提高巖巷掘進(jìn)爆破效果研究與應(yīng)用

李勝利

（平頂山天安煤業(yè)股份十礦，河南 平頂山467000）

1 引言

我礦現(xiàn)在巖巷掘進(jìn)主要運(yùn)用光面爆破技術(shù)，采用“多鉆眼、少裝藥”方式，合理布置炮眼和適量裝藥，獲得光爆預(yù)留層，使圍巖破壞范圍和破壞程度減小，從而提高圍巖抗拉平衡能力，使巷道成形規(guī)整。根據(jù)我礦區(qū)的地質(zhì)條件和地壓顯現(xiàn)規(guī)律，針對(duì)不同的巷道布置和煤巖性質(zhì)，制定合理的光爆圖表，在掘進(jìn)爆破過(guò)程中，限制炮眼裝藥量，降低煤巖抵抗線，減小爆轟波對(duì)圍巖的破壞程度，使巷道開(kāi)挖后對(duì)圍巖應(yīng)力處于彈塑性狀態(tài)。這樣就為錨桿支護(hù)創(chuàng)造了有利條件，提高了錨桿支護(hù)的安全可靠性，減少了支護(hù)材料的浪費(fèi)。

2 施工巷道基本概況

三水平戊組專(zhuān)回：施工長(zhǎng)度1583m，巷道斷面為直墻半圓拱，斷面規(guī)格為高×寬=3.8m×4.6m。采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿間排距700mm×700mm，全巷掛冷拔絲金屬網(wǎng)或鋼笆網(wǎng)，網(wǎng)規(guī)格為2900mm×900mm，網(wǎng)間壓茬50mm-100mm。巷道位于戊8煤老頂砂巖中。巷道采用4部11.4kw絞車(chē)，一部40kw絞車(chē)，一部30kw耙斗機(jī)進(jìn)行出渣。

3 原施工工藝問(wèn)題研究與分析

3.1 原有施工工藝存在的問(wèn)題

3.1.1 現(xiàn)場(chǎng)施工普遍存在少打眼、亂打眼、多裝藥、亂放炮的現(xiàn)象，造成的后果是炮眼利用率低，巖石碎塊拋擲遠(yuǎn)，爆堆不集中，不利于裝渣，并且經(jīng)常出現(xiàn)大塊車(chē)多，設(shè)備甭壞現(xiàn)象。

3.1.2 周邊超挖量大，成型質(zhì)量差，圍巖松動(dòng)破壞嚴(yán)重，周邊很難留下半邊眼痕。不僅影響了巷道掘進(jìn)的速度，增加了出矸量和支護(hù)材料消耗，也降低了巷道的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 原因分析及確認(rèn)

3.2.1 在施工過(guò)程中，因風(fēng)壓跟不上，打眼不能保證足夠的風(fēng)鉆數(shù)量，造成打眼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)施工中，仍存在少打眼、多裝藥現(xiàn)象，導(dǎo)致炮眼利用率降低，大塊車(chē)多。

3.2.3 打眼人員在打頂眼時(shí)，鉆桿上挑角度大，影響巷道整體成型。

4 巖巷光面爆破技術(shù)參數(shù)和工藝[1-3]

三水平戊組專(zhuān)回位于戊8煤老頂砂巖中，巷底距戊8煤直接頂沙質(zhì)泥巖3m。戊8煤老頂砂巖厚度為15m～20m，巖層傾角自南向北由10°逐步變平，煤巖層堅(jiān)固度系數(shù)f值為2-4。

4.1 打眼機(jī)具

采用YT-28型風(fēng)鉆打掘進(jìn)眼，采用風(fēng)動(dòng)錨索機(jī)或YT-28風(fēng)鉆打錨桿眼，采用力矩或風(fēng)動(dòng)扳手緊固錨桿。風(fēng)源來(lái)自地面壓風(fēng)機(jī)。

4.2 裝載、運(yùn)輸

施工采用30KW耙斗機(jī)裝巖，3噸礦車(chē)運(yùn)輸，出渣經(jīng)過(guò)4部11.4KW絞車(chē)、1部40KW絞車(chē)、1部75KW絞車(chē)。

