巖巷掘進中爆破效率的影響因素探析

張雁鵬

摘 要：巖巷掘進是煤礦開采中的一項重要工作，其掘進效率的高低將直接影響煤礦開采效率，而當前國內(nèi)巖巷掘進速度普遍偏低，很多礦井還在應用淺眼爆破技術，炮眼利用率低，爆破效果差，實際循環(huán)進尺小，而若采用楔形掏槽方式實施爆破，實際裝藥量易偏大，會造成爆堆風散，且可能崩壞支架與相關設備。爆破技術是巖巷掘進中經(jīng)常用到的一種技術手段，分析巖巷掘進中影響爆破效率的主要因素，并提出相應的技術措施，以期有助于提高巖巷爆破效率，促進煤礦開采高產(chǎn)、高效。

關鍵詞：巖巷掘進；爆破效率；影響因素；技術措施

引言

我們必須充分了解影響炮掘巷道爆破速率與質(zhì)量的相關因素，并采取相關措施進行應對，以提高爆破速率，改善爆破效果

1、炮眼布置

1.1 炮眼布置方式的確定

1.1.1 掏槽眼的布置

當前，在我們?nèi)粘Ｗ鳂I(yè)中常見的掏槽方式大致可分為三種： 斜眼掏槽、直眼掏槽以及混合掏槽。斜眼掏槽適應性強，它在很多巖石巷道中都適用，其所掏炮眼與工作面間的夾角通常在 55° ～ 70°之間，且?guī)r石越堅硬實際夾角也應越小。眼間距應控制在 300 ～ 500 mm 之間，堅硬巖石應選用小值。炮眼深度應比其它炮眼更深一些，眼底間距應控制在 100 ～ 200 mm 之間，且不應打透。直眼掏槽也有一些自身特點，此種掏眼應布設空眼來充當自由面，且應讓掏槽眼彼此平行，其在爆破及深孔爆破中應用較多，且所爆破的巖石塊度應相對較均勻。在實施爆破作業(yè)時應依據(jù)相關次序依次起爆與空眼相近的炮孔，并逐步向四周擴展。掏槽眼最好應布置于軟巖層中，且應讓各炮眼必須平行，炮眼與炮眼間的間距也應盡量相等。此外混合掏槽在本質(zhì)上也屬于一種直眼掏槽，只是應應用斜眼來擴大槽孔，且斜眼與工作面間的夾角最好應控制在 75° ～ 85°之間，這樣與直眼掏槽相比，可大幅減輕鉆眼作業(yè)量。

1.1.2 輔助眼的布置

所布置的輔助眼間距與最小抵抗線間應取 400 ～ 800 mm的距離，且應布設為垂直于工作面狀。在實際生產(chǎn)中，當采用斜眼進行掏槽作業(yè)時，所掏的首圈輔助眼最好應與工作面成某一夾角。且應依據(jù)巷道斷面大小情況來布設輔助眼，可把輔助眼布置為兩圈也可布置為 3 圈。

1.1.3 周邊眼的布置

在布置周邊眼時，通?？砂哑洳荚O為與巷道壁相距 7 ～ 80 mm之間，眼底位置布設于巷道壁處，與工作面夾角大小可控制在87°左右，與此同時可把周邊眼間距控制在 300 ～ 400 mm 之間。在巷道爆破作業(yè)中合適的眼間距與裝藥量是決定巷道成型情況的兩個重要因素，在生產(chǎn)作業(yè)中要想取得較好的爆破效果，實際眼痕率應控制在 60% 之上。

1.2 炮眼深度的確定

經(jīng)長期實踐，人們發(fā)現(xiàn)有很多因素都會影響炮眼深度，這些因素主要為： 巖石性質(zhì)情況、巷道斷面大小、鑿巖機械性能、作業(yè)人員素質(zhì)的高低以及采用的作用方式等，在實際確定炮眼深度時，我們應綜合考慮這些因素，以確定出最合適的炮眼深度。1） 參照鑿巖機械來確定炮眼深度。所布設的炮眼深度首先應適應于鑿巖機械，如對于氣腿式鑿巖機而言，隨鉆眼深度的逐步加深，鉆眼速度會迅速下降，尤其是在炮眼深度大于 3 m時表現(xiàn)最為明顯，因此在使用普通氣腿式鑿巖機鉆眼時，所布設的炮眼深度最好應小于 3 m。2） 依據(jù)循環(huán)作業(yè)方式來確定炮眼深度。要想把炮眼深度設計的科學、合理，在設計時還應適應于循環(huán)作業(yè)方式，確保正規(guī)循環(huán)作業(yè)能順利進行，并應有利于實施安全管理，可布設為各班都單獨完善一個循環(huán)，這樣各班的作業(yè)任務會更具體，對組織工作與安全管理工作十分有利。

