巖巷爆破掘進優化設計研究

王新

摘? ? 要：爆破技術是巖巷掘進中經常用到的一種技術手段。對于巖巷掘進爆破作業而言，影響其爆破效率與爆破質量的因素多種多樣。本文淺析巖巷爆破掘進優化設計。

關鍵詞：爆破;巷道掘進;孔深

1? 引言

巖巷掘進是煤礦開采中的一項重要工作，其掘進效率的高低將直接影響煤礦開采效率，而當前國內巖巷掘進速度普遍偏低，很多礦井還在應用淺眼爆破技術，炮眼利用率低，爆破效果差，實際循環進尺小，而若采用楔形掏槽方式實施爆破，實際裝藥量易偏大，會造成爆堆風散，且可能崩壞支架與相關設備。同時若周邊眼參數布設不科學、不合理，易出現嚴重超、欠挖或嚴重破壞圍巖的現象，后期支護較困難，會增大支護費用。

2? 工程概況

某煤礦9#煤、10#煤大部分已被臨近的小煤窯開采多年，而該礦9#煤、10#煤、11#煤平均層間距僅2.5m、4.6m，導致11#煤頂板的不同程度地遭到損毀，局部破碎嚴重。某煤礦11#煤層六盤區南翼軌道巷設計服務年限8年以上，承擔著該盤區材料運輸的重任。該條巷道的早日完工對于六盤區的生產具有重要的作用。受小煤窯采空區影響，該巷在掘進過程中遭遇頂板破碎、冒落，嚴重影響了掘進速度。11#煤六盤區軌道巷原采用2.0m、2.5m孔深爆破掘進，單循環進尺分別為1.7m、2.3m，日進尺分別為3.4m、4.6m。考慮到巷內采用出渣效率高的耙矸機加遛子出渣方式，為提高掘進速度，在原成功經驗基礎上，礦方提出了3.0m孔深爆破方案。

3? 快速爆破掘進方案設計

3.1? 炮眼布置

3.1.1? 炮眼布置方式的確定

（1）掏槽眼的布置。當前，在我們日常作業中常見的掏槽方式大致可分為三種：斜眼掏槽、直眼掏槽以及混合掏槽。斜眼掏槽適應性強，它在很多巖石巷道中都適用，其所掏炮眼與工作面間的夾角通常在55°～70°之間，且巖石越堅硬實際夾角也應越小。眼間距應控制在300mm～500mm之間，堅硬巖石應選用小值。炮眼深度應比其它炮眼更深一些，眼底間距應控制在100mm～200mm之間，且不應打透。直眼掏槽也有一些自身特點，此種掏眼應布設空眼來充當自由面，且應讓掏槽眼彼此平行，其在中深孔爆破及深孔爆破中應用較多，且所爆破的巖石塊度應相對較均勻。在實施爆破作業時應依據相關次序依次起爆與空眼相近的炮孔，并逐步向四周擴展。掏槽眼最好應布置于軟巖層中，且應讓各炮眼必須平行，炮眼與炮眼間的間距也應盡量相等。此外混合掏槽在本質上也屬于一種直眼掏槽，只是應應用斜眼來擴大槽孔，且斜眼與工作面間的夾角最好應控制在75°～85°之間，這樣與直眼掏槽相比，可大幅減輕鉆眼作業量。（2）輔助眼、周邊眼。輔助眼包括視斷面大小有三圈眼、二圈眼，主要是用來繼續擴大掏槽，輔助眼間距為600mm，布置在掏槽眼與周邊眼之間，方向基本垂直于工作面，保證爆落下來的巖塊均勻，為裝巖創造有利的條件。周邊眼直接決定巷道輪廓成形的好壞，一般周邊眼眼口距離巷道周邊50mm～100mm，巖石愈堅固，靠周邊應愈近，周邊眼間距不宜過大，一般為350mm～500mm，以利于保證巷道斷面輪廓，盡量減少刷幫或噴漿量。輔助眼和周邊眼的眼底應盡量落在同一深度的平面上，這樣爆出來的工作面平整，有利于下一次打眼。

