岩巷掘进中深孔爆破技术在杉木树煤矿的应用
2014-12-01罗江云陶彦建周军赵勇唐明朱峰
罗江云++陶彦建++周军++赵勇++唐明++朱峰
摘 要：针对杉木树煤矿岩巷掘进浅眼多循环爆破存在成巷质量差、单进低等问题，提出采用中深孔爆破技术，从而实现提高单进水平的目的。经应用，单循环进尺从1.5 m提高至2 m。
关键词：岩巷掘进 中深孔爆破技术 推广应用
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0081-04
长期以来，芙蓉集团杉木树煤矿岩巷掘进中采用浅眼多循环爆破技术，采用该技术存在诸多弊端。浅眼多循环掘进过程中工艺转换次数多，辅助作业时间增加，例如放炮排烟时间、排矸次数及排矸时间、工作面设备材料及其他工序准备时间等；而且材料消耗量大，成本高，工效低等，还增加了工人的劳动强度；炮眼利用率低、单循环进尺低，一般循环进尺为1.4～1.5 m（炮眼深度为1.6～1.8 m）。因此，在岩巷掘进爆破施工中，采用中深孔爆破技术具有极其重要的意义。
1 工程概况
1.1 巷道技术特性
N24+250 m补作运输巷，承担运输杉木树煤矿N24和N26采区矸石、材料、设备的任务，为永久性巷道，设计全长为205 m，断面为直墙半圆拱，墙高1.6 m，掘进高3.4 m，掘进宽3.6 m，掘进断面为10.85 m2。
1.2 地质条件
N24+250 m补作运输巷施工层位位于宣威组中下部，岩性以细砂岩为主，夹泥岩及煤线，距2+3#煤层底板法线距离约38 m。岩石硬度系数（f）为4～8，岩层层理发育程度为Ⅱ～Ⅲ，岩层节理发育程度为Ⅱ～Ⅲ。
2 设备配置及爆破材料
掘进打眼采用7655型气腿式凿岩机，钻钎为长2.2 m，直径为25 mm的中空六角钢钎。炸药为Ⅲ级煤矿乳化炸药，每条炸药长为200 mm，重量为200 g/条，雷管为1、3、5段毫秒雷管。
3 中深孔爆破方案设计
3.1 中深孔爆破掏槽方式的选择
为了使爆破取得最佳掏槽效果和提高炮眼利用率，必须选择合适的掏槽形式，以便合理分配炸药能量，掏槽眼的爆破效果与巷道掘进进尺密切相关。目前实际应用中主要采用斜眼掏槽和直眼掏槽两种方式。
斜眼掏槽的特点是炮孔轴线与掘进工作面斜交。目前，斜眼掏槽仍是国内煤矿岩巷掘进普遍采用的掏槽方式。此种掏槽方式具有所需炮孔少、易将岩石向外抛出、形成更有效的自由面及位置和倾角的误差对掏槽效果的影响较小、施工方便等特点。
但也存在以下主要缺点：（1）掏槽眼与工作面的夹角在55～75°范围，炮孔深度受巷道断面宽度的限制，不利于中深孔爆破技术实施；（2）掏槽后爆孔提供的抵抗线大小不同，使得爆破后工作面起伏较大，不利于下一循环钻眼爆破工作。
直眼掏槽是指掏槽眼与工作面掘进方向平行，有意识将一定数量钻孔不装药，炮眼利用率低，炮孔间距小，炮孔装药长度系数一般为0.7～0.8。具有的优点如下：（1）由于炮孔轴线垂直工作面布置，当炮孔深度改变时，掏槽布置可不变，易于工人掌握和实现平行作业；（2）炮孔深度不受巷道断面宽度限制；（3）岩石抛掷距离小，爆堆集中，不易崩坏巷道内的设备和支护。因此，中深孔爆破常采用直眼掏槽方式。
直眼掏槽的主要缺点：（1）工艺和技术比较复杂，要求钻孔质量高，炮孔参数控制严格，对巷道成形效果影响大；（2）施工的炮孔数量多，炸药消耗量大。
根据上述两种掏槽方式的缺陷，为充分发挥它们各自的优点，我们采用一种新型准直眼掏槽方式，如图1所示。
图1中，1#～6#孔为准直眼掏槽炮孔，炮孔稍微倾斜，1#～6#孔作为主要掏槽炮孔，水平方向与掘进工作面夹角为80～85°，垂直方向与掘进工作面夹角为90 °；7#孔作为辅助掏槽炮孔，水平方向与掘进工作面夹角为90 °，垂直方向与掘进工作面夹角为70～75 °。1#～7#孔装炸药量相同，使用1段雷管，同时起爆。7#孔的布置既避免了准直眼1#～6#孔终孔距离大，炸药不集中，在起爆过程中，出现枪炮现象，同时又在爆破后增大了槽腔，为后爆炮孔提供了更大爆破自由面。
