中小断面岩巷掘进爆破工艺优化

2020-06-01孔鹏

煤 2020年5期

孔鹏

(潞安环能股份公司漳村煤矿，山西长治 046032)

岩巷掘进爆破技术在煤矿建设和生产过程中一直都占据着非常重要的位置，它直接关系到整个岩巷的掘进速度和巷道成型效果，也是人们普遍关注的焦点。岩巷掘进爆破时，由于只有一个自由面，四周岩石存在很大的夹制力，对爆破形成了很大阻力[1-3]，导致在岩巷掘进进尺方面无法取得突破性的进展，使其长期处于较低的水平，严重影响了煤矿生产的经济效益。

而解决这一问题的关键是选择合理的掏槽方式和掏槽参数，国内许多学者对此进行了研究：宗琦等[4]采用底部聚能掏槽和中深孔爆破技术，使炮眼利用率达到90%以上，大大提高了爆破效果；余永强等[5]采用复楔形掏槽，在坚硬细砂岩、灰岩为主的岩体中，将炮眼利用率提高到89%；刘泽等[6]采用中心孔装药辅助孔留空的直眼掏槽，将炮眼利用率由64%提高到了91%；单仁亮等[7-8]充分结合直眼掏槽和斜眼掏槽各自的优点提出了准直眼强力掏槽技术新概念，将炮眼利用率提高到90%以上。本文针对漳村煤矿岩巷掘进效率低的问题，结合准直眼强力掏槽技术对原有的爆破方案进行优化设计，取得了初步效果。

1 工程概况

漳村煤矿2603高抽巷地面位于邕子风井工业广场以南，西北侧有三条高压线(35 kV侯中线、220 kV漳侯线及220 kV霍侯线)，其余基本为农田、植被；2603高抽巷掘进区域地面标高约为+980 m。井下位于2603运巷以西，南侧为26回风巷东西段，东侧和北侧均为未采区。作为2603工作面回采时的瓦斯抽放专用巷道，主要以石灰岩、砂岩为主，总设计长度1 189 m。

巷道为毛宽3.9 m、毛高3.3 m、毛断面12.87 m2的矩形断面，原爆破方案中炮孔数34个，槽口间距较大，爆破效率较低；眼深1.5 m，循环进尺最高1.2 m，炮眼利用率约80%，单位炸药单耗2.33 kg/m3，单位雷管消耗2.58个/m3，一天进尺2.4 m，支护两排。

2 爆破方案优化设计

2.1 准直眼强力掏槽

准直眼强力掏槽方式是在现有掏槽方式掏槽机理及其优缺点的基础上，总结现场施工特点和经验，采用合理的时间间隔进行分层分次掏槽的综合性掏槽技术[7]。准直眼强力掏槽中所有炮孔采用同等深度，大角度斜眼(近似为直眼)配合中心直眼，采用合理时间间隔进行分层分次爆破。准直眼强力掏槽图解如图1所示。

图1 准直眼强力掏槽图解

2.2 优化后的爆破方案

根据试验前期的实际跟班记录情况得知，使用原方案的炮眼布置进行爆破作业存在较多缺陷，首先是爆破循环进尺达不到工程要求，一天最多支护两排，有时甚至只能支护一排；其次是岩石抛掷距离远，对巷道里的设备造成一定的威胁，且爆堆比较分散，岩石存在大块率，这些又造成了出渣困难，耗时较长；再次是巷道成型较差，两帮存在超挖欠挖现象，顶板也没有得到很好的控制。针对以上问题，结合准直眼强力掏槽技术对原有方案进行优化，优化后的爆破方案炮眼布置如图2所示。各孔装药量如表1所示。

图2 优化后的炮眼布置(mm)

本优化方案共采用五个段位的雷管，每个段位的雷管其作用各不相同。掏槽眼使用Ⅰ段雷管最先起爆，中间眼使用Ⅱ段雷管，辅助眼采用倒U形连线的Ⅲ段雷管，顶眼采用Ⅳ段雷管，其作用是为两个顶角眼提供自由面，这样就解决了受夹制力比较强的顶角眼爆不出来的现象，其余的采用正U形连线的Ⅴ段雷管。填塞方面要特别注意中间眼，中间眼不能全部填实，它的作用一方面是承担掏槽眼不能完全爆出的那一部分槽底岩石，另一方面是为掏槽眼提供自由面和补偿空间。

2.3 优化效果分析

为了验证优化方案的效果，在后续的巷道掘进中进行了试验，经过连续的跟踪记录，得到表2所示的现场试验数据。

表2 现场试验爆破效果

经优化调整后，取得了很好的爆破效果，从试验前平均眼深为1.4 m，平均进尺为1.2 m，炮眼利用率为85%，到试验时炮孔深度2.0 m，循环进尺平均1.85 m，爆破效率平均90%，掘进速度提高到了两炮三排，较之前的一天两排有了一定的突破。炮眼利用率比试验前提高了近5%。巷道成型方面也较之前有了一定的改善，从现场可以观察出顶板较平整，两帮齐直，基本无超欠挖现象。岩石大块率也得到了有效控制，并且爆破后渣石成典型的乌龟背形状，中间高两边低，且主要集中在巷道的中间部位，有利于后期的出矸，说明本优化方案采用的掏槽方式取得了理想的效果，达到了设计要求。