大直徑中空孔角柱形掏槽在巖巷掘進(jìn)的應(yīng)用

陳建 周淋

摘要：趙家壩煤礦+115m水平東翼運(yùn)輸大巷原采用淺孔鉆眼爆破，楔形掏槽，單循環(huán)進(jìn)度低、火工產(chǎn)品消耗量大。為加快+115m水平東翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)工作面施工進(jìn)度，根據(jù)該掘進(jìn)工作面的實(shí)際地質(zhì)情況，優(yōu)化了掏槽方式和裝藥結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)了爆破參數(shù)，改用大直徑中空孔角柱形掏槽方式進(jìn)行爆破掘進(jìn)。經(jīng)過15天的現(xiàn)場試驗(yàn)，掘進(jìn)進(jìn)尺有明顯提高，提高單循環(huán)進(jìn)度39.1%，有效緩解采區(qū)接續(xù)較為緊張的局面，火工品消耗大幅降低，取得了良好的爆破效果及顯著經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：大直徑中空孔；掏槽眼；爆破掘進(jìn)；火工品單耗；單循環(huán)進(jìn)度

引言

趙家壩煤礦+115m水平東翼運(yùn)輸大巷為開拓巷道，服務(wù)于該礦+115m水平106采區(qū)，該巷道的施工進(jìn)度直接影響了106采區(qū)的接續(xù)。該巷道原采用淺孔鉆眼爆破，楔形掏槽，全斷面一次起爆，在掘進(jìn)過程中該礦發(fā)現(xiàn)原有掘進(jìn)方式單循環(huán)進(jìn)度低，導(dǎo)致106采區(qū)接替緊張，火工品消耗量大，不滿足成本控制。該礦決定試驗(yàn)大直徑中空孔角柱形掏槽的方式進(jìn)行爆破，但是趙家壩煤礦對(duì)大直徑中空孔角柱形掏槽在巖巷掘進(jìn)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)很少，因此，以+115m水平東翼運(yùn)輸大巷為工程背景，研究大直徑中空孔角柱形掏槽在巖巷掘進(jìn)的應(yīng)用，為巖巷掘進(jìn)提供理論依據(jù)，具有重要意義。

1 工程概況

趙家壩煤礦+115m水平東翼運(yùn)輸大巷設(shè)計(jì)全長約1807m，設(shè)計(jì)坡度為+3‰，順層全巖掘進(jìn)。根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料及+115m水平東翼運(yùn)輸大巷實(shí)際揭露的巖層情況顯示，該巷道順三疊系須家河組中厚層狀細(xì)粒砂巖掘進(jìn)，砂巖力學(xué)性質(zhì)較高，抗壓強(qiáng)度62.32-75.02MPa，抗拉強(qiáng)度2.76-4.32MPa，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，節(jié)理裂隙發(fā)育，硬度f=5-6，工程性質(zhì)較好。局部地段裂隙較為發(fā)育，有裂隙水涌出且涌水較大。

巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面寬3.2m，高3.3m，墻高1.75m，掘進(jìn)斷面積為9.594㎡。

2 爆破參數(shù)的計(jì)算[1，2，，3]

2.1炮孔深度的確定

炮孔加深可使每循環(huán)進(jìn)尺增加，相對(duì)地減少輔助時(shí)間，爆破材料的單位消耗量也可降低，但炮孔加深時(shí)，鑿巖速度會(huì)明顯降低，爆破后槽腔深部破碎巖石不能被拋出，就會(huì)降低掏槽效果和全斷面巷道炮孔利用率。但隨著炮眼深度的增加，巖石的夾制也加大，鉆眼速度大幅度降低，增加了鉆眼時(shí)間。所有根據(jù)巷道斷面大小的不同巖石條件的差異，鉆眼深度可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定：

L=（0.6～0.8）B （1）

式中：L—鉆眼深度，m；

B—掘進(jìn)斷面寬度，m。

由公式（1）計(jì)算可得，鉆眼深度的最佳取值范圍為1.92～2.56m，同時(shí)又結(jié)合YT29風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆釬的實(shí)際長度，確定炮眼深度為1.8m，中空眼深度2.0m。

2.3掏槽參數(shù)的計(jì)算

2.3.1掏槽眼間距

掏槽眼與主空眼之間的距離（即粉碎半徑）是一個(gè)重要的爆破參數(shù)。因?yàn)榫嚯x過小，打眼難度打，容易打穿相鄰炮孔，而且使受爆巖石的體積變小，使槽腔容積變小，不利于炮孔爆破，如距離過大，就會(huì)使受爆巖石體積增大，甚至大于粉碎半徑或不能粉碎，或是補(bǔ)償空間變小，同時(shí)使粉碎角度小，增大巖石的夾制作用，從而影響爆破，所以炮眼間距的大小必須根據(jù)炮眼爆破的破碎圈半徑來確定。炮眼的穿爆距離與藥卷直徑、炸藥性能、巖石性質(zhì)和碎脹系數(shù)有關(guān)，根據(jù)公式（2）來計(jì)算炮眼的間距。

