中深孔“三小”一次爆破试验研究

刘占军

（朔州市朔城区应急管理局 ，山西 朔州 036000）

中深孔“三小”一次爆破技术的“三小”是指小钻头、小炮眼和小药卷。为提高岩石巷道掘进水平，小峪煤矿开展岩巷中深孔“三小”一次爆破掘进技术的应用研究，通过对合理掏槽方式、周边控制爆破、爆破参数优化和安全高效一次起爆技术等方面的深入研究，为推广中深孔一次爆破掘进技术提供了有力地支撑。

1 工程概况

试验所在巷道为南部运输大巷，该巷为主要开拓大巷，满足整个矿井通风、运输、行人、排水，设计长度861.047 m，坡度3‰，直墙半圆拱型断面，净宽5.3 m，净高4.6 m，锚网索喷支护形式。该巷道穿越的岩层由上到下依次为中砂岩、三煤、细砂岩、泥岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩中，岩层结构简单。

中砂岩：f=5～7，平均厚约11 m，灰绿色。

三煤：f=2～3，平均厚约5.77 m，黑色。

细砂岩：f=5～6，平均厚约23 m，灰白色。

泥岩：f=3～4，平均厚约8.19 m，黑色。

粉砂岩：f=2～3，平均厚约4.7 m，深色，灰白色。

南部辅助运输大巷构造水文地质条件较简单巷道预计掘进过程中将揭露康垓断层：该断层走向NE53°，倾向 143°，倾角 45°，H=23 m，施工至今断层已经揭露。

2 试验方案设计

2.1 原方案主要存在的问题

南部运输大巷原方案采用普通钻爆法爆破，预留光爆层分次爆破的光面爆破技术。通过现场的观测，存在的主要问题有：现场施工时工人操作随意性太大，楔形掏槽，槽口距离不固定，并且有时两边的炮眼不对称；炮眼个数、眼深、装药量均不固定，有时带有随意性，炮眼深度深浅不一；打眼的眼位、角度、炮眼平行度等不能按质按量完成，有时发生炮眼打穿现象；炮眼利用率低，存在明显的超欠挖现象，巷道成形差。爆堆散，不仅增大了炸药消耗量，而且影响后续工作；工人在工作时，各种工序的衔接不紧凑，有时分配太明细，存在重复劳动。从现场可以看出，工人作业能力还没有充分发挥，技术和作业水平还有待提高。

2.2 爆破方案

通过在南部运输大巷主要进行前期的考察和探索工作，在开始时期，南部大巷的工序和断面在变化中，小断面时进行了初期的试验。初期的试验，由于大巷周围岩石主要是白砂岩，塑性变形能力强，炸药为二级煤矿许用乳化炸药，猛度小，试验初期阶段，周边形状得到很好的控制，但是爆破进尺与原设计相比并没有提高。

1）施工工艺。南部运输道其联络巷采用锚－网－索－喷支护，采用2 掘1 喷作业方式。全断面一次打眼，1～5 段毫秒延期雷管一次起爆，一次成巷的循环方式，炮眼深度2.2 m，循环进尺预计不低于2 m。考虑到炮眼多，前期有落炮现象，采用2 次连线2 次起爆的方式。

2）南部运输大巷小断面爆破图表。

图1 南部运输大巷炮眼布置图

表1 装药量表

3 现场试验及分析

3.1 试验方案实施及其控制

1）技术方面。逐步地全面应用中深孔爆破掘进技术方案，进行爆破参数优化，从炮眼布置到装药量、起爆等每个细节都详细的作以说明。试验过程中对工程技术人员、现场施工人员进行班前培训。试验结束后，从理论到设计等环节作详细的记录报告。

2）管理方面。重点抓正规循环作业，严格按照方案操作。要求各协作单位提供方便，按时完成任务。在试验期间发现有时岩石不宜钻时，有些炮眼深度深浅不一。所以必须保证眼深足够，特别是主次掏槽眼，否则进尺将会打折扣。

3）工程质量方面。检查记录主要目的保证效果和随着实际情况的变化在细节方面优化方案。

3.2 试验数据统计

表2 南部运输大巷联络巷试验数据统计

6 日和7 日联络巷处于拐弯阶段，巷道一侧的炮眼基本是垂直的，而一侧的炮眼全部大角度倾斜，导致实际一侧的炮眼利用率不理想。6 日2 个中心孔的深度只有1.8 m，7 日断面一侧2 个掏槽眼只有1.3 m深，导致6 日和7 日进尺不理想。试验中，按照设计进行布置炮眼，8 日试验较成功。周边眼爆破效果一直不错，周边眼比原设计的300～400 mm 间距大，但爆破后与原来设计比较，巷道成型好，眼痕率高，可以达到90%以上。

3.3 技术指标分析

通常，衡量巷道爆破效果好坏的指标主要包括：炮眼利用率、眼痕率、单位（实体岩石）炸药消耗，有时也使用单位（实体岩石）雷管消耗。由于打眼在岩巷掘进中往往占据较长的时间，对岩巷快速掘进具有重要影响，此次首次引入一个新的参数：单位（实体岩石）炮眼长度来评价爆破设计的优劣，也就是爆破单位体积的原岩需要打多长的炮孔。

图2 炮眼利用率柱状图

1）炮眼利用率。试验前后炮眼利用率柱状图参看图2。试验前炮眼的眼深为2 m，进尺平均为1.5 m，炮眼利用率75%。试验时，除了前几次试验由于工人打的眼深浅不一或装药没有装进去导致进尺不理想外，其它试验的爆破效果都很理想。从现场记录的数据可以看出严格按照试验方案施工，循环进尺不会低于90%，与试验前相比有很大的提高，达到了试验目的。

2）单位岩体炮眼长。每茬炮所钻炮孔长度与爆破下来的岩石实体体积之比，即单位岩体炮眼长度，它表示了每爆破1 立方岩体所需要的炮眼长度。从试验数据统计表来看，试验期间单位岩体炮眼长度平均4.29 m/m3，比试验前降低了1.25 m /m3，即每立方米岩体可少打炮眼1.25 m。其柱状示意图如下图3。

图3 单位岩体炮眼长度柱状图

3）单位炸药消耗。试验统计数据表明，新设计方案炸药单耗平均1.50 kg/m3，比原来单耗1.9 kg/m3减少了0.4 kg/m3，即每爆破1 立方岩体比试验前节省0.4 kg。其详细对比参看示下图4 所示。

图4 单位炸药消耗柱状图

4）单位雷管消耗。试验统计数据表示，新方案的单位雷管消耗量平均2.04 个/m3，比原来的平均量3.07 个/m3少了1.03。单位雷管消耗极大的减少，部分原因是同样的断面炮眼的减少，更重要的原因是加深了炮孔深度，相对减少了单位雷管消耗。

5）眼痕率。试验前由于多次放炮和周边眼间距过小，眼痕率不高，新方案实施后，只要根据设计的位置和角度打眼，每次爆破眼痕率都不低于90%，同时周边形状得到很好的控制。

图5 单位雷管消耗柱状图

4 结束语

应用岩石爆破基本理论，通过岩巷中深孔“三小”一次爆破技术的现场试验研究，基本解决了岩巷掘进爆破中存在的炮孔深度浅、爆破效率低、炮孔数目多、多次放炮等问题，取得了预期的成果，提高了岩巷的掘进速度。