双楔形掏槽技术在大断面斜井中的应用

夏云龙，张 帆，谢芝明

随着千万吨级大型煤矿的不断涌现，对运输及通风提出了更高的要求，大断面斜井的设计开始出现在图纸上，但直眼掏槽及单楔形掏槽方式钻眼密度大、精准度高，因此钻眼时间长，成为制约工程进度的一个重要因素。面对这种矛盾，我们在施工中总结采用双楔形掏槽技术配合多层次平行钻眼，能最大程度发挥大断面空间优势，施工进度和经济效益明显提高。

1 工程概况

屯兰矿北三进风斜井长3425.933 m，其中基岩段工程量为2933.347 m，坡度为6°，断面形状为直墙半圆拱形，掘进宽度为6.5 m，高度为5.45 m，掘进断面面积为30.78 m2。基岩开始为强风化岩，往后分别是紫色砂岩及紫色与灰绿色相杂的泥岩，二叠系下统下石盒子组白色中砂岩，二叠系下统山西组含煤地层由上到下为02号、03号、1号-2号合并层、3号煤层，围岩的普式系数f为6左右。

2 爆破设计

2.1 爆破器材

工程采用YT-28型气腿式凿岩机，长度3.5 m的中空六角钎杆，直径42 mm的“一”字型钻头钻眼。炸药为三号煤矿许用乳化炸药，规格为直径Ф35 mm×200 mm，每卷0.2 kg；Ⅰ～Ⅴ段煤矿许用毫秒延期电雷管，脚线长度4 m；起爆使用YJQL-500型发爆器，采用反向装药，一次起爆。

2.2 设计原则

首先选择掏槽方式和掏槽眼的位置，然后严格选定最小抵抗线和间距布置周边眼和辅助眼；根据围岩特点合理控制周边眼底与轮廓线的距离；尽可能使辅助眼的眼口和眼底均匀地布置在掏槽眼和周边眼的眼口与眼底之间，并使辅助眼和周边眼底在同一垂直面上；掏槽眼布置在断面中央偏下，并且应比其他炮眼加深200 mm；严格控制周边眼装药量，适当加大掏槽眼装药量。

2.3 炮眼设计

炮眼总数目可根据经验计算公式[1]：

式中：N为炮眼总数目，个；f为岩石的坚固性系数，S为掘进断面积，m2；本论文以f取6情形下的炮眼设计为例，掘进断面积S为30.78 m2。

计算得出N=107个，因实际过程中炮眼数目还取决于炮眼直径、炸药性能等因素，根据岩层性质和断面大小进行初步估算，在断面图上做炮眼布置，得出炮眼数，并通过实践调整、修整。

本工程修整后的炮眼布置图及炮眼参数见图1、表1 。

（1）掏槽眼：因断面较大，布置双楔形掏槽，一阶掏槽眼6个，二阶掏槽眼8个。一阶掏槽眼距1.5 m，排距0.5 m，单孔装药量1.2 kg，即为6个药卷；二阶掏槽眼距2.4 m，排距0.5 m，单孔装药量2.2 kg，即为11个药卷。装药系数均超过0.6 kg/m，确保掏槽区域岩石能全部抛出。

（2）周边眼：根据光面爆破成形稳定性，眼距E=400～500 mm，本设计中周边眼眼距取450 mm，单孔装药量0.6 kg，即为3个药卷，装药系数为0.2 kg/m。

（3）辅助眼：确定掏槽眼及周边眼的位置后，在剩余位置均匀且与斜井轮廓线相似形状布置。共分三圈，眼距0.66 m，排距0.68 m，单孔装药量1 kg，即为6个药卷，装药系数为0.4 kg/m。

（4）底眼：斜井为下山施工，倾角为6°，沿平行底板角度设计一排，眼距0.71 m，单孔装药量1.4 kg，即为7个药卷，装药系数为0.47 kg/m。

图1 炮眼布置

表1 炮眼参数

利用汽车灵活、可移动的特点，将汽车车厢改装成临时可伸缩性台架，在工作面搭建临时工作平台，根据炮眼分布，划分上中下三个区域平行钻眼，分别安排1、2、4台凿岩机同时钻眼施工，充分发挥大断面空间。

3 施工要点

1）钻爆法施工人为影响因素较大，钻孔的位置和方向将直接影响到爆破效果。因此，在施工前须做好技术交底工作，确保每位工人能熟悉钻孔设计，熟练操作凿岩机。

2）虽大断面作业空间大，但多台凿岩机同时施工容易造成相互干扰，需对各区域划分及分工，长期固定区域，熟练掌握钻孔参数，实现“定人、定位、定钻”。

3）因台架上层较高，作业人员应时刻系好安全带，莫要疏忽大意。

4）台架制作时根据钻杆长度、凿岩机的摆放位置及人员的最远操作距离，将两翼及前侧设计成可伸缩型，以满足工作面及巷道各种情形。

5）钻眼结束后，应由爆破员统一装药、联线，切勿多人同时作业。

4 结语

1）双楔形掏槽技术解决了中深孔爆破中的炮眼利用率低的难题，实现了斜井大断面一次爆破成形，炮眼利用率达到90%以上，减少了因掏槽不充分，而引起的盲炮、瞎跑，提高施工过程中的安全性。

2）双楔形掏槽技术的运用，斜井超欠挖现象得到了有效的控制，避免二次补炮，提高了锚网支护的质量，节省了喷砼材料及时间，工程质量得到矿方、监理方一致赞誉。

3）双楔形掏槽技术使用改变了大断面分台阶传统的施工方法，使施工进度有了质的飞跃，岩巷炮掘月进度可达到180 m以上，为企业创造了良好的经济效益，在今后的大断面岩巷快速施工中值得借鉴及推广使用。

〔1〕刘殿中.工程爆破实用手册.北京：冶金工业出版社，1999.

〔2〕崔云龙.简明建井工程手册.北京：煤炭工业出版社，2000.