4.3 爆破

楔型掏槽，煤礦安全三級(jí)乳化炸藥爆破，1-5段毫秒電雷管起爆，采用反向爆破，全斷面一次打眼，分次裝藥，分次爆破，圖表如下。

荒斷面為3.9m×4.8m爆破圖表

4.3.1 炮眼數(shù)目的確定

實(shí)際工作中為了節(jié)省鉆眼時(shí)間，掘進(jìn)工人布置的炮眼數(shù)目往往偏少（僅為3～3.8個(gè)/m2），造成炮眼利用率低，巷道成形不好。有資料表明，全斷面按5個(gè)/m2布置炮眼，炮眼利用率可達(dá)90%上下，且炮眼數(shù)目增加，炮眼利用率會(huì)提高。因此，綜合考慮既節(jié)省時(shí)間又提高炮眼利用率，全斷面炮眼按4～5個(gè)/m2布置較為合理。

4.3.2 周邊眼距和最小抵抗線的確定及周邊眼位的布置

要想合理布置炮眼，首先要確定周邊眼距（一般地應(yīng)控制在350mm～400mm范圍內(nèi)）和最小抵抗線（一般地應(yīng)在400mm～550mm范圍內(nèi)選?。?。周邊眼應(yīng)布置在設(shè)計(jì)輪廓線上，眼底向外偏50mm～100mm為宜。

4.3.3 周邊眼定向爆破設(shè)計(jì)

在裝藥合理的情況下，堵塞炮泥對(duì)提高炮眼利用率作用甚大。試驗(yàn)表明，每個(gè)眼的炮泥應(yīng)分次堵塞，充填長(zhǎng)度必須大于300mm，而且充填得越密實(shí)越好，這樣炸藥起爆時(shí)可以在封堵密實(shí)的炮眼內(nèi)形成一個(gè)高壓密封室，使炸藥的能量充分破壞巖石。

4.4 施工工藝

勞動(dòng)組織：采用“三八”工作制，穿插一中午班進(jìn)行噴漿。

施工工藝：采用“三掘三錨一噴”施工工藝。

“三、八”制施工方案勞動(dòng)組織表

4.5 施工工序

接班—查找隱患、敲邦問(wèn)頂—打下部掘進(jìn)眼—裝藥、灑水、爆破—通風(fēng)、灑水、敲邦問(wèn)頂—出、盤(pán)碴—延中心、腰線、畫(huà)巷道輪廓線—打頂錨桿眼、鋪?lái)斁W(wǎng)上錨桿—打上部掘進(jìn)眼—出、盤(pán)碴—打幫錨桿眼、鋪幫網(wǎng)上錨桿—驗(yàn)收交班。

5 巖巷光面爆破對(duì)策的制定與實(shí)施

5.1 制定對(duì)策

5.1.1 制定專(zhuān)門(mén)提高巖巷掘進(jìn)爆破效果的安全技術(shù)措施，建立工程質(zhì)量驗(yàn)收制度等。

5.1.2 強(qiáng)力落實(shí)“三定”原則（定人、定鉆、定眼位），保證推行光面爆破的有效實(shí)施。

5.1.3 制定合理的獎(jiǎng)罰制度，爆破結(jié)束后，驗(yàn)收員驗(yàn)收光爆眼并進(jìn)行記錄，以便按制定的制度進(jìn)行獎(jiǎng)罰。

5.1.4 必須在施工過(guò)程中對(duì)各作業(yè)循環(huán)的炮眼布置、裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效控制，為總結(jié)出爆破參數(shù)提供詳細(xì)的原始依據(jù)。

5.2 對(duì)策實(shí)施

5.2.1 巖巷爆破主要取決于周邊眼及其抵抗線和周邊眼的單孔裝藥量，而掏槽眼、輔助眼為擴(kuò)大自由面和減少大塊產(chǎn)生，所以接班時(shí)在領(lǐng)取火藥、雷管時(shí)，施工人員必須按原措施中的爆破圖標(biāo)要求領(lǐng)取足量的火藥及雷管，以備當(dāng)班爆破時(shí)使用。

5.2.2 為提高現(xiàn)場(chǎng)施工人員的積極性，施工單位必須制定合理的獎(jiǎng)懲制度，強(qiáng)力落實(shí)“三定”原則（定人、定鉆、定眼位），來(lái)保證推行巖巷爆破的有效實(shí)施。

