、細砂巖、泥巖、細砂巖、粉砂巖、泥巖中，巖層結構簡單。

中砂巖：f=5～7，平均厚約11 m，灰綠色。

三煤：f=2～3，平均厚約5.77 m，黑色。

細砂巖：f=5～6，平均厚約23 m，灰白色。

泥巖：f=3～4，平均厚約8.19 m，黑色。

粉砂巖：f=2～3，平均厚約4.7 m，深色，灰白色。

南部輔助運輸大巷構造水文地質條件較簡單巷道預計掘進過程中將揭露康垓斷層：該斷層走向NE53°，傾向 143°，傾角 45°，H=23 m，施工至今斷層已經揭露。

2 試驗方案設計

2.1 原方案主要存在的問題

南部運輸大巷原方案采用普通鉆爆法爆破，預留光爆層分次爆破的光面爆破技術。通過現場的觀測，存在的主要問題有：現場施工時工人操作隨意性太大，楔形掏槽，槽口距離不固定，并且有時兩邊的炮眼不對稱；炮眼個數、眼深、裝藥量均不固定，有時帶有隨意性，炮眼深度深淺不一；打眼的眼位、角度、炮眼平行度等不能按質按量完成，有時發生炮眼打穿現象；炮眼利用率低，存在明顯的超欠挖現象，巷道成形差。爆堆散，不僅增大了炸藥消耗量，而且影響后續工作；工人在工作時，各種工序的銜接不緊湊，有時分配太明細，存在重復勞動。從現場可以看出，工人作業能力還沒有充分發揮，技術和作業水平還有待提高。

2.2 爆破方案

通過在南部運輸大巷主要進行前期的考察和探索工作，在開始時期，南部大巷的工序和斷面在變化中，小斷面時進行了初期的試驗。初期的試驗，由于大巷周圍巖石主要是白砂巖，塑性變形能力強，炸藥為二級煤礦許用乳化炸藥，猛度小，試驗初期階段，周邊形狀得到很好的控制，但是爆破進尺與原設計相比并沒有提高。

1）施工工藝。南部運輸道其聯絡巷采用錨－網－索－噴支護，采用2 掘1 噴作業方式。全斷面一次打眼，1～5 段毫秒延期雷管一次起爆，一次成巷的循環方式，炮眼深度2.2 m，循環進尺預計不低于2 m。考慮到炮眼多，前期有落炮現象，采用2 次連線2 次起爆的方式。

2）南部運輸大巷小斷面爆破圖表。

圖1 南部運輸大巷炮眼布置圖

表1 裝藥量表

3 現場試驗及分析

3.1 試驗方案實施及其控制

1）技術方面。逐步地全面應用中深孔爆破掘進技術方案，進行爆破參數優化，從炮眼布置到裝藥量、起爆等每個細節都詳細的作以說明。試驗過程中對工程技術人員、現場施工人員進行班前培訓。試驗結束后，從理論到設計等環節作詳細的記錄報告。

2）管理方面。重點抓正規循環作業，嚴格按照方案操作。要求各協作單位提供方便，按時完成任務。在試驗期間發現有時巖石不宜鉆時，有些炮眼深度深淺不一。所以必須保證眼深足夠，特別是主次掏槽眼，否則進尺將會打折扣。

3）工程質量方面。檢查記錄主要目的保證效果和隨著實際情況的變化在細節方面優化方案。

3.2 試驗數據統計

表2 南部運輸大巷聯絡巷試驗數據統計

6 日和7 日聯絡巷處于拐彎階段，巷道一側的炮眼基本是垂直的，而一側的炮眼全部大角度傾斜，導致實際一側的炮眼利用率不理想。6 日2 個中心孔的深度只有1.8 m，7 日斷面一側2 個掏槽眼只有1.3 m深，導致6 日和7 日進尺不理想。試驗中，按照設計進行布置炮眼，8 日試驗較成功。周邊眼爆破效果一直不錯，周邊眼比原設計的300～400 mm 間距大，但爆破后與原來設計比較，巷道成型好，眼痕率高，可以達到90%以上。

3.3 技術指標分析

通常，衡量巷道爆破效果好壞的指標主要包括：炮眼利用率、眼痕率、單位（實體巖石）炸藥消耗，有時也使用單位（實體巖石）雷管消耗。由于打眼在巖巷掘進中往往占據較長的時間，對巖巷快速掘進具有重要影響，此次首次引入一個新的參數：單位（實體巖石）炮眼長度來評價爆破設計的優劣，也就是爆破單位體積的原巖需要打多長的炮孔。

圖2 炮眼利用率柱狀圖

1）炮眼利用率。試驗前后炮眼利用率柱狀圖參看圖2。試驗前炮眼的眼深為2 m，進尺平均為1.5 m，炮眼利用率75%。試驗時，除了前幾次試驗由于工人打的眼深淺不一或裝藥沒有裝進去導致進尺不理想外，其它試驗的爆破效果都很理想。從現場記錄的數據可以看出嚴格按照試驗方案施工，循環進尺不會低于90%，與試驗前相比有很大的提高，達到了試驗目的。

2）單位巖體炮眼長。每茬炮所鉆炮孔長度與爆破下來的巖石實體體積之比，即單位巖體炮眼長度，它表示了每爆破1 立方巖體所需要的炮眼長度。從試驗數據統計表來看，試驗期間單位巖體炮眼長度平均4.29 m/m3，比試驗前降低了1.25 m /m3，即每立方米巖體可少打炮眼1.25 m。其柱狀示意圖如下圖3。

圖3 單位巖體炮眼長度柱狀圖

3）單位炸藥消耗。試驗統計數據表明，新設計方案炸藥單耗平均1.50 kg/m3，比原來單耗1.9 kg/m3減少了0.4 kg/m3，即每爆破1 立方巖體比試驗前節省0.4 kg。其詳細對比參看示下圖4 所示。

圖4 單位炸藥消耗柱狀圖

4）單位雷管消耗。試驗統計數據表示，新方案的單位雷管消耗量平均2.04 個/m3，比原來的平均量3.07 個/m3少了1.03。單位雷管消耗極大的減少，部分原因是同樣的斷面炮眼的減少，更重要的原因是加深了炮孔深度，相對減少了單位雷管消耗。

5）眼痕率。試驗前由于多次放炮和周邊眼間距過小，眼痕率不高，新方案實施后，只要根據設計的位置和角度打眼，每次爆破眼痕率都不低于90%，同時周邊形狀得到很好的控制。

圖5 單位雷管消耗柱狀圖

4 結束語

應用巖石爆破基本理論，通過巖巷中深孔“三小”一次爆破技術的現場試驗研究，基本解決了巖巷掘進爆破中存在的炮孔深度淺、爆破效率低、炮孔數目多、多次放炮等問題，取得了預期的成果，提高了巖巷的掘進速度。