3.1.2? 炮眼深度的確定

經長期實踐，人們發現有很多因素都會影響炮眼深度，這些因素主要為：巖石性質情況、巷道斷面大小、鑿巖機械性能、作業人員素質的高低以及采用的作用方式等，在實際確定炮眼深度時，我們應綜合考慮這些因素，以確定出最合適的炮眼深度。（1）參照鑿巖機械來確定炮眼深度。所布設的炮眼深度首先應適應于鑿巖機械，如對于氣腿式鑿巖機而言，隨鉆眼深度的逐步加深，鉆眼速度會迅速下降，尤其是在炮眼深度大于3m時表現最為明顯，因此在使用普通氣腿式鑿巖機鉆眼時，所布設的炮眼深度最好應小于3m。（2）依據循環作業方式來確定炮眼深度。要想把炮眼深度設計的科學、合理，在設計時還應適應于循環作業方式，確保正規循環作業能順利進行，并應有利于實施安全管理，可布設為各班都單獨完善一個循環，這樣各班的作業任務會更具體，對組織工作與安全管理工作十分有利。

3.2? 炮眼裝藥量及裝藥結構的選擇

對掏槽眼、輔助眼以及周邊眼實際應裝多少藥量，可依據巖石硬度系數情況來定。通常掏槽眼各炮眼實際應裝藥量最多，其次為底眼炮眼的裝藥量，而周邊眼各炮眼的實際裝藥量最少。因巖石性質各式各樣，相對較復雜，當前仍沒有一確切的計算方法來確定具體裝藥量，一般都是一大約值。

3.3? 起爆順序

在成組藥包爆破時，先起爆的藥包為后續起爆藥包創造自由面。為了使掏槽徹底，先給其它藥包提供一個自由面，三對掏槽眼用一段雷管起爆，二對輔助掏槽眼、中心眼用二段，其它炮眼的段數由內往外依次排下去。中心眼適當裝入一定量炸藥，起到了后續拋渣的作用，提高槽腔的成型質量及底部破巖能力，擴大槽腔體積，有效破碎底部巖石，使得槽腔的破碎更加充分，加深掏槽有效深度，加強拋渣作用。

3.4? 電爆網路形式

我們常用的電爆網絡主要有三種：串聯電爆網絡、并聯電爆網絡以及混聯電爆網絡。其中串聯電爆網路相對較簡單，易操作、易檢查，且網路所要求的總電流不是很高。當途徑各個電雷管的電流比串聯準爆條件對應的具體準爆電流大時，會迅速引爆串聯網路中的電雷管。在實際生產作業中，我們可通過提高電源電壓與科學、合理的降低電雷管電阻，來使起爆雷管數增多。并聯電爆網路具有所需電源電壓低，總電流大的優點，就并聯電爆網絡而言，科學、合理的增大電源電壓與合理降低電阻值也是增強起爆能力的重要措施。而對于混聯電爆網絡而言，其可以說是串聯電爆網絡與并聯電爆網絡的有效組合體，具體可分為串并聯網絡和并串聯網絡，具有綜合性的特點。

3.5? 光面爆破技術措施

（1）保證打眼質量，鉆眼操作規范，炮眼要打的圓直，必須提高打眼工的技術水平。（2）炮孔的眼位和角度。為保證掏槽效果，掏槽眼的眼距及眼深應按照設計打眼;輔助眼和二圈眼深度足夠，以保證炮眼利用率及提高循環進尺;二圈眼的眼距要適當加密。（3）裝藥與起爆順序。在炸藥裝入炮眼前，應將炮眼內的殘碴、積水排除干凈并仔細檢查炮眼的位置、深度、角度是否滿足設計要求，裝藥時應嚴格按照設計的炸藥量進行裝藥;起爆順序按爆破說明書布置，不得隨意改變。（4）保證填塞效果。所有炮裝藥結束后必須進行堵塞，炮孔堵塞的目的是保證炸藥充分反應，使之產生最大熱量，防止炸藥不完全爆炸，防止高溫高壓的氣體過早地從炮眼中溢出，使爆炸產生的能量更多地轉換成破碎巖體的機械功，提高炸藥利用率。

4? 結束語

炮眼深度有一個最佳值，在確定炮眼深度時，應本著在能有效提高巷道掘進效率的基礎上充分結合現場實際情況科學、合理確定炮眼深度。在實際生產中發現深孔爆破取得的爆破效果一般要比淺孔爆破取得的爆破效果好;對于光面爆破而言，其實際爆破效果易受周邊眼布置參數的影響，應科學布設周邊眼參數，在盡量少打眼的情況下，實現光爆要求;經大量試驗發現，光爆效果的好壞在很大程度上也會受到周邊眼實際起爆時差的影響，對此，在實際生產中，應盡量讓周邊眼實現同時起爆，這樣能取得更好的爆破效果。

參考文獻：

[1] 李廷春，劉洪強.煤礦下山巷道爆破掘進技術試驗研究[J].巖土力學，2015，33（1）：35～40+47.

[2] 李亞偉.煤礦巖巷爆破參數優化與快速掘進技術研究[D].淮南：安徽理工大學，2014.