5.2.3 施工人員接班后，驗(yàn)收員在做完常規(guī)的安檢工作外，必須仔細(xì)檢查巷道的中心、腰線。發(fā)現(xiàn)異常必須重新校驗(yàn)，使中心、腰線準(zhǔn)確無(wú)誤。

5.2.4 中心、腰線檢查、校驗(yàn)完后，及時(shí)拉中心、腰線，并按技術(shù)人員所給數(shù)據(jù)畫(huà)巷道輪廓線，標(biāo)眼位。

5.2.5 標(biāo)眼位時(shí)，驗(yàn)收員必須用紅漆進(jìn)行標(biāo)注，嚴(yán)禁用粉筆，以防打眼過(guò)程中噴灑出的水將標(biāo)注的眼位沖掉。

5.2.6 定眼原則。因在施工過(guò)程中，巷道巖性隨工程推進(jìn)而變化，所以驗(yàn)收員在標(biāo)定眼位時(shí)，可根據(jù)巖性進(jìn)行調(diào)整，具體參數(shù)如下。砂巖：根據(jù)圍巖層理的發(fā)育情況，周邊眼為300mm-400mm，抵抗線400mm-500mm，輔助眼距450mm-600mm。沙質(zhì)泥巖、泥巖：周邊眼為300mm-350mm，抵抗線為450mm-550mm，輔助眼距550mm-650mm。遇構(gòu)造帶、圍巖破碎時(shí)，周邊眼距為200mm，抵抗線及輔助眼距視圍巖破碎程度定，但控制在500mm-800mm之間，輔助眼距以爆破后不產(chǎn)生大塊為宜，掏槽眼中間必須打一開(kāi)花眼[4]。

5.2.7 眼位標(biāo)定好后，迎頭施工人員必須嚴(yán)格按所標(biāo)定眼位及巷道施工方位、腰線打掘進(jìn)眼。

5.2.8 打掘進(jìn)眼時(shí)，應(yīng)先將中線處頂眼打好，插入炮棍，以示孔向。炮眼必須平、順、直，各眼底除掏槽眼可深200mm外，其余眼底必須在同一斷面上，以確保爆破后迎頭掌子面平整。

5.2.9 掘進(jìn)眼打完后，施工人員必須用吹風(fēng)管將炮眼逐一吹凈，以防影響爆破質(zhì)量。

5.2.10 在吹風(fēng)過(guò)程中，施工人員應(yīng)及時(shí)將火藥、炮泥運(yùn)至迎頭，以便及時(shí)組織裝藥工作。炮泥必須干濕適中，炮泥標(biāo)準(zhǔn)：黃泥袋裝為松散狀，強(qiáng)力手捏為柱狀。

5.2.11 裝藥必須在爆破工的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。裝藥量：砂巖，周邊眼為200g-300g，幫眼200g-400g，輔助眼為600g，底眼、掏槽眼為800g；沙質(zhì)泥巖、泥巖，周邊眼200g，幫眼為200g-300g，輔助眼400g-600g，底眼、掏槽眼800g；過(guò)破碎帶圍巖破碎時(shí)，周邊眼采取隔眼裝藥，藥量100g-200g，幫眼為200g，輔助眼400g，底眼、掏槽眼600g-800g。裝藥結(jié)構(gòu)均為反向裝藥。周邊眼采取單段空氣柱裝藥，過(guò)構(gòu)造帶、過(guò)老巷以其補(bǔ)充措施為準(zhǔn)。必須使用毫秒延期雷管，掏槽為1段，輔助眼2段，幫眼為3段，底眼為4段，頂眼為5段，炮泥必須封滿填實(shí)[5]。

5.2.12 起爆時(shí)，采取預(yù)留光爆層的方法。即掏槽眼、輔助眼、幫眼、底眼為一次起爆，周邊眼為二次起爆。

5.2.13 二次起爆連線時(shí)，施工人員應(yīng)先將迎頭活矸危巖找凈，以防連線時(shí)掉矸傷人。

5.2.14 爆破結(jié)束后，施工人員按原措施要求進(jìn)行驗(yàn)炮，驗(yàn)收員驗(yàn)收光爆眼并進(jìn)行記錄，以便按所定制度進(jìn)行獎(jiǎng)罰。瞎炮、殘炮按原措施要求進(jìn)行處理。

