应用中深孔光面爆破实现巷道快速掘进实例研究

乔 斌

（山西焦煤集团西山煤电杜儿坪矿，山西 太原 030000）

深孔爆破目前是岩巷掘进施工中应用较多的一种技术，由于其作业时间短，单循环进尺高，被广泛认可，但是也存在一定缺陷，比如：对围岩损坏程度大，需要加强支护等。为了提高杜儿坪矿岩巷掘进速度，在不改变掘进方法等条件下，综合考虑各影响因素，通过合理设计爆破参数以及施工措施等，避免出现深孔爆破后的弊端，提出使用中深孔光面爆破技术，取得了显著的效果。

1 工程概况

杜儿坪矿新开拓东翼运输巷道全长1300m，位于北三号采区，处于褶曲构造地段，预估穿越1个背斜，揭露2个陷落柱，主要担负设备、材料以及人员运输任务，服务年限较长。该巷道主要以泥岩和砂岩为主，断面形状采用半圆拱形，掘进高度3.8m，宽度4.4m，墙高1.6m，采用锚喷支护。

2 炮眼布置及装药量的确定

光面爆破能减少周边围岩的破坏程度，决定巷道的成型率，光爆参数由岩石性质和巷道断面轮廓决定。

光面爆破炮眼布置密集程度可以根据巷道曲率半径适当调整，当拱顶曲率半径较大时，跨度相对较大，所需破坏力就相应减弱，光爆炮眼密集程度适当增大，光面层可以厚一些；反之，破坏力较大时，光爆炮眼密集程度适当减小。周边眼以能满足爆破后使炮眼间贯通裂隙完全形成为原则合理布置。

炮眼装药量应满足两个原则：第一，确保炮眼连心线在爆破后形成裂痕，即岩石抗拉强度小于眼壁上的初始拉力；第二，岩石的抗压强度必须大于眼壁上的初始压力，保证围岩无过度压缩性破坏。为了确保爆破时水炮泥充分发挥作用并形成水雾，首先周边眼采用反向装药，炸药填充时采用水炮泥，炮孔采用炮泥封孔，中间留有一段空气柱，爆破时，水炮泥所形成的冲击波在发挥作用时由于空气柱的存在导致冲击波强度减弱，因此围岩破碎程度较小。

由于本次作业主要采用中深孔爆破，如何确定炮眼深度成为实质性问题。根据具体地质条件，炮眼深度应根据围岩性质、爆破作业方式、巷道断面大小、凿岩机类型等来进行确定，其中尤以凿岩机循环作业时间最为关键。钻眼速度与深度之间存在一定关系。巷道掘进采用7655型气腿式凿岩机，当钻眼深度控制在1.8m左右时，凿岩速度并无多大变化，但是在超过2.2m后钻眼速度明显下降。因此，将炮眼深度确定在1.8～2.2m之间。

在确定爆破延期间隔时间时，应将巷道掘进自由面空间狭小、岩石所受夹制作用明显等因素考虑在内。如果延期间隔时间确定不合理，掏槽爆破或中深孔爆破时无法使岩石充分破碎，无法形成自由面，导致炮眼利用率极低，岩石在爆破后的块度就较大，影响爆破效果。综合考虑各因素，确定在巷道中爆破时总延期时间不得超过130ms，雷管延期间隔时间确定为25ms。

3 现场应用效果

直眼掏槽形式多种多样，常见的包括三角分阶分段直眼掏槽、角柱掏槽以及螺旋掏槽形式等。在现场分别应用后，发现三角分阶分段直眼掏槽的效果最佳，此方法在具体运用时对于槽腔体积的增大有一定积极作用，同时能够增加掏槽深度，使得岩石抛掷作用较小，且堆积集中，易于装岩。三角分阶分段直眼掏槽的优点在于能够分上、下两个阶段进行掏槽，在上阶段进行掏槽爆破时，首先形成一个漏斗形槽腔，为下分段创造一个自由面；在下分段进行装药爆破时，充分利用上分段爆破后的岩石残余应力和再次爆破所增加的岩石破碎程度，同时装药的毫秒起爆，使得爆破能量多用于岩石破碎而非岩石抛掷。具体三角分阶分段直眼掏槽示意图如图1所示。

三角分阶分段直眼掏槽装药分段起爆实质是对抵抗线的分解，掏槽眼按顺序逐眼加深，逐步扩大加深槽腔，并且分段延续起爆，最终确定浅孔深度为1.2m，单孔装药量为0.5kg，深孔深度确定为2.2m，单孔装药量为1.1kg。周边眼眼距确定为500mm，单位长度装药量设计为0.23kg，单孔装药量设计为0.46kg，光爆层厚度为600mm，采用1～5段毫秒电雷管全断面一次起爆，现场实践结果表明炮眼利用率能够达到85%以上，欠挖小于40mm，超挖小于80mm，月循环进尺取得了108m的好成绩。

图1 三角分阶分段直眼掏槽示意图

4 结论

岩巷掘进施工中，中深孔光面爆破的应用，需要采取合理的炮眼深度设计和装药量并结合正确的掏槽方式，以及爆破毫秒延期间隔时间等参数，对于提高施工速度，降低材料损耗，降低施工成本，提高经济效益起到积极作用，同时对于巷道成型以及施工质量的完成也起到了十分重要的作用。结果表明运用中深孔光面爆破技术，确实达到了快速掘巷的目的。