淺談底部掏槽提高巖巷掘進(jìn)速度

摘 要：我們巖巷掘進(jìn)面臨的困難是，施工的巷道寬度小，爆破的自由面少，巖石所受夾制作用強(qiáng)，難以爆破，為此，我們從炮眼深度、掏槽爆破、光面爆破等技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)踐，取得了一些掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)供大家參考。

關(guān)鍵詞：中深孔爆破；底部掏槽；炮眼布置

我們巖巷掘進(jìn)面臨的困難是，施工的巷道寬度小，爆破的自由面少，巖石所受夾制作用強(qiáng)，難以爆破。而現(xiàn)場(chǎng)施工仍普遍存在打眼多、裝藥多、亂放炮、炮眼利用率低、巖石碎塊拋擲遠(yuǎn)、爆堆不集中現(xiàn)象，造成超欠挖大和周邊不平整，成型質(zhì)量差，圍巖松動(dòng)圈大，放炮后在輪廓線上很難留下眼痕。不僅影響了巷道掘進(jìn)的速度，還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。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)全煤炭行業(yè)巖巷掘進(jìn)的平均月進(jìn)尺僅為 60m 左右。

因此，如何提高爆破效率、改善爆破效果、保證成型、增加進(jìn)尺，仍是巖巷掘進(jìn)爆破工作中應(yīng)解決的主要課題。為此，我們從炮眼深度、掏槽爆破、光面爆破、定向斷裂控制爆破等技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)，取得了一些掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)供大家參考。

掏槽方式的確定：

目前掘進(jìn)所要解決的重點(diǎn)就是如何消減或徹底消除巖石夾制力，為掘進(jìn)工作提供新的自由面，提高循環(huán)進(jìn)尺。我們?cè)谶@方面做了大量的工作，研究和探討這方面問(wèn)題。

我們國(guó)家現(xiàn)在煤礦井下普遍采用的掘進(jìn)掏槽方式還是中部單楔形掏槽方式，包括我們新陸煤礦，這種掏槽方式雖然能夠很好解決巖石夾制力，每循環(huán)進(jìn)尺達(dá)到1.3～1.5米，可是場(chǎng)子面底部粗根難以解決，還要打底部炮眼，這樣雖然解決了場(chǎng)子放炮時(shí)拋渣和自由面問(wèn)題，可是，由于雷管質(zhì)量問(wèn)題一旦底部眼出現(xiàn)瞎炮時(shí)，一來(lái)難以處理，二來(lái)難以發(fā)現(xiàn)，為安全生產(chǎn)埋下了隱患。

為解決循環(huán)進(jìn)尺問(wèn)題，2018年上半年，我們利用近半年時(shí)間借鑒國(guó)內(nèi)外各種比較得到公認(rèn)的直眼掏槽方式（包括菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等）進(jìn)行掘進(jìn)試驗(yàn)，均未取得良好效果，分析其原因，得出以下結(jié)果：1、為直眼掏槽爆破自由空間太小，現(xiàn)在使用的釬頭是Ф32㎜，既使我們?cè)诠ぷ髅娲蛩膫€(gè)空眼，按眼深2M可也只能容納爆破巖石的3% ，根本無(wú)滿足場(chǎng)子巖石排空的需要。若是改換Ф42或更大一點(diǎn)直徑的釬頭，又會(huì)嚴(yán)重影響打眼速度。2、受火藥制約影響，我集團(tuán)公司原使用Ф45硝銨炸藥，在2006年也曾作過(guò)直眼掏中深孔爆破，取得了成功。但后期，采用了“三小”（小釬頭、小錨桿藥卷、小火藥藥卷）掘進(jìn)，火藥藥卷由原來(lái)的的Ф45硝銨炸藥改為我集團(tuán)公司十三廠生產(chǎn)的Ф29乳化炸藥，這樣就嚴(yán)重影響了火藥的徑向爆力和拋渣能力。3、操作水平的限制，在我們采用直眼掏槽實(shí)驗(yàn)時(shí)，雖然取得了成功，但井下推廣較難，主要原因是炮眼與炮眼之間距離及平行度要求較高，實(shí)際操作時(shí)起來(lái)比較困難。

2018年后半年，我們總結(jié)了上半年的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)有的掏槽方式加以改進(jìn)，把原有的中部單楔形掏槽改為底部雙楔形掏槽方式，其炮眼布置方式如圖1所示。

