高硬度巖石巷道掘進(jìn)掏槽方式技術(shù)研究與應(yīng)用

（遼寧省第四地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧 阜新 123000）

1 概述

目前，本礦山掘進(jìn)巷道采用直眼掏槽方式，但是掏槽效果差，掘進(jìn)速度低，巖石硬度大時(shí)對(duì)巷道掘進(jìn)快慢有一定的影響。同時(shí)對(duì)巷道成型后的形狀有影響。需要找出一種掏槽方式，提高掘進(jìn)質(zhì)量、加快掘進(jìn)速度。針對(duì)上述存在的問題，積極探索，經(jīng)過多次井下實(shí)驗(yàn)摸索。通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出適合本礦山的掏槽方式及布孔參數(shù)。使本礦山在巷道掘進(jìn)效率和速度有了顯著的提高。

2 地質(zhì)條件及施工要求

2.1 地質(zhì)條件

阜新新民金礦T1號(hào)礦體傾角55°～85°。礦體平均水平厚度在12.65米左右。金礦體賦存標(biāo)高在+100m～+310m之間。金礦體頂、底板巖層較穩(wěn)定。巖石堅(jiān)固性系數(shù)f一般在10～15，局部最大可達(dá)16，層理、節(jié)理均不發(fā)育，巖石較完整，屬穩(wěn)定性巖層。

2.2 巷道掘進(jìn)施工要求

（1）在巷道掘進(jìn)爆破后巖石的塊度方面，要求塊度小、均勻，爆破后的巖石成堆，便于裝巖運(yùn)輸。

（2）掘進(jìn)速度方面要快，利于生產(chǎn)。

（3）要求爆破后的巷道輪廓平整、光滑，保證巷道斷面形狀在施工誤差允許范圍內(nèi)。

（4）在炸藥使用上，要求節(jié)約成本。提高炮孔利用率。

（5）控制爆破震動(dòng)和飛散。

3 掏槽方式技術(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)

3.1 掏槽方式設(shè)計(jì)理念

增加炮眼深度會(huì)改善鑿巖爆破工作的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，一般情況下，炮眼深度大了，會(huì)增加循環(huán)爆破巖石量，有助于提高裝巖機(jī)的生產(chǎn)率，同時(shí)減少打眼的持續(xù)時(shí)間，減少每米巷道的裝藥爆破和通風(fēng)時(shí)間，但是炮眼深度過長(zhǎng)爆破效果不好，過短不經(jīng)濟(jì)，通過實(shí)驗(yàn)找出一個(gè)適合本礦山的掘進(jìn)深度。

在直眼掏槽中，補(bǔ)償孔直徑是43mm時(shí)，爆破效果是不理想的，因?yàn)檠a(bǔ)償孔斷面面積太小，炮眼之間的爆破巖石體積增量大大受到了炮眼間距的限制。在這種情況下，炮眼之間的距離甚至有很小的偏差就會(huì)極大的影響爆破效果，炮眼之間的破碎巖石在全深度上沒有地方補(bǔ)償時(shí)，破碎巖石會(huì)經(jīng)常被壓實(shí)，而且也不可能從槽腔內(nèi)被清除出來，結(jié)果炮眼利用率低。因此要找出合理的孔間距和補(bǔ)償孔的數(shù)量及布置方式。本礦山主要通過實(shí)驗(yàn)分析，確定合理的孔深、孔間距及補(bǔ)償孔的孔數(shù)。從而確定掏槽眼布置形式。

3.2 掏槽炮孔布置參數(shù)確定

3.2.1 掏槽炮孔布置參數(shù)的基本方法

爆破孔與補(bǔ)償孔的孔間距離是掘進(jìn)爆破的決定性參數(shù)，是達(dá)到一定爆破效果的保證。為了確定爆破布孔的參數(shù)，本礦山在井下硬巖巷道進(jìn)行的多次實(shí)驗(yàn)。目的是確定在堅(jiān)硬巖石中，用同種炸藥、爆破孔與補(bǔ)償孔孔徑相同的條件下，爆破孔與補(bǔ)償孔的合理孔間距。首先，布置A1：該距離一定保證兩炮孔之間的巖石爆破破碎，槽腔內(nèi)的巖石完全能被清除出來。其次，布置A2，A3，A4等，直到達(dá)到爆破標(biāo)準(zhǔn)條件：礦石堅(jiān)固性系數(shù)f=15，補(bǔ)償孔與爆破孔之間的巖石保證完全破碎，在槽腔內(nèi)的被壓實(shí)的巖石最少，炮眼利用系數(shù)等于0.95，槽腔尺寸最大為止。并確定有效爆破孔深。

炮眼利用系數(shù)計(jì)算：

式中ΣIC—沒有被爆破完的留在工作面上的炮孔總長(zhǎng)度（炮窩子），mm；L—鉆眼深度，mm；n—爆破炮眼數(shù)目。

補(bǔ)償系數(shù)計(jì)算：

式中V補(bǔ)——補(bǔ)償空間；V巖——被崩落巖石體積。

3.2.2 確定孔間距

根據(jù)上述基本方法及本礦山實(shí)際的情況，在巖石堅(jiān)固性系數(shù)f=14～18下進(jìn)行。本礦山使用YT27鑿巖機(jī)，炮孔直徑43mm，補(bǔ)償孔直徑43mm。釬桿長(zhǎng)分別為1.5m，2.5m，3m、4m。在實(shí)驗(yàn)巷道上分別以不同的炮孔長(zhǎng)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，找出最優(yōu)的孔間距和孔深。本次實(shí)驗(yàn)在140中段水平巷道中進(jìn)行，炸藥為2#改性巖石炸藥，反向起爆，導(dǎo)爆管雷管微差爆破。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表：

表1 孔間距、孔深爆破實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合評(píng)價(jià)確定孔深2.5m、孔間距150mm，在本礦山的巖石條件下為最優(yōu)。

3.3 掏槽方式確定及優(yōu)化

根據(jù)上述確定的布孔參數(shù)，孔深2.5m，孔間距150mm，分析確定本礦山的巷道掘進(jìn)最優(yōu)掏槽方式。以100中段，140中段180中段6條獨(dú)頭巷道為實(shí)驗(yàn)巷道，本次實(shí)驗(yàn)均以直眼掏槽方式進(jìn)行。

通過上述表格實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，六角星型掏槽方式在炮孔利用系數(shù)、破碎狀態(tài)、及炸藥消耗等方面都有一定優(yōu)勢(shì)。在本礦山的地質(zhì)條件和設(shè)備配置情況下，應(yīng)用六角星型掏槽方式掘進(jìn)巷道具有較好的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

（1）高硬度巖石巷道掘進(jìn)技術(shù)的研究和實(shí)驗(yàn)，分析出六角星型掏槽方式，更適合在本礦山這類硬度高的巖石中掘進(jìn)巷道。

（2）六角星型掏槽方式的應(yīng)用，爆破后掘進(jìn)進(jìn)尺2.3m，達(dá)到了預(yù)期掘進(jìn)進(jìn)尺。拋渣效果理想，利于裝運(yùn)。掏槽效果較好，面積大，平直。巷道整體爆破后，成型較完整、光滑。大大提高了掘進(jìn)速度，節(jié)省成本，在生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益方面取得了良好的效果。

（3）六角星型掏槽方式在巖石堅(jiān)固性系數(shù)f=10～18范圍內(nèi)應(yīng)用較為理想，在具有這類巖石的地下礦山中具有推廣價(jià)值。