小斷面平硐堅硬巖石爆破掘進技術實例

韓樹海

（遼寧省第三地質大隊，遼寧 朝陽122000）

遼寧某新建礦山礦設計垂直礦體掘進運輸平巷，運輸平巷的斷面設計形狀為：斷面寬2.5m，高2.75m，其中拱高1.25m，巷道斷面積6.45m2。 巷道主要穿過致密堅硬的石英斑巖巖體，嚴重影響了掘進進度，為了提高生產效率，加快運輸巷道掘進速度，爭取早見礦，早收益，特組織相關工程技術人員和生產人員共同研討提高生產效率方案。

1 主平硐的爆破設計

依據礦山地質資料介紹， 礦體的圍巖主要為堅硬的石英斑巖巖體。 巖體硬度系數f=8-12。

經多次試驗和多方面分析，采取多種方案對比，最終確定如下方案。

1.1 設備和爆破器材的選擇

采用YT-27 手持式鑿巖機，2.5m 釬桿，42mm 一字形釬頭，選用2號巖石炸藥，1-8 段半秒導爆管雷管，并聯非電導爆管網絡。

1.2 爆破參數

爆破參數包括：炸藥消耗量，炮眼直徑，炮眼深度，炮眼數目，孔間距等。

炸藥消耗量：根據巖體的結構和性質，巷道斷面的尺寸核算為：q=2.34kg/m3。

炮眼深度：根據巖性和斷面的大小定為掏槽眼2.5m、其余2.4m。

雷管消耗量為：根據爆破效率核算2.43 個/m3。

每循環炮眼的數目為：42 個。

1.3 炮眼布置

1.3.1 掏槽眼

小斷面掘進掏槽效果直接影響爆破效率，是決定總體爆破效率的最關鍵的因素，如果掏槽失敗，必將確定整體爆破失敗，將影響整個斷面的進尺。 有些爆破技術人員在掘進堅硬致密的巖石巷道，爆破效率不高時采取斜眼掏槽，淺打眼，多循環的方案，由于斜眼掏槽存在爆破效率低，拋碴遠損壞設備和設施，又不可能實行多臺風鉆，平行作業等缺點；淺打眼多循環存在工序轉換頻繁，通風次數多，附屬準備時間過多，從而影響整體生產進度等原因，并不是優化方案，因此根據多年來的實際經驗，應該主要從解決掏槽效果方面采取措施，采用合理適用的掏槽方法才是解決小斷面平硐爆破掘進堅硬致密巖體的根本有效的辦法。 為了能盡快找到一種對于堅硬巖體爆破效果良好的掏槽方案，我們先后試用了龜裂掏槽、三角柱狀掏槽、四角柱狀掏槽、桶形掏槽、五星梅花掏槽等多種掏槽方法，但效率都不十分理想。工程技術人員結合直眼和筒形掏槽理論，依據爆破漏斗原理，深入研究探討，結合現場實際情況，仔細分析實際巖體堅硬、碎脹系數大等特點，經過試爆數據分析，采用了直孔雙心掏槽。

圖1 雙心掏槽眼布置圖

直孔雙心掏槽孔布置： 對稱巷道中線距底板1.2m 高布置中間裝藥孔2 個，橢圓型排列空孔8 個，考慮到槽眼必須比其它眼超深所以取槽眼深l=2.5m，1#、2# 間距0.12m，3#-7# 間距為140mm，1#、2# 為雙心掏槽孔，為裝藥孔，3#、7# 僅底部裝藥，4#、5#、6#、8#、9#、10# 為空孔。 如圖1 所示。

1.3.2 輔助眼

根據已確定好的槽眼， 布置內外兩層共9 個輔助眼， 間距均為:60-65cm。 深度2.4m。 預留光面層厚度為50-55cm。

1.3.3 周邊眼與底眼

周邊眼采用光面爆破，它的距離確定是直接關系巷道斷面開挖輪廓面的平整光滑度和成形質量的重要因素。 相同直徑的炮眼,其間距應視不同巖石強度作適當調整。 根據光面爆破的理論數據，取周邊孔孔距E=(10-15)d，則炮眼間距E=(10-15)d=42-63cm，周邊孔沿開挖邊線均勻布置。裝藥集中度q=0.1-0.15(kg/m)；不耦合系數D=1.5-2.0。鉆孔時，周邊孔孔口邊緊貼設計開挖邊線，向外側偏斜3-5°鉆孔。 與周邊孔緊鄰的一排輔助眼決定了周邊眼最小抵抗線(W)，一般要求W=1.2E=50-75cm。 因本巷道斷面小，巖石堅硬致密，E、W 取低值偏小。

爆破參數的理論計算

周邊孔平均炸藥用量qp

根據公式：qp=aWLp(0.5-0.9)q

qp——周邊孔平均炸藥用量kg；

a——周邊孔孔距cm；

W——周邊孔最小抵抗線cm；

Lp——周邊孔孔深；

q——單位巖體耗藥量kg/m3；

取a=40cm；

W=55cm；

Lp=2.4m；

q=1.5kg/m3；

則qp=0.40-0.64kg。

本次光面眼共布置17 個其中幫眼間距為40cm，頂眼間距40cm，底眼共布置6 個，間距為50cm。 如圖2 所示。

圖2

1.4 裝藥參數及起爆順序：見表1

1.5 裝藥結構及起爆網絡

1#、2# 連續裝藥，3#、7# 底部裝藥，光爆孔不耦合裝藥，其余除預留空孔外都是連續裝藥。

除光爆孔外都采用半秒導爆管起爆雷管，光爆孔采用半秒導爆管連接導爆索。

總網絡為并聯非電導爆管網絡。

表1

2 爆破效果總結分析

爆破方案在堅硬致密的巖體中取得了良好的爆破效果。炮孔的利用率達到了95%，有效提高了一次爆破循環掘進量，降低了爆破成本，從而降低掘進成本。 加快了工程進度，提高了生產效率。 每循環掘進2.2-2.3 米，月掘進超過200 米。

綜合分析這種爆破方案成功的原因主要為以下幾個方面：

2.1 由于采用直孔雙心掏槽孔起爆， 雙裝藥孔近距離排列有效的加強了局部裝藥量，雙掏槽孔爆轟波相向形成疊加壓縮拉伸波，合理的利用了疊加增強的爆破理論，炸藥能量得到有效增強利用，在直線雙心掏槽孔周圍各布有8 個筒形空孔， 為雙心掏槽孔創造較好的自由面，和碎脹補償空間，同時采用半秒差導爆管雷管，起爆時間得到精確控制，舍棄了毫秒差雷管，使爆破巖體充分移動后再起爆下一個起爆段，充分保證了多個自由面的形成和巖石碎脹所需要的空間，消除了巖石阻力，掏槽深度得到有效提高，形成理想的深度和完整的槽腔，為輔助孔及周邊孔擴展創造良好的自由面。

2.2 輔助孔位置和分段的合理布置，充分利用了標準爆破漏斗理論，使每一個藥包都相對于槽腔形成合理角度的三角形爆破面，創造出雙自由面的爆破條件，改善了爆破條件，增強了爆破效率。

2.3 周邊光爆眼的布置通過嚴格計算、合理調整，爆破后的輪廓線平整光滑，提高了工程質量和安全性。