提高岩巷掘进爆破效果研究与应用

2015-08-28李胜利

河南科技 2015年3期

李胜利

（平顶山天安煤业股份十矿，河南平顶山467000）

1 引言

我矿现在岩巷掘进主要运用光面爆破技术，采用“多钻眼、少装药”方式，合理布置炮眼和适量装药，获得光爆预留层，使围岩破坏范围和破坏程度减小，从而提高围岩抗拉平衡能力，使巷道成形规整。根据我矿区的地质条件和地压显现规律，针对不同的巷道布置和煤岩性质，制定合理的光爆图表，在掘进爆破过程中，限制炮眼装药量，降低煤岩抵抗线，减小爆轰波对围岩的破坏程度，使巷道开挖后对围岩应力处于弹塑性状态。这样就为锚杆支护创造了有利条件，提高了锚杆支护的安全可靠性，减少了支护材料的浪费。

2 施工巷道基本概况

三水平戊组专回：施工长度1583m，巷道断面为直墙半圆拱，断面规格为高×宽=3.8m×4.6m。采用锚网喷支护，锚杆间排距700mm×700mm，全巷挂冷拔丝金属网或钢笆网，网规格为2900mm×900mm，网间压茬50mm-100mm。巷道位于戊8煤老顶砂岩中。巷道采用4部11.4kw绞车，一部40kw绞车，一部30kw耙斗机进行出渣。

3 原施工工艺问题研究与分析

3.1 原有施工工艺存在的问题

3.1.1 现场施工普遍存在少打眼、乱打眼、多装药、乱放炮的现象，造成的后果是炮眼利用率低，岩石碎块抛掷远，爆堆不集中，不利于装渣，并且经常出现大块车多，设备甭坏现象。

3.1.2 周边超挖量大，成型质量差，围岩松动破坏严重，周边很难留下半边眼痕。不仅影响了巷道掘进的速度，增加了出矸量和支护材料消耗，也降低了巷道的稳定性和安全性。

3.2 原因分析及确认

3.2.1 在施工过程中，因风压跟不上，打眼不能保证足够的风钻数量，造成打眼时间过长。

3.2.2 现场施工中，仍存在少打眼、多装药现象，导致炮眼利用率降低，大块车多。

3.2.3 打眼人员在打顶眼时，钻杆上挑角度大，影响巷道整体成型。

4 岩巷光面爆破技术参数和工艺[1-3]

三水平戊组专回位于戊8煤老顶砂岩中，巷底距戊8煤直接顶沙质泥岩3m。戊8煤老顶砂岩厚度为15m～20m，岩层倾角自南向北由10°逐步变平，煤岩层坚固度系数f值为2-4。

4.1 打眼机具

采用YT-28型风钻打掘进眼，采用风动锚索机或YT-28风钻打锚杆眼，采用力矩或风动扳手紧固锚杆。风源来自地面压风机。

4.2 装载、运输

施工采用30KW耙斗机装岩，3吨矿车运输，出渣经过4部11.4KW绞车、1部40KW绞车、1部75KW绞车。

4.3 爆破

楔型掏槽，煤矿安全三级乳化炸药爆破，1-5段毫秒电雷管起爆，采用反向爆破，全断面一次打眼，分次装药，分次爆破，图表如下。

荒断面为3.9m×4.8m爆破图表

4.3.1 炮眼数目的确定

实际工作中为了节省钻眼时间，掘进工人布置的炮眼数目往往偏少（仅为3～3.8个/m2），造成炮眼利用率低，巷道成形不好。有资料表明，全断面按5个/m2布置炮眼，炮眼利用率可达90%上下，且炮眼数目增加，炮眼利用率会提高。因此，综合考虑既节省时间又提高炮眼利用率，全断面炮眼按4～5个/m2布置较为合理。

4.3.2 周边眼距和最小抵抗线的确定及周边眼位的布置

要想合理布置炮眼，首先要确定周边眼距（一般地应控制在350mm～400mm范围内）和最小抵抗线（一般地应在400mm～550mm范围内选取）。周边眼应布置在设计轮廓线上，眼底向外偏50mm～100mm为宜。

4.3.3 周边眼定向爆破设计

在装药合理的情况下，堵塞炮泥对提高炮眼利用率作用甚大。试验表明，每个眼的炮泥应分次堵塞，充填长度必须大于300mm，而且充填得越密实越好，这样炸药起爆时可以在封堵密实的炮眼内形成一个高压密封室，使炸药的能量充分破坏岩石。

4.4 施工工艺

劳动组织：采用“三八”工作制，穿插一中午班进行喷浆。

施工工艺：采用“三掘三锚一喷”施工工艺。

“三、八”制施工方案劳动组织表

4.5 施工工序

接班—查找隐患、敲邦问顶—打下部掘进眼—装药、洒水、爆破—通风、洒水、敲邦问顶—出、盘碴—延中心、腰线、画巷道轮廓线—打顶锚杆眼、铺顶网上锚杆—打上部掘进眼—出、盘碴—打帮锚杆眼、铺帮网上锚杆—验收交班。