炮眼深度

綜合考慮影響炮眼深度的因素主要有：巖石性質(zhì)、鉆眼機(jī)械、循環(huán)作業(yè)方式、施工斷面大小、炸藥威力等，我們又進(jìn)行了井下打眼速度的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在相同的鑿巖條件下，采用同一根釬子鉆眼，每增加 1m 炮眼，其鉆眼速度就下降 4% ～ 10% ，且隨著鉆眼深度的增加，鉆眼速度就下降得越快。特別當(dāng)炮眼深度超過(guò) 3.0m 時(shí)，由于釬子重量增加，使克服釬子彈性變形的沖擊功增大，排粉難度也增大；其次釬桿與眼壁間摩擦阻力增大，能量消耗增加，倒至其鉆眼速度僅為眼深 0.5m 時(shí)的 31%；再者人工拔釬也相當(dāng)困難。因此，使用普通氣腿式鑿巖機(jī)，炮眼深度宜控制在 2.5m 以內(nèi)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（如圖2所示）。最后我們把眼深定為2.2m。

根據(jù)循環(huán)作業(yè)方式確定

合理的炮眼深度應(yīng)與循環(huán)作業(yè)方式想適應(yīng)，即合理的炮眼深度應(yīng)能保證每班或圓班完成整循環(huán)，保證實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)。我們本著這個(gè)原則，對(duì)本區(qū)各施工隊(duì)的作業(yè)方式進(jìn)行了改進(jìn)。

我們現(xiàn)采用的是十二小時(shí)作業(yè)制，（即工作十二小時(shí)休息二十四小時(shí)）以前我們的循環(huán)方式為：三掘一噴（大班二小班掘進(jìn)，夜班一掘一噴）每遍炮按1.4m計(jì)算，一個(gè)圓班掘進(jìn)4.2m。

后半年，我們把作業(yè)方式改為一掘一噴的作業(yè)方式，全天分為二個(gè)班，每個(gè)班利用前八個(gè)小時(shí)打眼、裝藥、放炮、出貨，再利用后四個(gè)小時(shí)噴碹，循環(huán)方式如循環(huán)圖表所示。

較好的光面爆破效果是保證巷道成型規(guī)整、減少周邊圍巖破壞的關(guān)鍵。巖巷掘進(jìn)均應(yīng)采取周邊光面爆破技術(shù)。

炮眼密集系數(shù)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，光面爆破炮眼密集系數(shù)多取值為： m=0.8 ～ 1.0 。我們通過(guò)雙孔雙自由面爆破模型試驗(yàn)，在綜合分析炮眼斷裂面的平整程度、爆破漏斗體積、炮眼利用率等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，得出普氏系數(shù)在f 8～10時(shí)，周邊眼間距定為400㎜，在f 6～8時(shí)，周邊眼間距定為500㎜。

裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥集中度

光爆裝藥結(jié)構(gòu)為徑向空氣間隙不偶合裝藥。底部使用Ф29聚能藥卷，中部使用普通的乳化炸藥，在眼口處揣上水炮泥和粘土炮泥。

實(shí)踐操作

我們?cè)诮衲晗掳肽暝诟魇┕?chǎng)所做了大量實(shí)驗(yàn)，均取得了良好效果，下面以-650南11層大巷為例介紹一下底部掏槽，該巷道巖石為粗砂巖，整體性好，致密堅(jiān)固，無(wú)層理，韌性高，極其堅(jiān)硬難爆，普氏系數(shù)達(dá)到f 8以上，使用單楔形掏槽或普通角柱形直眼掏槽， 2.0m 的掏槽炮眼深度，爆破后炮眼利用率一般在 60% 以下，個(gè)別時(shí)候僅有 40% 左右，而且大塊較多，嚴(yán)重影響了掘進(jìn)速度和巷道成型。改用雙楔形底部掏槽，兩階槽眼梅花形布置，其中三對(duì)一階掏槽，槽眼深度 1.4m ，傾角 65 °；二對(duì)二階掏槽，槽眼深度 1.8m ，傾角 70 °，三對(duì)一階掏槽，槽眼深度 2.2m ，傾角 70 °；爆破后掘進(jìn)深度達(dá)到1.93m，炮眼利用率達(dá)到 95% 以上，爆破塊度也較為均勻。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)底部掏槽，我區(qū)現(xiàn)在取得了良好的效益，它不但解決了原底部瞎炮難以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而且，采用底部掏槽之后，爆堆比較集中，便于裝貨，以前因?yàn)樘筒垩圬洅伒眠h(yuǎn)，崩壞機(jī)電設(shè)備的問(wèn)題也得到了解決，采用此方式掘進(jìn)，不但提高了炮眼利用率，還能更好地利用工時(shí)。

作者簡(jiǎn)介：

陳學(xué)龍 男，1975年出生，采礦工程師，畢業(yè)于鶴礦職工大學(xué)采礦專業(yè)，現(xiàn)工作于黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)公司新陸煤礦開拓區(qū)，主要從事開拓技術(shù)及管理工作。