大空孔掏槽爆破技術在硬巖快速掘進中的應用

佟強

摘 要：大空孔掏槽技術的成功應用改變了傳統掏槽方式炮眼利用率低，循環進度小，影響單進水平的現狀，解決硬巖快速掘進的技術難題。

關鍵詞：大空孔掏槽；硬巖；快速掘進

巷道掘進是一個復雜的多工序交替過程，主要由破巖、裝運和支護三大工序組成。由于七臺河礦區煤層圍巖的巖性較完整，巷道支護簡單，一般采用錨桿支護都能滿足要求，因此支護工序一般對巷道的施工速度影響不大；巖石裝運工作由于采用了皮帶連續化運輸和二運皮帶轉載等相應措施，影響進度的因素也得到了很好的解決。而破巖過程主包括打眼和爆破等程序，由于采用“三小”爆破技術，打眼速度有了很大的提高，大大的縮短了打眼時間。因此，我們認為目前制約著巷道施工速度的關鍵就是采用傳統的爆破技術，循環進度低，從而直接影響巷道的施工速度。而影響爆破效果的關鍵就是掏槽技術，掏槽效果的好壞，直接影響巷道施工的循環進度，從而影響巷道的施工速度。目前，我礦掘進施工全部采用斜眼掏槽布置方式，循環進度低，掏槽效果差，受巷道斷面影響大等是斜眼掏槽存在的最大問題，也是影響掘進速度的決定性因素。

針對上述存在的問題，我們積極探索，勇于創新，經過多次井下實踐摸索，通過合理的勞動施工組織，終于試驗成功了大空孔直眼掏槽爆破技術，實現了硬巖的快速掘進。使全巖巷道掘進循環進度由過去斜眼掏槽的1.2-1.3米增加到1.8-2.5米，全巖巷道單進也由過去不足七十米提高百米以上。

1 基本地質條件

七煤集團公司建設煤礦煤系地層屬上侏羅紀雞西群含煤地層，主要由城子河組上部和穆棱組下部組成。本區內巖層主要由粉砂巖、細砂巖、粉細互層、中砂巖及煤層組成，僅有少數的粗砂巖、含礪砂巖。巖石的堅固性系數f一般在8-12之間，局部最大可達16，層理、節理均不發育，巖石較完整，屬穩定性巖層。

2 試驗工作面情況

建設煤礦一采區11012掘進隊施三片前石，巷道斷面為半圓拱型巷道，設計寬度2.8米，高度為2.4米，斷面積6.7平方米，雙排20毫米直徑， 1.6米長樹脂錨桿支護，巖層為粉砂巖和粉細砂巖互層，巖石堅固性系數為12，炮掘法施工，MFB-150型發炮器引爆8#電雷管引爆三級乳化炸藥爆破落巖。

3 大空孔掏槽設計

傳統的掏槽方式爆破效果差的主要原因是需爆破巖體只有一個自由面，而且爆破瞬間破碎巖石沒有補償空間。而我們試驗的大空孔掏槽技術就是利用防突鉆機現在巷道中間施工一個φ115毫米的中心空孔，作為第二個自由面和破碎巖石的補償空間。從而提高爆破效果。具體掏槽方式是：中心一個直徑115毫米的大空孔，周邊輔以4-8個直眼掏槽炮眼。掏槽炮眼主要采用了三角狀掏槽、柱狀掏槽和螺旋掏槽三種方式，其掏槽炮眼布置方式及裝藥結構見下圖。

三角狀掏槽 柱狀掏槽 螺旋狀掏槽

根據作業方式和施工組織管理及循環時間，確定掏槽眼深度在2.2-2.5米之間，采用空氣柱連續裝藥結構，裝藥系數為70%，每眼裝藥7管0.9公斤炸藥。每循環進度都能在2米左右。循環進度比采用斜眼掏槽提高0.8米，日進尺可提高1.5左右，月進尺提高45米，掘進單進提高近30%。

4 推廣價值

通過采用大空孔爆破技術，掘進循環進尺可由過去的1.2-1.4米提高到1.8-2.5米，每循環可提高0.6-1.2米，單進可提高50米/月左右，提高單進近40%。同時，由于采用了中深孔爆破技術，每米巷道炸藥耗量可減少2公斤左右，電管耗量可減少5發左右。七煤集團公司現有260個掘進隊，其中施工全巖巷道的掘進隊約120個左右。每年掘進總量均在30萬米左右，其中全巖巷道大約12萬米左右。若施工全巖巷道全部采用直眼掏槽中深孔爆破破技術，可減少掘進隊40個，每年可節約通風費用及其他輔助費用300多萬元。同時，每米巷道可節約火工品材料費180萬元左右。可為七煤集團公司創造巨大的經濟效益和安全效益。

5 結論

5.1 大空孔爆破技術完全適合于硬巖小斷面快速掘進。

5.2 炮眼封泥長度要充足，應該將沒有裝藥部分全部封堵。

5.3 大空孔與掏槽眼之間的距離一定要控制好，距離過小容易導致空孔與掏槽眼貫通，距離過大又不易形成第2個自由面和補償空間的效果。從試驗結果看，最小距離不應小于150毫米，最大不能超過450毫米。

5.4 由于循環進度的增加，支護要及時跟上，杜絕空頂作業。

5.5 由于采用直眼掏槽，掏槽眼裝藥量較多且較集中，要制定落實防止放炮崩風筒技術措施。

5.6 采用直眼掏槽，掏槽各炮眼之間要保持完全平行，因此要求工人要有較高打眼技術水平。