雙楔形掏槽技術在大斷面斜井中的應用

夏云龍，張 帆，謝芝明

隨著千萬噸級大型煤礦的不斷涌現，對運輸及通風提出了更高的要求，大斷面斜井的設計開始出現在圖紙上，但直眼掏槽及單楔形掏槽方式鉆眼密度大、精準度高，因此鉆眼時間長，成為制約工程進度的一個重要因素。面對這種矛盾，我們在施工中總結采用雙楔形掏槽技術配合多層次平行鉆眼，能最大程度發揮大斷面空間優勢，施工進度和經濟效益明顯提高。

1 工程概況

屯蘭礦北三進風斜井長3425.933 m，其中基巖段工程量為2933.347 m，坡度為6°，斷面形狀為直墻半圓拱形，掘進寬度為6.5 m，高度為5.45 m，掘進斷面面積為30.78 m2。基巖開始為強風化巖，往后分別是紫色砂巖及紫色與灰綠色相雜的泥巖，二疊系下統下石盒子組白色中砂巖，二疊系下統山西組含煤地層由上到下為02號、03號、1號-2號合并層、3號煤層，圍巖的普式系數f為6左右。

2 爆破設計

2.1 爆破器材

工程采用YT-28型氣腿式鑿巖機，長度3.5 m的中空六角釬桿，直徑42 mm的“一”字型鉆頭鉆眼。炸藥為三號煤礦許用乳化炸藥，規格為直徑Ф35 mm×200 mm，每卷0.2 kg；Ⅰ～Ⅴ段煤礦許用毫秒延期電雷管，腳線長度4 m；起爆使用YJQL-500型發爆器，采用反向裝藥，一次起爆。

2.2 設計原則

首先選擇掏槽方式和掏槽眼的位置，然后嚴格選定最小抵抗線和間距布置周邊眼和輔助眼；根據圍巖特點合理控制周邊眼底與輪廓線的距離；盡可能使輔助眼的眼口和眼底均勻地布置在掏槽眼和周邊眼的眼口與眼底之間，并使輔助眼和周邊眼底在同一垂直面上；掏槽眼布置在斷面中央偏下，并且應比其他炮眼加深200 mm；嚴格控制周邊眼裝藥量，適當加大掏槽眼裝藥量。

2.3 炮眼設計

炮眼總數目可根據經驗計算公式[1]：

式中：N為炮眼總數目，個；f為巖石的堅固性系數，S為掘進斷面積，m2；本論文以f取6情形下的炮眼設計為例，掘進斷面積S為30.78 m2。

計算得出N=107個，因實際過程中炮眼數目還取決于炮眼直徑、炸藥性能等因素，根據巖層性質和斷面大小進行初步估算，在斷面圖上做炮眼布置，得出炮眼數，并通過實踐調整、修整。

本工程修整后的炮眼布置圖及炮眼參數見圖1、表1 。

（1）掏槽眼：因斷面較大，布置雙楔形掏槽，一階掏槽眼6個，二階掏槽眼8個。一階掏槽眼距1.5 m，排距0.5 m，單孔裝藥量1.2 kg，即為6個藥卷；二階掏槽眼距2.4 m，排距0.5 m，單孔裝藥量2.2 kg，即為11個藥卷。裝藥系數均超過0.6 kg/m，確保掏槽區域巖石能全部拋出。

（2）周邊眼：根據光面爆破成形穩定性，眼距E=400～500 mm，本設計中周邊眼眼距取450 mm，單孔裝藥量0.6 kg，即為3個藥卷，裝藥系數為0.2 kg/m。

（3）輔助眼：確定掏槽眼及周邊眼的位置后，在剩余位置均勻且與斜井輪廓線相似形狀布置。共分三圈，眼距0.66 m，排距0.68 m，單孔裝藥量1 kg，即為6個藥卷，裝藥系數為0.4 kg/m。

（4）底眼：斜井為下山施工，傾角為6°，沿平行底板角度設計一排，眼距0.71 m，單孔裝藥量1.4 kg，即為7個藥卷，裝藥系數為0.47 kg/m。

圖1 炮眼布置

表1 炮眼參數

利用汽車靈活、可移動的特點，將汽車車廂改裝成臨時可伸縮性臺架，在工作面搭建臨時工作平臺，根據炮眼分布，劃分上中下三個區域平行鉆眼，分別安排1、2、4臺鑿巖機同時鉆眼施工，充分發揮大斷面空間。

3 施工要點

1）鉆爆法施工人為影響因素較大，鉆孔的位置和方向將直接影響到爆破效果。因此，在施工前須做好技術交底工作，確保每位工人能熟悉鉆孔設計，熟練操作鑿巖機。

2）雖大斷面作業空間大，但多臺鑿巖機同時施工容易造成相互干擾，需對各區域劃分及分工，長期固定區域，熟練掌握鉆孔參數，實現“定人、定位、定鉆”。

3）因臺架上層較高，作業人員應時刻系好安全帶，莫要疏忽大意。

4）臺架制作時根據鉆桿長度、鑿巖機的擺放位置及人員的最遠操作距離，將兩翼及前側設計成可伸縮型，以滿足工作面及巷道各種情形。

5）鉆眼結束后，應由爆破員統一裝藥、聯線，切勿多人同時作業。

4 結語

1）雙楔形掏槽技術解決了中深孔爆破中的炮眼利用率低的難題，實現了斜井大斷面一次爆破成形，炮眼利用率達到90%以上，減少了因掏槽不充分，而引起的盲炮、瞎跑，提高施工過程中的安全性。

2）雙楔形掏槽技術的運用，斜井超欠挖現象得到了有效的控制，避免二次補炮，提高了錨網支護的質量，節省了噴砼材料及時間，工程質量得到礦方、監理方一致贊譽。

3）雙楔形掏槽技術使用改變了大斷面分臺階傳統的施工方法，使施工進度有了質的飛躍，巖巷炮掘月進度可達到180 m以上，為企業創造了良好的經濟效益，在今后的大斷面巖巷快速施工中值得借鑒及推廣使用。

〔1〕劉殿中.工程爆破實用手冊.北京：冶金工業出版社，1999.

〔2〕崔云龍.簡明建井工程手冊.北京：煤炭工業出版社，2000.