毫秒延期电雷管在煤矿架棚巷道中爆破的试验成果

林建辉

摘  要：从使用秒延期电雷管过渡到毫秒延期电雷管后发现我矿的岩性特征等问题，使作业队伍不习惯于使用毫秒延期电雷管，爆破进尺水平低，并且在岩巷掘进爆破中应用毫秒延期电雷管而出现的抛碴远、冲倒金属支架、炸坏耙岩机、风水管等问题，因此矿井成立了毫秒延期电雷管爆破技术攻关小组，针对我矿的围岩性质情况，采取不同方案布置方式和不同参数，同时组织采掘技术人员及采掘队长对掘进工作面现场跟班试验记时写实，现场指导毫秒延期电雷管爆破技术攻关试验，收集炮眼布置、炮泥封眼及爆破效果、装药连线等各项技术参数，从而加以分析改进、总结经验，摸索出一套适应煤矿架棚巷道的爆破技术方式。

关键词：毫秒延期电雷管;架棚巷道;爆破;试验

中图分类号：TD82         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）22-0058-04

Abstract： After the transition from the use of the second delay electric detonator to the millisecond delay electric detonator， we found some problems such as the lithologic characteristics of our mine， which made the operation team unaccustomed to using the millisecond delay electric detonator， and the blasting footage level was low. In addition， there are some problems caused by the application of millisecond delay electric detonator in rock roadway blasting， such as ballast far， flushing down metal support， blasting rake machine， air pipe and so on， so the mine has set up a research team on millisecond delay electric detonator blasting technology. In view of the nature of the surrounding rock of our mine， different layout schemes and different parameters are adopted， and at the same time， mining technicians and mining leaders are organized to record the time and reality of the on-site follow-up test of the heading face， and to guide the millisecond delay electric detonator blasting technology test on the spot. Various technical parameters such as blasthole arrangement， blasting mud sealing， blasting effect and charge connection are collected to analyze and improve them and sum up experience. The purpose of this paper is to find out a set of blasting technology which is suitable for the roof roadway in coal mine.

Keywords： millisecond delay electric detonator; shed roadway; blasting; test

前期我礦使用的秒延期电雷管，而随着国家方面对煤矿井下爆破材料用品管理的不断严格化、规范化，以毫秒延期电雷管取代秒延期电雷管已成定局。现已全面停止使用秒延期雷管，从使用秒延期电雷管过渡到毫秒延期电雷管后发现我矿的岩性特征等问题，使作业队伍不习惯于使用毫秒延期电雷管，爆破进尺水平低，并且在岩巷掘进爆破中应用毫秒延期电雷管而出现的抛碴远、冲倒金属支架、炸坏耙岩机、风水管等问题，因此矿井成立了毫秒延期雷管爆破技术攻关小组，针对我矿的围岩性质情况，采取不同方案布置方式和不同参数，同时组织采掘技术人员及采掘队长对掘进工作面现场跟班试验记时写实，现场指导毫秒延期电雷管爆破技术攻关试验，收集炮眼布置、炮泥封眼及爆破效果、装药连线等各项技术参数，从而加以分析改进、总结经验，摸索出一套适应煤矿架棚巷道的爆破技术方式。通过近1个月的现场施工实践，目前毫秒延期电雷管爆破技术在我矿掘进队伍使用中已渐趋成熟。

1 毫秒延期电雷管与秒延期电雷管的说明

毫秒延期电雷管在《煤矿安全规程》中规定，1至5段的爆破总时间差不得超过130ms;而秒延期电雷管是以秒为单位来计算各段号之间的延期时间，各段电雷管的延期时间比较长容易引起煤尘、瓦斯爆炸，所以煤矿现在已禁止使用秒延期电雷管。

2 爆破试验方案说明

根据毫秒延期电雷管1至5段爆破时间差极短的特性，在我矿拟采取巷道全断面一次爆破和分次爆破两种方案试验对比。

一次爆破与分次爆破的方法对比：一次爆破是全断面一次性装药且一次性起爆;而分次爆破是全断面分两次或两次以上装药且装一次药就起爆一次以此类推，比如先行对掏槽眼装药连线，其它炮眼用黄土炮泥封孔保护炮眼，起爆后，再对其它炮眼裝药连线起爆。