L=π/4·[2d0?+（k-1）（d0?+d?）]/[（k-1）（d0+d）]=201.9mm（2）

式中：d0—空眼直徑為100mm；

d—裝藥眼直徑為42mm；

k—巖石碎脹系數(shù)為1.55。

由公式（2）計(jì)算可得，掏槽眼至中空孔的距離為210mm；同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)確定，掏槽眼之間的距離應(yīng)為掏槽眼至中空孔距離的2倍以內(nèi)。

2.3.2掏槽眼的單孔裝藥量

掏槽眼的單孔裝藥量可以根據(jù)蘭格福斯提出的掏槽裝藥集中度的公式計(jì)算：

q=1.5×10?-3（A/ ）3/2）（A- /2）（3）

式中：q—掏槽眼裝藥集中度，kg/m；

A —裝藥炮眼距中空孔的距離，取210mm；

—中空孔的直徑，取100mm。

由公式（3）計(jì)算可得，掏槽眼裝藥集中度為0.73kg/m，已知炮眼深度1.8m，故得出每個(gè)掏槽眼的裝藥量是1.31kg。

2 施工方法

2.1 施工方案

鉆眼時(shí)，先施工好中空孔。中空孔布置在巷道腰線以上0.25m處巷道中心線位置，采用YT-29風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、YG9C擴(kuò)孔鉆頭施工，中空孔直徑0.1m，長度2.0m。其余炮眼采用YT-29風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、Φ42mm鉆頭打眼，炮眼直徑42mm，長度1.8m。

此次巷道施工為一次成巷。裝藥結(jié)構(gòu)采用正向裝藥，使用煤礦毫秒延期電雷管串聯(lián)起爆，使用直徑為35mm的三級(jí)煤礦許用乳化炸藥進(jìn)行爆破，一次裝藥、一次起爆。

2.2 現(xiàn)場實(shí)踐

（1）中空孔布置在巷道腰線以上0.25m處巷道中心線位置，中空孔直徑0.1m，長度2.0m，其余炮眼直徑42mm，長度1.8m。

（2）巷道共布置炮眼60個(gè)，其中：中空孔1個(gè)，掏槽眼4個(gè)，裝藥4-5卷，擴(kuò)槽眼3個(gè)，每眼裝藥3卷；輔助眼24個(gè)，每眼裝藥3卷；周邊眼19個(gè)，每眼裝藥1.5卷；底板眼6個(gè)，每眼裝藥3卷，水溝眼2個(gè)，每眼裝藥2卷；實(shí)際爆破炮眼個(gè)數(shù)為59個(gè)，循環(huán)裝藥量30.5kg，循環(huán)雷管消耗量59發(fā)。

（3）實(shí)施效果：根據(jù)7月2日早班—5日夜班的試驗(yàn)情況，工作面共掘進(jìn)12個(gè)小班，其中2個(gè)小班因炮眼布置和火工產(chǎn)品的影響造成當(dāng)班工作面無掘進(jìn)進(jìn)尺，其余10個(gè)小班共計(jì)掘進(jìn)進(jìn)尺16m，平均循環(huán)進(jìn)度為1.6m，炮眼利用率92%，平均每米炸藥消耗為23.46kg，平均每米消耗雷管個(gè)數(shù)為45.38發(fā)，單進(jìn)115.2米/月，正規(guī)循環(huán)率80%。

3 現(xiàn)場實(shí)測

（1）單循環(huán)進(jìn)度明顯提高。較原施工方案提高0.45m，炮眼利用率達(dá)至87%。月進(jìn)尺較原提高32.2 m。

（2）火工產(chǎn)品費(fèi)用降低，較原施工方案減少67.7元/米。

（3）爆堆相對(duì)較集中，爆落的矸石基本集中在工作面10m范圍內(nèi)，有利于機(jī)械裝矸，減少對(duì)機(jī)械設(shè)備的損壞。

4 結(jié) 論

（1）此次試驗(yàn)，該礦采用大直徑中空孔角柱形掏槽眼，優(yōu)化了炮眼布置及裝藥結(jié)構(gòu)，特別要在炮眼角度、眼位布置、眼距控制等進(jìn)行重點(diǎn)分析，效果明顯。

（2）采用大直徑中空孔角柱形掏槽眼施工，單循環(huán)進(jìn)度提高明顯，火工產(chǎn)品費(fèi)用降低。

參考文獻(xiàn)

[1]劉剛，井巷工程，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005年.

[2]輪廓爆破專用藥卷及其現(xiàn)場試驗(yàn)，煤炭科學(xué)技術(shù)，1999年（10）.

[3]井巷掘進(jìn)中掏槽方式對(duì)炮眼利用率的影響，煤礦爆破，2001年（04）.

作者簡介：陳建（1971-），男，四川鹽亭人，大學(xué)專科學(xué)歷，現(xiàn)為趙家壩煤礦人力資源科科長。

（作者單位：四川廣旺能源發(fā)展（集團(tuán)）有限責(zé)任公司趙家壩煤礦）