5.2.15 光爆眼驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：為提高施工人員光爆作業(yè)的積極性，保證巷道的成形，光爆眼長(zhǎng)度定為孔深的50%，即自眼底向外量至孔深的50%以上長(zhǎng)度，中間斷裂不超過(guò)50mm，眼底與巷道輪廓線間距為-0～+200mm為一個(gè)合格的光爆眼。

材料消耗對(duì)比表

5.3 使用效果檢查

提高巖巷爆破質(zhì)量的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)是獲得平整的開(kāi)挖斷面和控制開(kāi)挖邊界以外圍巖的破壞程度，以確保邊破和圍巖穩(wěn)定，在施工中有以下顯著作用。

5.3.1 使巷道周邊規(guī)整，消除了圍巖表面凹凸處的應(yīng)力集中，改善了圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)，有利于巷道支護(hù)，降低巷道失修率。

5.3.2 控制炮震對(duì)圍巖的破壞，保持圍巖自身強(qiáng)度，增強(qiáng)圍巖自承能力，為錨噴支護(hù)提供前提條件，有利于提高巷道的穩(wěn)定性。

5.3.3 減少了圍巖超挖量，可減少掘進(jìn)排矸量和支護(hù)材料消耗，降低成本，加快掘進(jìn)速度。

5.3.4 消除了圍巖表面的凹凸不平，從而減少通風(fēng)阻力，防止瓦斯積聚。

6 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

在三水平戊組專(zhuān)回施工過(guò)程中，通過(guò)提高巖巷掘進(jìn)爆破效果研究項(xiàng)目施工工藝，總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)，大大提高了巖巷工程質(zhì)量?，F(xiàn)在，巷道施工不僅能夠保證質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化，而且能夠降低支護(hù)材料消耗。錨桿、網(wǎng)、水泥、石子、沙等較以前施工工藝每米可節(jié)約費(fèi)用1121.4元，該工作面一個(gè)月按60m進(jìn)尺算，每年材料可節(jié)約80.7萬(wàn)元。

6.1 社會(huì)效益如下：

6.1.1 減少了圍巖超挖量，可減少掘進(jìn)排矸量，降低了施工人員出渣的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也確保了安全運(yùn)輸生產(chǎn)。

6.1.2 爆破后成型規(guī)整，降低了頂板事故率，減少了巷道維修量。

6.1.3 消除了圍巖表面的凹凸不平，從而減少通風(fēng)阻力，防止瓦斯積聚。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益如下：

6.2.1 提高巖巷掘進(jìn)爆破效果研究項(xiàng)目的施工工藝可降低施工成本。錨桿、網(wǎng)、水泥、石子、沙等較以前施工工藝每米可節(jié)約費(fèi)用1121.4元，按一個(gè)月60m進(jìn)尺算，每年材料可節(jié)約80.7萬(wàn)元。

6.2.2 提高巖巷掘進(jìn)爆破效果研究項(xiàng)目的施工工藝減少了輔助部門(mén)的無(wú)效益消耗。該工作面按年進(jìn)尺720m計(jì)算，每年可減少矸石量1620m3，這些矸石從工作面需經(jīng)多水平面提升排至矸石山，大大減少了輔助單位的人力、物力以及財(cái)力。

［1］馮依贊，李圓鴻.基于試驗(yàn)對(duì)小斷面硬巖巷道爆破掘進(jìn)參數(shù)的優(yōu)化［J］.煤炭工程，2011（1）：22-24.

［2］程真富.影響巖巷掘進(jìn)中深孔爆破效果的技術(shù)因素分析［J］.煤炭技術(shù)，2010（5）：65-67.

［3］高文蛟，郭東明.特硬巖立井掘進(jìn)中合理炮孔深度的試驗(yàn)研究［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005（6）：903-907.

［4］宗琦，劉菁華.煤礦巖石巷道中深孔爆破掏槽技術(shù)應(yīng)用研究［J］.爆破，2010（4）：35-39

［5］孟德軍，何愛(ài)忠.煤礦堅(jiān)硬巖石巷道中深孔爆破技術(shù)應(yīng)用研究［J］.工程爆破，2008（3）：31-33.