5 岩巷光面爆破对策的制定与实施

5.1 制定对策

5.1.1 制定专门提高岩巷掘进爆破效果的安全技术措施，建立工程质量验收制度等。

5.1.2 强力落实“三定”原则（定人、定钻、定眼位），保证推行光面爆破的有效实施。

5.1.3 制定合理的奖罚制度，爆破结束后，验收员验收光爆眼并进行记录，以便按制定的制度进行奖罚。

5.1.4 必须在施工过程中对各作业循环的炮眼布置、装药量及装药结构进行有效控制，为总结出爆破参数提供详细的原始依据。

5.2 对策实施

5.2.1 岩巷爆破主要取决于周边眼及其抵抗线和周边眼的单孔装药量，而掏槽眼、辅助眼为扩大自由面和减少大块产生，所以接班时在领取火药、雷管时，施工人员必须按原措施中的爆破图标要求领取足量的火药及雷管，以备当班爆破时使用。

5.2.2 为提高现场施工人员的积极性，施工单位必须制定合理的奖惩制度，强力落实“三定”原则（定人、定钻、定眼位），来保证推行岩巷爆破的有效实施。

5.2.3 施工人员接班后，验收员在做完常规的安检工作外，必须仔细检查巷道的中心、腰线。发现异常必须重新校验，使中心、腰线准确无误。

5.2.4 中心、腰线检查、校验完后，及时拉中心、腰线，并按技术人员所给数据画巷道轮廓线，标眼位。

5.2.5 标眼位时，验收员必须用红漆进行标注，严禁用粉笔，以防打眼过程中喷洒出的水将标注的眼位冲掉。

5.2.6 定眼原则。因在施工过程中，巷道岩性随工程推进而变化，所以验收员在标定眼位时，可根据岩性进行调整，具体参数如下。砂岩：根据围岩层理的发育情况，周边眼为300mm-400mm，抵抗线400mm-500mm，辅助眼距450mm-600mm。沙质泥岩、泥岩：周边眼为300mm-350mm，抵抗线为450mm-550mm，辅助眼距550mm-650mm。遇构造带、围岩破碎时，周边眼距为200mm，抵抗线及辅助眼距视围岩破碎程度定，但控制在500mm-800mm之间，辅助眼距以爆破后不产生大块为宜，掏槽眼中间必须打一开花眼[4]。

5.2.7 眼位标定好后，迎头施工人员必须严格按所标定眼位及巷道施工方位、腰线打掘进眼。

5.2.8 打掘进眼时，应先将中线处顶眼打好，插入炮棍，以示孔向。炮眼必须平、顺、直，各眼底除掏槽眼可深200mm外，其余眼底必须在同一断面上，以确保爆破后迎头掌子面平整。

5.2.9 掘进眼打完后，施工人员必须用吹风管将炮眼逐一吹净，以防影响爆破质量。

5.2.10 在吹风过程中，施工人员应及时将火药、炮泥运至迎头，以便及时组织装药工作。炮泥必须干湿适中，炮泥标准：黄泥袋装为松散状，强力手捏为柱状。

5.2.11 装药必须在爆破工的监护下进行。装药量：砂岩，周边眼为200g-300g，帮眼200g-400g，辅助眼为600g，底眼、掏槽眼为800g；沙质泥岩、泥岩，周边眼200g，帮眼为200g-300g，辅助眼400g-600g，底眼、掏槽眼800g；过破碎带围岩破碎时，周边眼采取隔眼装药，药量100g-200g，帮眼为200g，辅助眼400g，底眼、掏槽眼600g-800g。装药结构均为反向装药。周边眼采取单段空气柱装药，过构造带、过老巷以其补充措施为准。必须使用毫秒延期雷管，掏槽为1段，辅助眼2段，帮眼为3段，底眼为4段，顶眼为5段，炮泥必须封满填实[5]。

5.2.12 起爆时，采取预留光爆层的方法。即掏槽眼、辅助眼、帮眼、底眼为一次起爆，周边眼为二次起爆。

5.2.13 二次起爆连线时，施工人员应先将迎头活矸危岩找净，以防连线时掉矸伤人。

5.2.14 爆破结束后，施工人员按原措施要求进行验炮，验收员验收光爆眼并进行记录，以便按所定制度进行奖罚。瞎炮、残炮按原措施要求进行处理。

5.2.15 光爆眼验收标准：为提高施工人员光爆作业的积极性，保证巷道的成形，光爆眼长度定为孔深的50%，即自眼底向外量至孔深的50%以上长度，中间断裂不超过50mm，眼底与巷道轮廓线间距为-0～+200mm为一个合格的光爆眼。

材料消耗对比表

5.3 使用效果检查

提高岩巷爆破质量的内容和实质是获得平整的开挖断面和控制开挖边界以外围岩的破坏程度，以确保边破和围岩稳定，在施工中有以下显著作用。

5.3.1 使巷道周边规整，消除了围岩表面凹凸处的应力集中，改善了围岩应力分布状态，有利于巷道支护，降低巷道失修率。

5.3.2 控制炮震对围岩的破坏，保持围岩自身强度，增强围岩自承能力，为锚喷支护提供前提条件，有利于提高巷道的稳定性。

5.3.3 减少了围岩超挖量，可减少掘进排矸量和支护材料消耗，降低成本，加快掘进速度。

5.3.4 消除了围岩表面的凹凸不平，从而减少通风阻力，防止瓦斯积聚。

6 社会经济效益分析

在三水平戊组专回施工过程中，通过提高岩巷掘进爆破效果研究项目施工工艺，总结出经验，大大提高了岩巷工程质量。现在，巷道施工不仅能够保证质量的标准化，而且能够降低支护材料消耗。锚杆、网、水泥、石子、沙等较以前施工工艺每米可节约费用1121.4元，该工作面一个月按60m进尺算，每年材料可节约80.7万元。