2、周邊眼參數(shù)的合理確定

2.1 確定炮眼間距

在實際生產(chǎn)中，可用下列三種理論具體解釋爆破作業(yè)中的巖石破裂過程：應力波波峰干擾理論，即動作用理論；爆生氣體膨脹作用理論，即靜作用理論；應力波與爆生氣體綜合作用理論，即動靜結(jié)合理論。這三種理論適用于各種裝藥結(jié)構、巖石性能及裝藥特性，要想準確確定出最佳炮眼間距，必須依據(jù)理論計算，并充分結(jié)合實際情況科學、合理地確定。

2.2 確定最小抵抗線

對于光面爆破而言，其周邊眼最小抵抗線 W 的大小情況會對實際光爆效果產(chǎn)生直接影響。若 W 過大，則很難充分破碎光爆層巖石，甚至使這些巖石根本無法沿炮眼底部切割開；若 W 過小，強烈的爆破反射波可能使圍巖內(nèi)形成較多裂隙，導致圍巖穩(wěn)定性變差，引發(fā)超挖與產(chǎn)生不平整的巷道壁面。在實際生產(chǎn)中，可用下列三種方法來準確確定最小抵抗線 W：依據(jù)炸藥單耗情況確定；依據(jù)豪柔公式確定；依據(jù)炮眼密集系數(shù)大小 m 確定。經(jīng)實踐檢驗，為使光爆效果達到最佳，應依據(jù)巖石性質(zhì)來科學、合理確定 m 值，通常我們可把 m 值設置為 0.8～1.0 之間，在硬巖取大值、軟巖取小值的情況下，則可用式（1）確定最小抵抗線：W=E/m， （1）式（1）中， W 為抵抗線； m 為炮眼密集系數(shù)。

2.3 起爆時差的影響

經(jīng)長期觀察、分析起爆時差與爆破效果的關系得出：同時起爆及短時差起爆得到的光爆效果都相對較好，而采用長時差起爆取得的最終爆破效果則不是很好。就實際生產(chǎn)現(xiàn)狀而言，很難達到絕對同時起爆，短時差起爆較多。對此，可通過對當前的雷管精度進行科學、合理改進，縮短起爆時差，這樣獲得的光爆效果會更好。

3、 爆破在大斷面巖巷掘進中的應用效果

爆破技術改變了傳統(tǒng)的爆破施工技術，循環(huán)進尺不低于 1.9m。堅持光面爆破。。傳統(tǒng)的爆破技術采用單排楔形掏槽及正向裝藥爆破掘進，由于受矸石夾制作用，炸藥能量往往不能被充分利用，爆破后圍巖松動，但炮眼利用效果差。傳統(tǒng)的爆破技術，一般一個循環(huán)炮眼深度 1.8m，而爆破后有效進尺不超過 1.5m，炮眼利用率為83%，而且隨著眼深的增加，其利用率將更低，而且爆破后矸石破碎效果不理想。采用爆破，雙楔形掏槽技術及反向裝藥施工，有效克服矸石夾制作用，而且反向裝藥后炸藥聚能穴向外，有效釋放能量，加之兩次掏槽后，爆破范圍內(nèi)自由面增加，有效地將炸藥到掘進迎頭自由面之間的矸石崩落，炮眼利用率明顯提高?，F(xiàn)場實踐中，采用該技術，炮眼眼深 2m，爆破循環(huán)進尺達到 1.9m，炮眼利用率達到 95%。爆破技術在大斷面巖巷掘進中的應用，有效提高了炮眼利用率，在相同地質(zhì)條件及施工裝備條件下，其單循環(huán)進尺由原來的 1.5m 增加到1.9m，單循環(huán)進尺提高 27%。按每班一個循環(huán)，四六制作業(yè)（三掘一噴），全月生產(chǎn)時間 30 天，正規(guī)循環(huán)率以 85%計算，全月進尺可提高 30.6m，月度單進水平提高 27%。

結(jié)束語

1） 炮眼深度有一個最佳值， 在確定炮眼深度時， 應本著在能有效提高巷道掘進效率的基礎上， 并充分結(jié)合現(xiàn)場實際情況，來科學、合理地確定炮眼深度。人們在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)深孔爆破取得的爆破效果一般要比淺孔爆破取得的爆破效果好。2） 對于光面爆破而言，其實際爆破效果易受周邊眼布置參數(shù)的影響，我們應科學布設周邊眼參數(shù)， 應在盡量少打眼的情況下，實現(xiàn)光爆要求。3） 經(jīng)大量試驗人們發(fā)現(xiàn)，光爆效果的好壞在很大程度上也會受到周邊眼實際起爆時差的影響，對此， 在實際生產(chǎn)中， 我們應盡量采取相關措施， 讓周邊眼盡量實現(xiàn)同時起爆， 這樣能取得更好的爆破效果。

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