目前我矿试验的分次爆破以两次爆破为试验方案。

3 技术攻关的试验过程

一是选定试验地点，制定试验方案，确定跟班人员;二是现场全过程跟班;三是每日召开分析会，根据试验情况做试验方案的调整。

4 爆破试验的对比

4.1 试验说明

试验工作面为掘断面为5.8m2的U型钢架棚支护巷道，支护材料采用U型钢架棚，钻眼采用ZY-28型风动凿岩机、￠32钻头，掏槽眼采用普遍惯用的直眼掏槽布置方式，采用反向装药结构，使用煤矿许用毫秒延期电雷管和乳化炸药，黄土炮泥封堵炮眼。

4.2 试验工作面岩性说明

试验工作面：二采区+540-38#E运巷。工作面的岩性情况说明：运巷为38#煤层找煤巷道，该区段的38#煤层稳定性较差，夹薄、尖灭等现象频繁，岩性变化较大，以泥岩或炭质泥岩为主，中间夹约0.2米厚的煤层，节理、裂隙发育，岩性比较软，围岩不稳定，围岩受破坏后比较破碎，需架棚支护。

4.3 主要爆破参数的对比情况

此次爆破试验采用的爆破联线方式为串联，装药结构为反向装药，炸药规格为0.24kg/条，表1是部分作业班次试验的爆破参数相关数据情况。

4.4 炮泥充填对循环进尺影响程度对比

从爆破效果上看，炮泥充填长度对分次爆破与一次爆破循环进尺的程度影响不明显;但分次爆破与一次爆破对进尺的影响较大，分次爆破效果较好。

4.5 分次爆破与一次爆破进尺的对比

如表3，从爆破效果上看，一次爆破不如分次爆破的进尺。

从日常试验工作面各班组上报和生产部门掌握的平均数据看，火工品平均单耗上对比，一次爆破的单耗比2次爆破的大。

4.6 装药结构及爆破次数的爆破冲击波对比

从表4分析，反向装药结构矸石的块度大部份小块，大块较少。一次爆破的抛渣距离较远在15米左右，分次爆破的抛渣距离较近，正常在11米左右。通过对工作面的爆破观察，分次爆破迎头断面较平整，一次爆破不平整，断面凹凸不平。

4.7 打眼质量对爆破效果的影响

（1）在试验过程中，发现吴某某班组的打眼质量优于张某某班组。主要表现在掏槽眼残眼眼底的观测，吴某某班组的打眼质量基本达到“准、平、齐、直”的要求，掏槽眼底排距与眼口排距基本平行，左右眼底间距基本保持在5～20cm以内;张某某班组的掏槽眼出现有上下不平行、左右交错问题，影响了掏槽眼的爆破效果。

（2）巷道的成型质量取决于周边眼的数量和打眼的角度，掘进队为减少作业时间，采取了少打周边眼多装药，周边眼打眼上仰角较大，造成了巷道成型接茬大，成型不规整，超欠挖严重的问题。在试验过程中，矿井加工了架子垫高打眼，周边眼沿巷道轮廓线5cm起眼，水平角与仰角小，巷道不会有超欠挖问题，留有部分的眼痕。

5 通过对毫秒延期电雷管爆破在架棚巷道试验中总结的成果

（1）支架巷道施工要有“磨刀不误砍柴工的精神”。

（2）在本次攻关试验过程中，通过采取多加固措施，没有出现倒棚现象。在支架的加固方面主要采取的方式有：a.加固迎头10米内的支架。b.支架背板应有序层叠，才易回固紧，减少坑木消耗。c.在支架棚梁与两侧棚腿各设置两道支撑杆，棚梁的支撑杆设置在棚梁两端，棚腿的支撑杆设置在上部和中部。d.支架棚梁及棚腿的背板上打上“三角”木塞进行加固。e.采取4米小圆木将迎头支架用10号铁丝扎紧连成一体加固。f.对顶部和边帮较空的再结合斜撑进行加固。g.根据巷道围岩的稳定性，可采取适当的空顶距离，采用小圆木或前探梁超前支护的安全技术措施，降低爆破冲击波对支架的破坏程度。

（3）断面的控制对支架的加固极为重要，而打眼的位置、质量与周边眼的数量，巷道岩性与周边眼的装药量对巷道断面成型极为关键。断面控制的主要措施有：a.打眼前队伍要组织人员画好巷道的轮廓线，控制巷道的基本形态。b.根据巷道岩性、层理、节理和煤岩层的情况布置好炮眼，关键是要确定好周边眼的位置、数量和控制打眼角度、装药量，减少爆破对巷道围岩的破坏，减少巷道超欠挖，提高巷道成型质量。c.在本次攻关试验中，主要采用直眼掏槽（直眼掏槽根据岩性情况布置4个或6个眼）布置方式，可降低爆破对支架棚腿的冲击;原先在施工过程中采用楔形掏槽布置方式，容易冲倒支架棚腿，造成重新支架、返工，影响施工进度。

