應用中深孔光面爆破實現巷道快速掘進實例研究

喬 斌

（山西焦煤集團西山煤電杜兒坪礦，山西 太原 030000）

深孔爆破目前是巖巷掘進施工中應用較多的一種技術，由于其作業時間短，單循環進尺高，被廣泛認可，但是也存在一定缺陷，比如：對圍巖損壞程度大，需要加強支護等。為了提高杜兒坪礦巖巷掘進速度，在不改變掘進方法等條件下，綜合考慮各影響因素，通過合理設計爆破參數以及施工措施等，避免出現深孔爆破后的弊端，提出使用中深孔光面爆破技術，取得了顯著的效果。

1 工程概況

杜兒坪礦新開拓東翼運輸巷道全長1300m，位于北三號采區，處于褶曲構造地段，預估穿越1個背斜，揭露2個陷落柱，主要擔負設備、材料以及人員運輸任務，服務年限較長。該巷道主要以泥巖和砂巖為主，斷面形狀采用半圓拱形，掘進高度3.8m，寬度4.4m，墻高1.6m，采用錨噴支護。

2 炮眼布置及裝藥量的確定

光面爆破能減少周邊圍巖的破壞程度，決定巷道的成型率，光爆參數由巖石性質和巷道斷面輪廓決定。

光面爆破炮眼布置密集程度可以根據巷道曲率半徑適當調整，當拱頂曲率半徑較大時，跨度相對較大，所需破壞力就相應減弱，光爆炮眼密集程度適當增大，光面層可以厚一些；反之，破壞力較大時，光爆炮眼密集程度適當減小。周邊眼以能滿足爆破后使炮眼間貫通裂隙完全形成為原則合理布置。

炮眼裝藥量應滿足兩個原則：第一，確保炮眼連心線在爆破后形成裂痕，即巖石抗拉強度小于眼壁上的初始拉力；第二，巖石的抗壓強度必須大于眼壁上的初始壓力，保證圍巖無過度壓縮性破壞。為了確保爆破時水炮泥充分發揮作用并形成水霧，首先周邊眼采用反向裝藥，炸藥填充時采用水炮泥，炮孔采用炮泥封孔，中間留有一段空氣柱，爆破時，水炮泥所形成的沖擊波在發揮作用時由于空氣柱的存在導致沖擊波強度減弱，因此圍巖破碎程度較小。

由于本次作業主要采用中深孔爆破，如何確定炮眼深度成為實質性問題。根據具體地質條件，炮眼深度應根據圍巖性質、爆破作業方式、巷道斷面大小、鑿巖機類型等來進行確定，其中尤以鑿巖機循環作業時間最為關鍵。鉆眼速度與深度之間存在一定關系。巷道掘進采用7655型氣腿式鑿巖機，當鉆眼深度控制在1.8m左右時，鑿巖速度并無多大變化，但是在超過2.2m后鉆眼速度明顯下降。因此，將炮眼深度確定在1.8～2.2m之間。

在確定爆破延期間隔時間時，應將巷道掘進自由面空間狹小、巖石所受夾制作用明顯等因素考慮在內。如果延期間隔時間確定不合理，掏槽爆破或中深孔爆破時無法使巖石充分破碎，無法形成自由面，導致炮眼利用率極低，巖石在爆破后的塊度就較大，影響爆破效果。綜合考慮各因素，確定在巷道中爆破時總延期時間不得超過130ms，雷管延期間隔時間確定為25ms。

3 現場應用效果

直眼掏槽形式多種多樣，常見的包括三角分階分段直眼掏槽、角柱掏槽以及螺旋掏槽形式等。在現場分別應用后，發現三角分階分段直眼掏槽的效果最佳，此方法在具體運用時對于槽腔體積的增大有一定積極作用，同時能夠增加掏槽深度，使得巖石拋擲作用較小，且堆積集中，易于裝巖。三角分階分段直眼掏槽的優點在于能夠分上、下兩個階段進行掏槽，在上階段進行掏槽爆破時，首先形成一個漏斗形槽腔，為下分段創造一個自由面；在下分段進行裝藥爆破時，充分利用上分段爆破后的巖石殘余應力和再次爆破所增加的巖石破碎程度，同時裝藥的毫秒起爆，使得爆破能量多用于巖石破碎而非巖石拋擲。具體三角分階分段直眼掏槽示意圖如圖1所示。

三角分階分段直眼掏槽裝藥分段起爆實質是對抵抗線的分解，掏槽眼按順序逐眼加深，逐步擴大加深槽腔，并且分段延續起爆，最終確定淺孔深度為1.2m，單孔裝藥量為0.5kg，深孔深度確定為2.2m，單孔裝藥量為1.1kg。周邊眼眼距確定為500mm，單位長度裝藥量設計為0.23kg，單孔裝藥量設計為0.46kg，光爆層厚度為600mm，采用1～5段毫秒電雷管全斷面一次起爆，現場實踐結果表明炮眼利用率能夠達到85%以上，欠挖小于40mm，超挖小于80mm，月循環進尺取得了108m的好成績。

圖1 三角分階分段直眼掏槽示意圖

4 結論

巖巷掘進施工中，中深孔光面爆破的應用，需要采取合理的炮眼深度設計和裝藥量并結合正確的掏槽方式，以及爆破毫秒延期間隔時間等參數，對于提高施工速度，降低材料損耗，降低施工成本，提高經濟效益起到積極作用，同時對于巷道成型以及施工質量的完成也起到了十分重要的作用。結果表明運用中深孔光面爆破技術，確實達到了快速掘巷的目的。