岩巷爆破掘进优化设计研究

王新

摘    要：爆破技术是岩巷掘进中经常用到的一种技术手段。对于岩巷掘进爆破作业而言，影响其爆破效率与爆破质量的因素多种多样。本文浅析岩巷爆破掘进优化设计。

关键词：爆破;巷道掘进;孔深

1  引言

岩巷掘进是煤矿开采中的一项重要工作，其掘进效率的高低将直接影响煤矿开采效率，而当前国内岩巷掘进速度普遍偏低，很多矿井还在应用浅眼爆破技术，炮眼利用率低，爆破效果差，实际循环进尺小，而若采用楔形掏槽方式实施爆破，实际装药量易偏大，会造成爆堆风散，且可能崩坏支架与相关设备。同时若周边眼参数布设不科学、不合理，易出现严重超、欠挖或严重破坏围岩的现象，后期支护较困难，会增大支护费用。

2  工程概况

某煤矿9#煤、10#煤大部分已被临近的小煤窑开采多年，而该矿9#煤、10#煤、11#煤平均层间距仅2.5m、4.6m，导致11#煤顶板的不同程度地遭到损毁，局部破碎严重。某煤矿11#煤层六盘区南翼轨道巷设计服务年限8年以上，承担着该盘区材料运输的重任。该条巷道的早日完工对于六盘区的生产具有重要的作用。受小煤窑采空区影响，该巷在掘进过程中遭遇顶板破碎、冒落，严重影响了掘进速度。11#煤六盘区轨道巷原采用2.0m、2.5m孔深爆破掘进，单循环进尺分别为1.7m、2.3m，日进尺分别为3.4m、4.6m。考虑到巷内采用出渣效率高的耙矸机加遛子出渣方式，为提高掘进速度，在原成功经验基础上，矿方提出了3.0m孔深爆破方案。

3  快速爆破掘进方案设计

3.1  炮眼布置

3.1.1  炮眼布置方式的确定

（1）掏槽眼的布置。当前，在我们日常作业中常见的掏槽方式大致可分为三种：斜眼掏槽、直眼掏槽以及混合掏槽。斜眼掏槽适应性强，它在很多岩石巷道中都适用，其所掏炮眼与工作面间的夹角通常在55°～70°之间，且岩石越坚硬实际夹角也应越小。眼间距应控制在300mm～500mm之间，坚硬岩石应选用小值。炮眼深度应比其它炮眼更深一些，眼底间距应控制在100mm～200mm之间，且不应打透。直眼掏槽也有一些自身特点，此种掏眼应布设空眼来充当自由面，且应让掏槽眼彼此平行，其在中深孔爆破及深孔爆破中应用较多，且所爆破的岩石块度应相对较均匀。在实施爆破作业时应依据相关次序依次起爆与空眼相近的炮孔，并逐步向四周扩展。掏槽眼最好应布置于软岩层中，且应让各炮眼必须平行，炮眼与炮眼间的间距也应尽量相等。此外混合掏槽在本质上也属于一种直眼掏槽，只是应应用斜眼来扩大槽孔，且斜眼与工作面间的夹角最好应控制在75°～85°之间，这样与直眼掏槽相比，可大幅减轻钻眼作业量。（2）辅助眼、周边眼。辅助眼包括视断面大小有三圈眼、二圈眼，主要是用来继续扩大掏槽，辅助眼间距为600mm，布置在掏槽眼与周边眼之间，方向基本垂直于工作面，保证爆落下来的岩块均匀，为装岩创造有利的条件。周边眼直接决定巷道轮廓成形的好坏，一般周边眼眼口距离巷道周边50mm～100mm，岩石愈坚固，靠周边应愈近，周边眼间距不宜过大，一般为350mm～500mm，以利于保证巷道断面轮廓，尽量减少刷帮或喷浆量。辅助眼和周边眼的眼底应尽量落在同一深度的平面上，这样爆出来的工作面平整，有利于下一次打眼。

