高硬度巖石巷道掘進掏槽方式技術研究與應用

（遼寧省第四地質大隊有限責任公司，遼寧 阜新 123000）

1 概述

目前，本礦山掘進巷道采用直眼掏槽方式，但是掏槽效果差，掘進速度低，巖石硬度大時對巷道掘進快慢有一定的影響。同時對巷道成型后的形狀有影響。需要找出一種掏槽方式，提高掘進質量、加快掘進速度。針對上述存在的問題，積極探索，經過多次井下實驗摸索。通過實驗總結出適合本礦山的掏槽方式及布孔參數。使本礦山在巷道掘進效率和速度有了顯著的提高。

2 地質條件及施工要求

2.1 地質條件

阜新新民金礦T1號礦體傾角55°～85°。礦體平均水平厚度在12.65米左右。金礦體賦存標高在+100m～+310m之間。金礦體頂、底板巖層較穩定。巖石堅固性系數f一般在10～15，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。

2.2 巷道掘進施工要求

（1）在巷道掘進爆破后巖石的塊度方面，要求塊度小、均勻，爆破后的巖石成堆，便于裝巖運輸。

（2）掘進速度方面要快，利于生產。

（3）要求爆破后的巷道輪廓平整、光滑，保證巷道斷面形狀在施工誤差允許范圍內。

（4）在炸藥使用上，要求節約成本。提高炮孔利用率。

（5）控制爆破震動和飛散。

3 掏槽方式技術改進設計

3.1 掏槽方式設計理念

增加炮眼深度會改善鑿巖爆破工作的技術經濟指標，一般情況下，炮眼深度大了，會增加循環爆破巖石量，有助于提高裝巖機的生產率，同時減少打眼的持續時間，減少每米巷道的裝藥爆破和通風時間，但是炮眼深度過長爆破效果不好，過短不經濟，通過實驗找出一個適合本礦山的掘進深度。

在直眼掏槽中，補償孔直徑是43mm時，爆破效果是不理想的，因為補償孔斷面面積太小，炮眼之間的爆破巖石體積增量大大受到了炮眼間距的限制。在這種情況下，炮眼之間的距離甚至有很小的偏差就會極大的影響爆破效果，炮眼之間的破碎巖石在全深度上沒有地方補償時，破碎巖石會經常被壓實，而且也不可能從槽腔內被清除出來，結果炮眼利用率低。因此要找出合理的孔間距和補償孔的數量及布置方式。本礦山主要通過實驗分析，確定合理的孔深、孔間距及補償孔的孔數。從而確定掏槽眼布置形式。

3.2 掏槽炮孔布置參數確定

3.2.1 掏槽炮孔布置參數的基本方法

爆破孔與補償孔的孔間距離是掘進爆破的決定性參數，是達到一定爆破效果的保證。為了確定爆破布孔的參數，本礦山在井下硬巖巷道進行的多次實驗。目的是確定在堅硬巖石中，用同種炸藥、爆破孔與補償孔孔徑相同的條件下，爆破孔與補償孔的合理孔間距。首先，布置A1：該距離一定保證兩炮孔之間的巖石爆破破碎，槽腔內的巖石完全能被清除出來。其次，布置A2，A3，A4等，直到達到爆破標準條件：礦石堅固性系數f=15，補償孔與爆破孔之間的巖石保證完全破碎，在槽腔內的被壓實的巖石最少，炮眼利用系數等于0.95，槽腔尺寸最大為止。并確定有效爆破孔深。

炮眼利用系數計算：

式中ΣIC—沒有被爆破完的留在工作面上的炮孔總長度（炮窩子），mm；L—鉆眼深度，mm；n—爆破炮眼數目。

補償系數計算：

式中V補——補償空間；V巖——被崩落巖石體積。

3.2.2 確定孔間距

根據上述基本方法及本礦山實際的情況，在巖石堅固性系數f=14～18下進行。本礦山使用YT27鑿巖機，炮孔直徑43mm，補償孔直徑43mm。釬桿長分別為1.5m，2.5m，3m、4m。在實驗巷道上分別以不同的炮孔長度進行實驗，找出最優的孔間距和孔深。本次實驗在140中段水平巷道中進行，炸藥為2#改性巖石炸藥，反向起爆，導爆管雷管微差爆破。

實驗結果表：

表1 孔間距、孔深爆破實驗結果表

根據上述實驗結果，綜合評價確定孔深2.5m、孔間距150mm，在本礦山的巖石條件下為最優。

3.3 掏槽方式確定及優化

根據上述確定的布孔參數，孔深2.5m，孔間距150mm，分析確定本礦山的巷道掘進最優掏槽方式。以100中段，140中段180中段6條獨頭巷道為實驗巷道，本次實驗均以直眼掏槽方式進行。

通過上述表格實驗結果分析，六角星型掏槽方式在炮孔利用系數、破碎狀態、及炸藥消耗等方面都有一定優勢。在本礦山的地質條件和設備配置情況下，應用六角星型掏槽方式掘進巷道具有較好的優勢。

4 結論

（1）高硬度巖石巷道掘進技術的研究和實驗，分析出六角星型掏槽方式，更適合在本礦山這類硬度高的巖石中掘進巷道。

（2）六角星型掏槽方式的應用，爆破后掘進進尺2.3m，達到了預期掘進進尺。拋渣效果理想，利于裝運。掏槽效果較好，面積大，平直。巷道整體爆破后，成型較完整、光滑。大大提高了掘進速度，節省成本，在生產效益和經濟效益方面取得了良好的效果。

（3）六角星型掏槽方式在巖石堅固性系數f=10～18范圍內應用較為理想，在具有這類巖石的地下礦山中具有推廣價值。