大空孔掏槽爆破技術在硬巖快速掘進中的應用

佟強

摘 要：大空孔掏槽技術的成功應用改變了傳統(tǒng)掏槽方式炮眼利用率低，循環(huán)進度小，影響單進水平的現(xiàn)狀，解決硬巖快速掘進的技術難題。

關鍵詞：大空孔掏槽；硬巖；快速掘進

巷道掘進是一個復雜的多工序交替過程，主要由破巖、裝運和支護三大工序組成。由于七臺河礦區(qū)煤層圍巖的巖性較完整，巷道支護簡單，一般采用錨桿支護都能滿足要求，因此支護工序一般對巷道的施工速度影響不大；巖石裝運工作由于采用了皮帶連續(xù)化運輸和二運皮帶轉載等相應措施，影響進度的因素也得到了很好的解決。而破巖過程主包括打眼和爆破等程序，由于采用“三小”爆破技術，打眼速度有了很大的提高，大大的縮短了打眼時間。因此，我們認為目前制約著巷道施工速度的關鍵就是采用傳統(tǒng)的爆破技術，循環(huán)進度低，從而直接影響巷道的施工速度。而影響爆破效果的關鍵就是掏槽技術，掏槽效果的好壞，直接影響巷道施工的循環(huán)進度，從而影響巷道的施工速度。目前，我礦掘進施工全部采用斜眼掏槽布置方式，循環(huán)進度低，掏槽效果差，受巷道斷面影響大等是斜眼掏槽存在的最大問題，也是影響掘進速度的決定性因素。

針對上述存在的問題，我們積極探索，勇于創(chuàng)新，經過多次井下實踐摸索，通過合理的勞動施工組織，終于試驗成功了大空孔直眼掏槽爆破技術，實現(xiàn)了硬巖的快速掘進。使全巖巷道掘進循環(huán)進度由過去斜眼掏槽的1.2-1.3米增加到1.8-2.5米，全巖巷道單進也由過去不足七十米提高百米以上。

1 基本地質條件

七煤集團公司建設煤礦煤系地層屬上侏羅紀雞西群含煤地層，主要由城子河組上部和穆棱組下部組成。本區(qū)內巖層主要由粉砂巖、細砂巖、粉細互層、中砂巖及煤層組成，僅有少數(shù)的粗砂巖、含礪砂巖。巖石的堅固性系數(shù)f一般在8-12之間，局部最大可達16，層理、節(jié)理均不發(fā)育，巖石較完整，屬穩(wěn)定性巖層。

2 試驗工作面情況

建設煤礦一采區(qū)11012掘進隊施三片前石，巷道斷面為半圓拱型巷道，設計寬度2.8米，高度為2.4米，斷面積6.7平方米，雙排20毫米直徑， 1.6米長樹脂錨桿支護，巖層為粉砂巖和粉細砂巖互層，巖石堅固性系數(shù)為12，炮掘法施工，MFB-150型發(fā)炮器引爆8#電雷管引爆三級乳化炸藥爆破落巖。

3 大空孔掏槽設計

傳統(tǒng)的掏槽方式爆破效果差的主要原因是需爆破巖體只有一個自由面，而且爆破瞬間破碎巖石沒有補償空間。而我們試驗的大空孔掏槽技術就是利用防突鉆機現(xiàn)在巷道中間施工一個φ115毫米的中心空孔，作為第二個自由面和破碎巖石的補償空間。從而提高爆破效果。具體掏槽方式是：中心一個直徑115毫米的大空孔，周邊輔以4-8個直眼掏槽炮眼。掏槽炮眼主要采用了三角狀掏槽、柱狀掏槽和螺旋掏槽三種方式，其掏槽炮眼布置方式及裝藥結構見下圖。

三角狀掏槽 柱狀掏槽 螺旋狀掏槽

根據(jù)作業(yè)方式和施工組織管理及循環(huán)時間，確定掏槽眼深度在2.2-2.5米之間，采用空氣柱連續(xù)裝藥結構，裝藥系數(shù)為70%，每眼裝藥7管0.9公斤炸藥。每循環(huán)進度都能在2米左右。循環(huán)進度比采用斜眼掏槽提高0.8米，日進尺可提高1.5左右，月進尺提高45米，掘進單進提高近30%。

4 推廣價值

通過采用大空孔爆破技術，掘進循環(huán)進尺可由過去的1.2-1.4米提高到1.8-2.5米，每循環(huán)可提高0.6-1.2米，單進可提高50米/月左右，提高單進近40%。同時，由于采用了中深孔爆破技術，每米巷道炸藥耗量可減少2公斤左右，電管耗量可減少5發(fā)左右。七煤集團公司現(xiàn)有260個掘進隊，其中施工全巖巷道的掘進隊約120個左右。每年掘進總量均在30萬米左右，其中全巖巷道大約12萬米左右。若施工全巖巷道全部采用直眼掏槽中深孔爆破破技術，可減少掘進隊40個，每年可節(jié)約通風費用及其他輔助費用300多萬元。同時，每米巷道可節(jié)約火工品材料費180萬元左右。可為七煤集團公司創(chuàng)造巨大的經濟效益和安全效益。

5 結論

5.1 大空孔爆破技術完全適合于硬巖小斷面快速掘進。

5.2 炮眼封泥長度要充足，應該將沒有裝藥部分全部封堵。

5.3 大空孔與掏槽眼之間的距離一定要控制好，距離過小容易導致空孔與掏槽眼貫通，距離過大又不易形成第2個自由面和補償空間的效果。從試驗結果看，最小距離不應小于150毫米，最大不能超過450毫米。

5.4 由于循環(huán)進度的增加，支護要及時跟上，杜絕空頂作業(yè)。

5.5 由于采用直眼掏槽，掏槽眼裝藥量較多且較集中，要制定落實防止放炮崩風筒技術措施。

5.6 采用直眼掏槽，掏槽各炮眼之間要保持完全平行，因此要求工人要有較高打眼技術水平。