（4）应根据不同的岩性与围岩稳定性，确定不同的爆破参数：炮眼位置、数量、深度、角度、装药量。当岩性软，而围岩相对稳定时，可适当加深打眼深度，增加炮眼数量，减少装药量，防止倒棚，提高循环进度;当岩性相对较硬时，围岩节理、裂隙发育时，增加炮眼数量，控制打眼深度和装药量，防止倒棚现象。尽量将掏槽眼布置在煤层或松软或较为破碎的岩层中，提高掏槽眼的利用率。

（5）炮眼布置与打眼角度对进度的影响较大。a.炮眼布置的位置、距离，特别是掏槽眼的布置对进度起着决定性的作用。有些班组认为掏槽眼布置距离小有利于爆破效果，而未考虑掏槽眼与辅助眼的间距过大，岩层的抵抗线增加，并且形成的自由面小，不利于辅助眼的爆破效果，从而影响了循环进度。建议第一排掏槽眼距底眼距离控制在0.4m内，掏槽眼的排距在0.4～0.5m，左右眼距在0.8～1.0m，周边眼沿巷道轮廓线布置，辅助眼距周边眼的岩层抵抗线控制在0.5m左右。掏槽眼尽量布置在较软的岩层中。架棚巷道炮眼布置图如图1所示。

b.掏槽眼的打眼角度、位置的布置对掏槽眼的爆破效果影响很大，掏槽眼眼底尽量落在同一平面、同一水平面，不错位;掏槽眼的左右水平角度均匀，眼底的间距控制在10～20cm内，不得打穿。打眼时，最好两台钻左右同时打，便于参照，或在打好的眼上放置钻杆（炮棍）作为参照。

c.周边眼的数量与角度是巷道成型的关键。为提高打眼质量，便于打眼操作，加工一付约0.6m高的架子和加长气腿，使拱眼打平。周边眼的间距控制在0.6m内。

d.应加强职工的现场操作培训，严格执行画轮廓线、布眼、打眼的工序操作，提高布眼、打眼的实际操作水平。同时结合工程质量考核与工程结算挂钩，提高工程质量。

（6）分次爆破可降低爆轰波的影响，减少抛渣距离和火工单耗量。从试验与日常采掘队伍分次爆破的效果来看，分次爆破的爆轰波冲击小，破坏性小，抛渣距近，爆破进尺高，火工单耗量低，迎头巷道较为平整。但分次爆破增加了施工工序，延长了作业时间，同时增加了安全管理上的风险（作业人员有侥幸心理容易冒险作业，未待炮烟散尽进入工作面再次联线放炮;出现拒爆时未按规定等待时间进入处理;需对第二次爆破的炮眼做好保护措施等）。

（7）装药量的有意识控制。从试验情况看，矿井在试验过程，通过调整炮眼深度、适当掏槽眼药量、适当缩减周边眼的装药量，对循环进度有一定的影响。即：作业人员在施工过程中，总担心会冲炮炸不出来，无论炮眼深浅，习惯性的装药量无意识去做适当调整，特别是周边眼的装药量，从而增加了火工消耗和巷道超挖问题。

（8）炮泥对爆破的影响。经现场试验发现，炮泥充填量的多少对巷道成形和炮眼利用率有很好的作用，掏槽眼的爆破效率有一定提高，特别是周边眼的眼痕率提高了，一定程度上也节约了火工消耗量。

6 结束语

经过此次的爆破方案试验攻关发现，在施工过程中，巷道围岩状态是经常发生变化的，没有完全固定不变的爆破参数模式。因此，施工队各班组应根据不同的巷道围岩特性加强总结，得出一定的经验数据，施工经验很重要。从试验的工作面来看，可根据岩层的软硬、韧脆程度不同，合理优化布置炮眼，对韧性岩性建议采取分次爆破，提高爆破效果。同时对架棚防倒架措施一定要做到位，才能提升单进水平。

参考文献：

[1]高等学校规划教材.井巷工程[M].煤炭工业出版社，1989：12.

[2]张荣立，何国纬，等.采矿工程设计手册[M].煤炭工业出版社，1984.