中小斷面巖巷掘進爆破工藝優化

孔 鵬

(潞安環能股份公司 漳村煤礦，山西 長治 046032)

巖巷掘進爆破技術在煤礦建設和生產過程中一直都占據著非常重要的位置，它直接關系到整個巖巷的掘進速度和巷道成型效果，也是人們普遍關注的焦點。巖巷掘進爆破時，由于只有一個自由面，四周巖石存在很大的夾制力，對爆破形成了很大阻力[1-3]，導致在巖巷掘進進尺方面無法取得突破性的進展，使其長期處于較低的水平，嚴重影響了煤礦生產的經濟效益。

而解決這一問題的關鍵是選擇合理的掏槽方式和掏槽參數，國內許多學者對此進行了研究：宗琦等[4]采用底部聚能掏槽和中深孔爆破技術，使炮眼利用率達到90%以上，大大提高了爆破效果；余永強等[5]采用復楔形掏槽，在堅硬細砂巖、灰巖為主的巖體中，將炮眼利用率提高到89%；劉澤等[6]采用中心孔裝藥輔助孔留空的直眼掏槽，將炮眼利用率由64%提高到了91%；單仁亮等[7-8]充分結合直眼掏槽和斜眼掏槽各自的優點提出了準直眼強力掏槽技術新概念，將炮眼利用率提高到90%以上。本文針對漳村煤礦巖巷掘進效率低的問題，結合準直眼強力掏槽技術對原有的爆破方案進行優化設計，取得了初步效果。

1 工程概況

漳村煤礦2603高抽巷地面位于邕子風井工業廣場以南，西北側有三條高壓線(35 kV侯中線、220 kV漳侯線及220 kV霍侯線)，其余基本為農田、植被；2603高抽巷掘進區域地面標高約為+980 m。井下位于2603運巷以西，南側為26回風巷東西段，東側和北側均為未采區。作為2603工作面回采時的瓦斯抽放專用巷道，主要以石灰巖、砂巖為主，總設計長度1 189 m。

巷道為毛寬3.9 m、毛高3.3 m、毛斷面12.87 m2的矩形斷面，原爆破方案中炮孔數34個，槽口間距較大，爆破效率較低；眼深1.5 m，循環進尺最高1.2 m，炮眼利用率約80%，單位炸藥單耗2.33 kg/m3，單位雷管消耗2.58個/m3，一天進尺2.4 m，支護兩排。

2 爆破方案優化設計

2.1 準直眼強力掏槽

準直眼強力掏槽方式是在現有掏槽方式掏槽機理及其優缺點的基礎上，總結現場施工特點和經驗，采用合理的時間間隔進行分層分次掏槽的綜合性掏槽技術[7]。準直眼強力掏槽中所有炮孔采用同等深度，大角度斜眼(近似為直眼)配合中心直眼，采用合理時間間隔進行分層分次爆破。準直眼強力掏槽圖解如圖1所示。

圖1 準直眼強力掏槽圖解

2.2 優化后的爆破方案

根據試驗前期的實際跟班記錄情況得知，使用原方案的炮眼布置進行爆破作業存在較多缺陷，首先是爆破循環進尺達不到工程要求，一天最多支護兩排，有時甚至只能支護一排；其次是巖石拋擲距離遠，對巷道里的設備造成一定的威脅，且爆堆比較分散，巖石存在大塊率，這些又造成了出渣困難，耗時較長；再次是巷道成型較差，兩幫存在超挖欠挖現象，頂板也沒有得到很好的控制。針對以上問題，結合準直眼強力掏槽技術對原有方案進行優化，優化后的爆破方案炮眼布置如圖2所示。各孔裝藥量如表1所示。

圖2 優化后的炮眼布置(mm)

本優化方案共采用五個段位的雷管，每個段位的雷管其作用各不相同。掏槽眼使用Ⅰ段雷管最先起爆，中間眼使用Ⅱ段雷管，輔助眼采用倒U形連線的Ⅲ段雷管，頂眼采用Ⅳ段雷管，其作用是為兩個頂角眼提供自由面，這樣就解決了受夾制力比較強的頂角眼爆不出來的現象，其余的采用正U形連線的Ⅴ段雷管。填塞方面要特別注意中間眼，中間眼不能全部填實，它的作用一方面是承擔掏槽眼不能完全爆出的那一部分槽底巖石，另一方面是為掏槽眼提供自由面和補償空間。

2.3 優化效果分析

為了驗證優化方案的效果，在后續的巷道掘進中進行了試驗，經過連續的跟蹤記錄，得到表2所示的現場試驗數據。

表2 現場試驗爆破效果

經優化調整后，取得了很好的爆破效果，從試驗前平均眼深為1.4 m，平均進尺為1.2 m，炮眼利用率為85%，到試驗時炮孔深度2.0 m，循環進尺平均1.85 m，爆破效率平均90%，掘進速度提高到了兩炮三排，較之前的一天兩排有了一定的突破。炮眼利用率比試驗前提高了近5%。巷道成型方面也較之前有了一定的改善，從現場可以觀察出頂板較平整，兩幫齊直，基本無超欠挖現象。巖石大塊率也得到了有效控制，并且爆破后渣石成典型的烏龜背形狀，中間高兩邊低，且主要集中在巷道的中間部位，有利于后期的出矸，說明本優化方案采用的掏槽方式取得了理想的效果，達到了設計要求。

3 結 語

采用準直眼強力掏槽技術優化的爆破方案能實現較好的爆破效果，炮眼利用率在90%以上，炸藥和雷管單耗分別降低了約26%和30%。循環進尺也從原來的一天兩炮兩排提高到了兩炮三排，達到了預期目標。