中小断面岩巷爆破工艺优化及掘进实践

张 浩， 朱海军

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿， 山西 阳泉 045008）

阳泉煤业（集团）有限责任公司（全文简称阳煤）一矿位于山西省阳泉市西北部，矿井核定生产能力750万t/a，井田范围由36组拐点坐标圈定，井田平面呈一不规则的多边形，井田东西走向长约14.5 km，南北宽约9.8 km，面积为83.6 126 km2。井田工业广场有专线铁路在阳泉车站与石太线接轨，运距10km；工业广场北侧紧邻307国道线复线并与太旧高速公路相连。阳煤一矿近年来掘进进尺超过32 000 m，其中一半为岩巷，主要为工作面布置的高抽巷和低抽巷。岩巷的增多为矿井的高效掘进造成很多障碍，在爆破循环进度和爆破效果上也存在很多问题。为解决上述问题，积极进行了爆破参数的调整和优化，取得了初步的效果。

1 巷道基本情况

1.1 基本概况

S8208工作面低抽巷地面位于老虎圪梁以南，大西沟以东，北山梁以西，风岩梁以北的山梁沟谷地带，在雨季补给水量充沛。地表无建筑物，有部分农田及山林。井下位于三采区辅助轨道巷以东，S8207工作面（已采）以西，81106工作面（正在掘进）以南，三采区辅助轨道巷以北。作为S8208工作面回采时的瓦斯抽放专用巷道。低抽巷是以K2石灰岩中部砂页岩掘进的全岩巷道，总设计长度为780 m，巷道服务年限为3 a。该区域总体为向斜构造，局部地段发育成为次一级的向、背斜构造。煤层倾角在1°～14°之间。巷道毛宽4.2 m，毛高2.6 m，毛断面10.92 m2。巷道正前主要岩性为上部60%砂岩和下部40%页岩。

1.2 巷道支护

顶板采用锚杆+锚索+W钢带+经纬金属网联合支护，两帮采用锚杆+经纬金属网联合支护，顶、帮锚杆均使用Φ20 mm×2 000 mm的螺纹钢锚杆，锚索使用Ф17.8 mm×5 200 mm的钢绞线。

1）顶锚杆布置。顶锚杆使用Φ20 mm×2 000 mm的螺纹钢锚杆，每排布置5根，间距为925 mm，排距为900 mm。

2）锚索布置。锚索使用Ф17.8 mm×5 200 mm的钢绞线，锚索布置在钢带和钢带中间，第一排正中间布置1根(距帮为2 100 mm），第二排布置2根（距帮为1 150 mm，间距为1 900 mm）。

3）帮锚杆布置。帮锚杆使用Φ20 mm×2 000 mm的螺纹钢锚杆，每帮每排布置2根，锚杆间距从顶板往下依次为400/1 000/1 100 mm，排距为900 mm。

2 施工工艺

2.1 钻眼方法及要求

1）钻眼机具。钻眼采用YT-29A型风钻湿式钻眼，钻杆为中空六棱钢钻杆，钻头为Φ43 mm柱齿型钻头。

2）钻眼方法。钻眼前，必须严格执行敲帮问顶，清除顶、帮活矸危岩，检查临时支护和永久支护安全有效，严禁空顶作业。严格按爆破图表进行钻眼，打眼工必须与领钎工协调，必须熟悉巷道规格。炮眼方向、角度、眼深按循环图表施工。钻眼必须是湿式打眼。为确保巷道成型，打眼实行“定人、定钻、定眼”岗位责任制。

2.2 爆破

1）装药要求。装药结构采用正向装药方式。装药前用吹眼器将眼内岩粉吹尽。装药量按爆破说明书规定，装药要在放炮员的指导下进行。各炮眼要用炮泥封孔，执行《煤矿安全规程》中的有关规定。

2）装药结构示意图（见图1）。

图1 装药结构示意图

3）爆破方式及要求。采用毫秒延期电雷管一次打眼、一次装药、一次起爆。爆破材料使用煤矿许用的乳化炸药、毫秒延期电雷管。雷管的脚线由放炮员或放炮员助手配合连接，除放炮员以外的工作人员全部撤出后，然后放炮员亲自连接母线。爆破前，必须将工具和设备、管线撤到安全地点，可靠维护。放炮撤人距离，直巷不小于150 m并有可靠隐身物；弯巷拐弯后直线距离不小于10 m，且总距离不小于75 m，通往炮区的各通道口搁可靠专人警戒。必须严格执行“三专两闭锁”和“双风机双电源”，风机必须能自动切换，并使用变频开关。严格落实“一炮三检”、“三人联锁”、“放炮停送电”制度，机电人员经常检查机电设备，杜绝“失爆”，实现“三无”。

3 原爆破方案

3.1 爆破计算

巷道毛宽4.2 m，毛高2.6 m，断面10.92 m2，循环进尺1.8 m，炮眼利用率0.85。

3.1.1 循环炸药消耗量。

3.1.2 炮眼数目

式中：g为单位体积炸药消耗量，1.6 kg/m2；K为换算系数，采用乳化炸药，全岩为1.33；S为巷道掘进断面，10.92 m2；L为循环进尺，1.8m；n为炮眼利用率，取0.85；m为药卷长度，取0.2 m；a为炮眼装药系数，取0.4；P为每个药卷质量，0.2 kg；K0为据实际情况炮眼增减数。

根据实际情况，K0取1，炮眼数目为48个，雷管消耗为48个，实际炸药消耗量为30 kg。

图2 原方案炮眼布置图（mm）

3.2 原方案炮眼布置（见表1）

表1 爆破表

4 优化方案

优化后炮眼布置（见图3）。

图3 优化后爆破布置图（mm）

5 爆破优化效果分析

5.1 爆破效果对比

原爆破方案采用1.8 m，爆破进尺为1.3～1.4 m，炮眼利用率73%左右，实际钻眼个数为40个左右，装药量为24 kg。经优化调整后爆破雷管调整为4段雷管，炮孔深度增加到2 m。爆破后进尺1.7～1.8 m，巷道爆后成型较好，顶板露出完整灰岩，矸石几乎没大块。两种爆破方案效果对比表见下页表2。

1）循环进度增加。增加炮眼深度后，爆破循环进度增加到1.6～1.7 m，较原来增加0.3 m。每日增加进尺0.5 m，平均每月增加进尺15 m，减少了循环次数，增加了有效的工作时间，工效也得到提高，掘进效率较原来提高15%以上。

2）巷道成型良好。由于增加了一段雷管，及优化炮眼布置，爆破能量有利于巷道减少破坏，是巷道周围光爆效果提高，巷道超挖量控制在100 mm以内。巷道的观感较原来有明显提升，顶板平整，两帮齐直，有力的提高了安全标准化水平。

3）安全环境得到改善。由于优化调整后，循环次数减少，较少了工人做药、装药和爆破的环节，提高了现场的安全性。也减少了炮烟的污染，降低了有害气体对工人的伤害。现场无大矸，工作面矸石可一次性出净，现场环境得到改善。

表2 两种爆破方案效果对比表

5.2 目前存在的问题

经过前期的摸索推广，低抽岩巷的爆破效果取得了一定的成果，但也存在部分问题。主要为工人操作不熟练，定眼、打眼时间长。掏槽眼位置不标准，槽眼距离、槽眼角度控制不好。挖掘式装载机距离工作面较近，对炮眼装药量有一定的限制。