准直眼掏槽的优点包括：（1）准直眼与自由面仅少许倾斜，掌子面提供的自由面得到充分利用，提高了爆破效果；（2）较直眼掏槽法大大减少了掏槽孔数量，扩大了槽腔体积，为后续炮孔爆破提供了更大的自由面和补偿空间；（3）较斜眼掏槽法与自由面的夹角增大，爆破时岩石抛掷距离小，爆堆集中，对巷道内的设备和支护破坏小。
3.2 爆破参数的确定
充分考虑安全、施工等因素，炮眼深度设计为2.0～2.2 m，单循环进尺预计为1.8～2.0 m。炮眼布置见图2所示。
掏槽眼爆破是以爆破漏斗的形式形成自由面，为其他炮眼的爆破创造更为有利的条件，其a=400 mm，b=1600 mm，B=684，准直眼倾斜角度为75～80 °，炮眼深度为2.2 m，掏槽眼比其他炮眼深0.2 m。
辅助眼和周边眼的作用主要是用来继续扩大掏槽，并最后形成巷道轮廓。它们的布置一般应以每一炮眼的最小抵抗线近似相等为原则，同时兼顾爆落的块度和巷道轮廓整齐的要求。周边眼分为拱部周边眼、边墙周边眼和底部周边眼，其眼距不能过大，一般为400～500 mm，周边眼与巷道轮廓线距离为100 mm，当岩石比较坚硬时，应缩小周边眼与巷道轮廓线之间的距离，以保证巷道不欠挖，超挖量少。在周边眼与掏槽眼之间布置辅助眼，方向基本上垂直于工作面，掏槽眼以上辅助眼层间距为400～500 mm，眼间距为600～800 mm；掏槽眼以下及两边辅助眼层间距为300～400 mm，眼间距为400～500 mm；辅助眼与周边眼、掏槽眼之间距离，一般为350～500 mm。
3.3 装药、连线与起爆
（1）装药结构：装药采用正向起爆，爆破总延时不大于130 ms。每个炮眼至少使用一条水炮泥，并用黏土炮泥填实，封泥长度0.5 m以上。根据炮眼作用、位置确定每个炮眼炸药量。炸药量见表1所示。endprint
（2）连线方式：所有炮眼雷管采用大串联连接，每一个接头应接牢、接实，以减少接头电阻，接头要悬空，不可触地，放炮母线要完好，不能有破损，网路连接好，母线与起爆器要接牢。
（3）起爆：起爆前必须进行电路导通检查，发现问题要及时解决。起爆时，要看到起爆器上的指示灯亮起10～20 s后，才能起爆。绝对不能在起爆器充电不足时进行起爆。预期爆破效果见表2。
3.4 其他注意事项
（1）施工中要根据爆破图要求严格执行画弧导向打眼，确保打眼质量。特别注意掏槽眼距不要缩小，严格按爆破图表规定尺寸打眼，同时注意眼底位置不要靠的太近。
（2）爆破参数应根据岩石硬度系数适当进行调整。软岩中爆破，可适当减少炮眼数；硬岩中爆破时，可减少炮眼间距，但不小于300 mm，可采用增加装药量以达到最好爆破效果。
（3）与掏槽眼以上的辅助眼相比，掏槽眼以下及两边的辅助眼炮眼密度大，且炮眼装药量比掏槽眼以上的辅助眼多1条炸药。
（4）装炸药时必须将炸药推到眼底，并将其捣实。
（5）炸药必须使用同厂、同批、同型号的爆破材料，防止使用不同炸药造成拒爆现象。
（6）掘进过程随时对爆破效果进行观察，及时调整爆破参数。
4 结语
（1）炮眼利用率提高，炮眼利用率最高可达92%。
（2）循环进尺提高，循环进尺最高可达1.95 m。
（3）实现了安全作业，相对减少了炮烟对井下作业人员的伤害，同时避免了井下作业人员为盲目提高月进尺而忽略顶板等方面的安全危害。
（4）相对降低了井下作业人员的劳动强度，为安全和生产提供了保障。
参考文献
[1] 王文龙.钻眼爆破[M].北京：煤炭工业出版社，1984.
[2] 单仁亮，周纪军，黄宝龙，等.巷道掏槽爆破影响因素分析[J].煤炭科学技术，2010，38（2）：25-27，54.
[3] 朱永.中深孔准直眼掏槽爆破技术与应用研究[D].北京：中国矿业大学，2008.