3.1.2  炮眼深度的确定

经长期实践，人们发现有很多因素都会影响炮眼深度，这些因素主要为：岩石性质情况、巷道断面大小、凿岩机械性能、作业人员素质的高低以及采用的作用方式等，在实际确定炮眼深度时，我们应综合考虑这些因素，以确定出最合适的炮眼深度。（1）参照凿岩机械来确定炮眼深度。所布设的炮眼深度首先应适应于凿岩机械，如对于气腿式凿岩机而言，随钻眼深度的逐步加深，钻眼速度会迅速下降，尤其是在炮眼深度大于3m时表现最为明显，因此在使用普通气腿式凿岩机钻眼时，所布设的炮眼深度最好应小于3m。（2）依据循环作业方式来确定炮眼深度。要想把炮眼深度设计的科学、合理，在设计时还应适应于循环作业方式，确保正规循环作业能顺利进行，并应有利于实施安全管理，可布设为各班都单独完善一个循环，这样各班的作业任务会更具体，对组织工作与安全管理工作十分有利。

3.2  炮眼装药量及装药结构的选择

对掏槽眼、辅助眼以及周边眼实际应装多少药量，可依据岩石硬度系数情况来定。通常掏槽眼各炮眼实际应装药量最多，其次为底眼炮眼的装药量，而周边眼各炮眼的实际装药量最少。因岩石性质各式各样，相对较复杂，当前仍没有一确切的计算方法来确定具体装药量，一般都是一大约值。

3.3  起爆顺序

在成组药包爆破时，先起爆的药包为后续起爆药包创造自由面。为了使掏槽彻底，先给其它药包提供一个自由面，三对掏槽眼用一段雷管起爆，二对辅助掏槽眼、中心眼用二段，其它炮眼的段数由内往外依次排下去。中心眼适当装入一定量炸药，起到了后续抛渣的作用，提高槽腔的成型质量及底部破岩能力，扩大槽腔体积，有效破碎底部岩石，使得槽腔的破碎更加充分，加深掏槽有效深度，加强抛渣作用。

3.4  电爆网路形式

我们常用的电爆网络主要有三种：串联电爆网络、并联电爆网络以及混联电爆网络。其中串联电爆网路相对较简单，易操作、易检查，且网路所要求的总电流不是很高。当途径各个电雷管的电流比串联准爆条件对应的具体准爆电流大时，会迅速引爆串联网路中的电雷管。在实际生产作业中，我们可通过提高电源电压与科学、合理的降低电雷管电阻，来使起爆雷管数增多。并联电爆网路具有所需电源电压低，总电流大的优点，就并联电爆网络而言，科学、合理的增大电源电压与合理降低电阻值也是增强起爆能力的重要措施。而对于混联电爆网络而言，其可以说是串联电爆网络与并联电爆网络的有效组合体，具体可分为串并联网络和并串联网络，具有综合性的特点。

3.5  光面爆破技术措施

（1）保证打眼质量，钻眼操作规范，炮眼要打的圆直，必须提高打眼工的技术水平。（2）炮孔的眼位和角度。为保证掏槽效果，掏槽眼的眼距及眼深应按照设计打眼;辅助眼和二圈眼深度足够，以保证炮眼利用率及提高循环进尺;二圈眼的眼距要适当加密。（3）装药与起爆顺序。在炸药装入炮眼前，应将炮眼内的残碴、积水排除干净并仔细检查炮眼的位置、深度、角度是否满足设计要求，装药时应严格按照设计的炸药量进行装药;起爆顺序按爆破说明书布置，不得随意改变。（4）保证填塞效果。所有炮装药结束后必须进行堵塞，炮孔堵塞的目的是保证炸药充分反应，使之产生最大热量，防止炸药不完全爆炸，防止高溫高压的气体过早地从炮眼中溢出，使爆炸产生的能量更多地转换成破碎岩体的机械功，提高炸药利用率。

4  结束语

炮眼深度有一个最佳值，在确定炮眼深度时，应本着在能有效提高巷道掘进效率的基础上充分结合现场实际情况科学、合理确定炮眼深度。在实际生产中发现深孔爆破取得的爆破效果一般要比浅孔爆破取得的爆破效果好;对于光面爆破而言，其实际爆破效果易受周边眼布置参数的影响，应科学布设周边眼参数，在尽量少打眼的情况下，实现光爆要求;经大量试验发现，光爆效果的好坏在很大程度上也会受到周边眼实际起爆时差的影响，对此，在实际生产中，应尽量让周边眼实现同时起爆，这样能取得更好的爆破效果。

参考文献：

[1] 李廷春，刘洪强.煤矿下山巷道爆破掘进技术试验研究[J].岩土力学，2015，33（1）：35～40+47.

[2] 李亚伟.煤矿岩巷爆破参数优化与快速掘进技术研究[D].淮南：安徽理工大学，2014.