雙楔形掏槽技術(shù)在大斷面斜井中的應(yīng)用

夏云龍，張 帆，謝芝明

隨著千萬噸級大型煤礦的不斷涌現(xiàn)，對運輸及通風(fēng)提出了更高的要求，大斷面斜井的設(shè)計開始出現(xiàn)在圖紙上，但直眼掏槽及單楔形掏槽方式鉆眼密度大、精準(zhǔn)度高，因此鉆眼時間長，成為制約工程進度的一個重要因素。面對這種矛盾，我們在施工中總結(jié)采用雙楔形掏槽技術(shù)配合多層次平行鉆眼，能最大程度發(fā)揮大斷面空間優(yōu)勢，施工進度和經(jīng)濟效益明顯提高。

1 工程概況

屯蘭礦北三進風(fēng)斜井長3425.933 m，其中基巖段工程量為2933.347 m，坡度為6°，斷面形狀為直墻半圓拱形，掘進寬度為6.5 m，高度為5.45 m，掘進斷面面積為30.78 m2?；鶐r開始為強風(fēng)化巖，往后分別是紫色砂巖及紫色與灰綠色相雜的泥巖，二疊系下統(tǒng)下石盒子組白色中砂巖，二疊系下統(tǒng)山西組含煤地層由上到下為02號、03號、1號-2號合并層、3號煤層，圍巖的普式系數(shù)f為6左右。

2 爆破設(shè)計

2.1 爆破器材

工程采用YT-28型氣腿式鑿巖機，長度3.5 m的中空六角釬桿，直徑42 mm的“一”字型鉆頭鉆眼。炸藥為三號煤礦許用乳化炸藥，規(guī)格為直徑Ф35 mm×200 mm，每卷0.2 kg；Ⅰ～Ⅴ段煤礦許用毫秒延期電雷管，腳線長度4 m；起爆使用YJQL-500型發(fā)爆器，采用反向裝藥，一次起爆。

2.2 設(shè)計原則

首先選擇掏槽方式和掏槽眼的位置，然后嚴(yán)格選定最小抵抗線和間距布置周邊眼和輔助眼；根據(jù)圍巖特點合理控制周邊眼底與輪廓線的距離；盡可能使輔助眼的眼口和眼底均勻地布置在掏槽眼和周邊眼的眼口與眼底之間，并使輔助眼和周邊眼底在同一垂直面上；掏槽眼布置在斷面中央偏下，并且應(yīng)比其他炮眼加深200 mm；嚴(yán)格控制周邊眼裝藥量，適當(dāng)加大掏槽眼裝藥量。

2.3 炮眼設(shè)計

炮眼總數(shù)目可根據(jù)經(jīng)驗計算公式[1]：

式中：N為炮眼總數(shù)目，個；f為巖石的堅固性系數(shù)，S為掘進斷面積，m2；本論文以f取6情形下的炮眼設(shè)計為例，掘進斷面積S為30.78 m2。

計算得出N=107個，因?qū)嶋H過程中炮眼數(shù)目還取決于炮眼直徑、炸藥性能等因素，根據(jù)巖層性質(zhì)和斷面大小進行初步估算，在斷面圖上做炮眼布置，得出炮眼數(shù)，并通過實踐調(diào)整、修整。

本工程修整后的炮眼布置圖及炮眼參數(shù)見圖1、表1 。

（1）掏槽眼：因斷面較大，布置雙楔形掏槽，一階掏槽眼6個，二階掏槽眼8個。一階掏槽眼距1.5 m，排距0.5 m，單孔裝藥量1.2 kg，即為6個藥卷；二階掏槽眼距2.4 m，排距0.5 m，單孔裝藥量2.2 kg，即為11個藥卷。裝藥系數(shù)均超過0.6 kg/m，確保掏槽區(qū)域巖石能全部拋出。

（2）周邊眼：根據(jù)光面爆破成形穩(wěn)定性，眼距E=400～500 mm，本設(shè)計中周邊眼眼距取450 mm，單孔裝藥量0.6 kg，即為3個藥卷，裝藥系數(shù)為0.2 kg/m。

（3）輔助眼：確定掏槽眼及周邊眼的位置后，在剩余位置均勻且與斜井輪廓線相似形狀布置。共分三圈，眼距0.66 m，排距0.68 m，單孔裝藥量1 kg，即為6個藥卷，裝藥系數(shù)為0.4 kg/m。

（4）底眼：斜井為下山施工，傾角為6°，沿平行底板角度設(shè)計一排，眼距0.71 m，單孔裝藥量1.4 kg，即為7個藥卷，裝藥系數(shù)為0.47 kg/m。

圖1 炮眼布置

表1 炮眼參數(shù)

利用汽車靈活、可移動的特點，將汽車車廂改裝成臨時可伸縮性臺架，在工作面搭建臨時工作平臺，根據(jù)炮眼分布，劃分上中下三個區(qū)域平行鉆眼，分別安排1、2、4臺鑿巖機同時鉆眼施工，充分發(fā)揮大斷面空間。

3 施工要點

1）鉆爆法施工人為影響因素較大，鉆孔的位置和方向?qū)⒅苯佑绊懙奖菩ЧＲ虼?，在施工前須做好技術(shù)交底工作，確保每位工人能熟悉鉆孔設(shè)計，熟練操作鑿巖機。

2）雖大斷面作業(yè)空間大，但多臺鑿巖機同時施工容易造成相互干擾，需對各區(qū)域劃分及分工，長期固定區(qū)域，熟練掌握鉆孔參數(shù)，實現(xiàn)“定人、定位、定鉆”。

3）因臺架上層較高，作業(yè)人員應(yīng)時刻系好安全帶，莫要疏忽大意。

4）臺架制作時根據(jù)鉆桿長度、鑿巖機的擺放位置及人員的最遠(yuǎn)操作距離，將兩翼及前側(cè)設(shè)計成可伸縮型，以滿足工作面及巷道各種情形。

5）鉆眼結(jié)束后，應(yīng)由爆破員統(tǒng)一裝藥、聯(lián)線，切勿多人同時作業(yè)。

4 結(jié)語

1）雙楔形掏槽技術(shù)解決了中深孔爆破中的炮眼利用率低的難題，實現(xiàn)了斜井大斷面一次爆破成形，炮眼利用率達(dá)到90%以上，減少了因掏槽不充分，而引起的盲炮、瞎跑，提高施工過程中的安全性。

2）雙楔形掏槽技術(shù)的運用，斜井超欠挖現(xiàn)象得到了有效的控制，避免二次補炮，提高了錨網(wǎng)支護的質(zhì)量，節(jié)省了噴砼材料及時間，工程質(zhì)量得到礦方、監(jiān)理方一致贊譽。

3）雙楔形掏槽技術(shù)使用改變了大斷面分臺階傳統(tǒng)的施工方法，使施工進度有了質(zhì)的飛躍，巖巷炮掘月進度可達(dá)到180 m以上，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益，在今后的大斷面巖巷快速施工中值得借鑒及推廣使用。

〔1〕劉殿中.工程爆破實用手冊.北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

〔2〕崔云龍.簡明建井工程手冊.北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.