[4] 单仁亮，朱永，黄宝龙，等.岩巷掘进准直眼掏槽爆破新技术应用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2011（2）.endprint
（2）连线方式：所有炮眼雷管采用大串联连接，每一个接头应接牢、接实，以减少接头电阻，接头要悬空，不可触地，放炮母线要完好，不能有破损，网路连接好，母线与起爆器要接牢。
（3）起爆：起爆前必须进行电路导通检查，发现问题要及时解决。起爆时，要看到起爆器上的指示灯亮起10～20 s后，才能起爆。绝对不能在起爆器充电不足时进行起爆。预期爆破效果见表2。
3.4 其他注意事项
（1）施工中要根据爆破图要求严格执行画弧导向打眼，确保打眼质量。特别注意掏槽眼距不要缩小，严格按爆破图表规定尺寸打眼，同时注意眼底位置不要靠的太近。
（2）爆破参数应根据岩石硬度系数适当进行调整。软岩中爆破，可适当减少炮眼数；硬岩中爆破时，可减少炮眼间距，但不小于300 mm，可采用增加装药量以达到最好爆破效果。
（3）与掏槽眼以上的辅助眼相比，掏槽眼以下及两边的辅助眼炮眼密度大，且炮眼装药量比掏槽眼以上的辅助眼多1条炸药。
（4）装炸药时必须将炸药推到眼底，并将其捣实。
（5）炸药必须使用同厂、同批、同型号的爆破材料，防止使用不同炸药造成拒爆现象。
（6）掘进过程随时对爆破效果进行观察，及时调整爆破参数。
4 结语
（1）炮眼利用率提高，炮眼利用率最高可达92%。
（2）循环进尺提高，循环进尺最高可达1.95 m。
（3）实现了安全作业，相对减少了炮烟对井下作业人员的伤害，同时避免了井下作业人员为盲目提高月进尺而忽略顶板等方面的安全危害。
（4）相对降低了井下作业人员的劳动强度，为安全和生产提供了保障。
参考文献
[1] 王文龙.钻眼爆破[M].北京：煤炭工业出版社，1984.
[2] 单仁亮，周纪军，黄宝龙，等.巷道掏槽爆破影响因素分析[J].煤炭科学技术，2010，38（2）：25-27，54.
[3] 朱永.中深孔准直眼掏槽爆破技术与应用研究[D].北京：中国矿业大学，2008.
[4] 单仁亮，朱永，黄宝龙，等.岩巷掘进准直眼掏槽爆破新技术应用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2011（2）.endprint
（2）连线方式：所有炮眼雷管采用大串联连接，每一个接头应接牢、接实，以减少接头电阻，接头要悬空，不可触地，放炮母线要完好，不能有破损，网路连接好，母线与起爆器要接牢。
（3）起爆：起爆前必须进行电路导通检查，发现问题要及时解决。起爆时，要看到起爆器上的指示灯亮起10～20 s后，才能起爆。绝对不能在起爆器充电不足时进行起爆。预期爆破效果见表2。
3.4 其他注意事项
（1）施工中要根据爆破图要求严格执行画弧导向打眼，确保打眼质量。特别注意掏槽眼距不要缩小，严格按爆破图表规定尺寸打眼，同时注意眼底位置不要靠的太近。
（2）爆破参数应根据岩石硬度系数适当进行调整。软岩中爆破，可适当减少炮眼数；硬岩中爆破时，可减少炮眼间距，但不小于300 mm，可采用增加装药量以达到最好爆破效果。
（3）与掏槽眼以上的辅助眼相比，掏槽眼以下及两边的辅助眼炮眼密度大，且炮眼装药量比掏槽眼以上的辅助眼多1条炸药。
（4）装炸药时必须将炸药推到眼底，并将其捣实。
（5）炸药必须使用同厂、同批、同型号的爆破材料，防止使用不同炸药造成拒爆现象。
（6）掘进过程随时对爆破效果进行观察，及时调整爆破参数。
4 结语
（1）炮眼利用率提高，炮眼利用率最高可达92%。
（2）循环进尺提高，循环进尺最高可达1.95 m。
（3）实现了安全作业，相对减少了炮烟对井下作业人员的伤害，同时避免了井下作业人员为盲目提高月进尺而忽略顶板等方面的安全危害。
（4）相对降低了井下作业人员的劳动强度，为安全和生产提供了保障。
参考文献
[1] 王文龙.钻眼爆破[M].北京：煤炭工业出版社，1984.
[2] 单仁亮，周纪军，黄宝龙，等.巷道掏槽爆破影响因素分析[J].煤炭科学技术，2010，38（2）：25-27，54.
[3] 朱永.中深孔准直眼掏槽爆破技术与应用研究[D].北京：中国矿业大学，2008.
[4] 单仁亮，朱永，黄宝龙，等.岩巷掘进准直眼掏槽爆破新技术应用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2011（2）.endprint
