中小斷面巖巷爆破工藝優(yōu)化及掘進(jìn)實(shí)踐

張 浩， 朱海軍

（陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司一礦， 山西 陽(yáng)泉 045008）

陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（全文簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)煤）一礦位于山西省陽(yáng)泉市西北部，礦井核定生產(chǎn)能力750萬(wàn)t/a，井田范圍由36組拐點(diǎn)坐標(biāo)圈定，井田平面呈一不規(guī)則的多邊形，井田東西走向長(zhǎng)約14.5 km，南北寬約9.8 km，面積為83.6 126 km2。井田工業(yè)廣場(chǎng)有專(zhuān)線鐵路在陽(yáng)泉車(chē)站與石太線接軌，運(yùn)距10km；工業(yè)廣場(chǎng)北側(cè)緊鄰307國(guó)道線復(fù)線并與太舊高速公路相連。陽(yáng)煤一礦近年來(lái)掘進(jìn)進(jìn)尺超過(guò)32 000 m，其中一半為巖巷，主要為工作面布置的高抽巷和低抽巷。巖巷的增多為礦井的高效掘進(jìn)造成很多障礙，在爆破循環(huán)進(jìn)度和爆破效果上也存在很多問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，積極進(jìn)行了爆破參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化，取得了初步的效果。

1 巷道基本情況

1.1 基本概況

S8208工作面低抽巷地面位于老虎圪梁以南，大西溝以東，北山梁以西，風(fēng)巖梁以北的山梁溝谷地帶，在雨季補(bǔ)給水量充沛。地表無(wú)建筑物，有部分農(nóng)田及山林。井下位于三采區(qū)輔助軌道巷以東，S8207工作面（已采）以西，81106工作面（正在掘進(jìn)）以南，三采區(qū)輔助軌道巷以北。作為S8208工作面回采時(shí)的瓦斯抽放專(zhuān)用巷道。低抽巷是以K2石灰?guī)r中部砂頁(yè)巖掘進(jìn)的全巖巷道，總設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為780 m，巷道服務(wù)年限為3 a。該區(qū)域總體為向斜構(gòu)造，局部地段發(fā)育成為次一級(jí)的向、背斜構(gòu)造。煤層傾角在1°～14°之間。巷道毛寬4.2 m，毛高2.6 m，毛斷面10.92 m2。巷道正前主要巖性為上部60%砂巖和下部40%頁(yè)巖。

1.2 巷道支護(hù)

頂板采用錨桿+錨索+W鋼帶+經(jīng)緯金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，兩幫采用錨桿+經(jīng)緯金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，頂、幫錨桿均使用Φ20 mm×2 000 mm的螺紋鋼錨桿，錨索使用Ф17.8 mm×5 200 mm的鋼絞線。

1）頂錨桿布置。頂錨桿使用Φ20 mm×2 000 mm的螺紋鋼錨桿，每排布置5根，間距為925 mm，排距為900 mm。

2）錨索布置。錨索使用Ф17.8 mm×5 200 mm的鋼絞線，錨索布置在鋼帶和鋼帶中間，第一排正中間布置1根(距幫為2 100 mm），第二排布置2根（距幫為1 150 mm，間距為1 900 mm）。

3）幫錨桿布置。幫錨桿使用Φ20 mm×2 000 mm的螺紋鋼錨桿，每幫每排布置2根，錨桿間距從頂板往下依次為400/1 000/1 100 mm，排距為900 mm。

2 施工工藝

2.1 鉆眼方法及要求

1）鉆眼機(jī)具。鉆眼采用YT-29A型風(fēng)鉆濕式鉆眼，鉆桿為中空六棱鋼鉆桿，鉆頭為Φ43 mm柱齒型鉆頭。

2）鉆眼方法。鉆眼前，必須嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂，清除頂、幫活矸危巖，檢查臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)安全有效，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。嚴(yán)格按爆破圖表進(jìn)行鉆眼，打眼工必須與領(lǐng)釬工協(xié)調(diào)，必須熟悉巷道規(guī)格。炮眼方向、角度、眼深按循環(huán)圖表施工。鉆眼必須是濕式打眼。為確保巷道成型，打眼實(shí)行“定人、定鉆、定眼”崗位責(zé)任制。

2.2 爆破

1）裝藥要求。裝藥結(jié)構(gòu)采用正向裝藥方式。裝藥前用吹眼器將眼內(nèi)巖粉吹盡。裝藥量按爆破說(shuō)明書(shū)規(guī)定，裝藥要在放炮員的指導(dǎo)下進(jìn)行。各炮眼要用炮泥封孔，執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定。

2）裝藥結(jié)構(gòu)示意圖（見(jiàn)圖1）。

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

3）爆破方式及要求。采用毫秒延期電雷管一次打眼、一次裝藥、一次起爆。爆破材料使用煤礦許用的乳化炸藥、毫秒延期電雷管。雷管的腳線由放炮員或放炮員助手配合連接，除放炮員以外的工作人員全部撤出后，然后放炮員親自連接母線。爆破前，必須將工具和設(shè)備、管線撤到安全地點(diǎn)，可靠維護(hù)。放炮撤人距離，直巷不小于150 m并有可靠隱身物；彎巷拐彎后直線距離不小于10 m，且總距離不小于75 m，通往炮區(qū)的各通道口擱可靠專(zhuān)人警戒。必須嚴(yán)格執(zhí)行“三專(zhuān)兩閉鎖”和“雙風(fēng)機(jī)雙電源”，風(fēng)機(jī)必須能自動(dòng)切換，并使用變頻開(kāi)關(guān)。嚴(yán)格落實(shí)“一炮三檢”、“三人聯(lián)鎖”、“放炮停送電”制度，機(jī)電人員經(jīng)常檢查機(jī)電設(shè)備，杜絕“失爆”，實(shí)現(xiàn)“三無(wú)”。

3 原爆破方案

3.1 爆破計(jì)算

巷道毛寬4.2 m，毛高2.6 m，斷面10.92 m2，循環(huán)進(jìn)尺1.8 m，炮眼利用率0.85。

3.1.1 循環(huán)炸藥消耗量。

3.1.2 炮眼數(shù)目

式中：g為單位體積炸藥消耗量，1.6 kg/m2；K為換算系數(shù)，采用乳化炸藥，全巖為1.33；S為巷道掘進(jìn)斷面，10.92 m2；L為循環(huán)進(jìn)尺，1.8m；n為炮眼利用率，取0.85；m為藥卷長(zhǎng)度，取0.2 m；a為炮眼裝藥系數(shù)，取0.4；P為每個(gè)藥卷質(zhì)量，0.2 kg；K0為據(jù)實(shí)際情況炮眼增減數(shù)。

根據(jù)實(shí)際情況，K0取1，炮眼數(shù)目為48個(gè)，雷管消耗為48個(gè)，實(shí)際炸藥消耗量為30 kg。

圖2 原方案炮眼布置圖（mm）

3.2 原方案炮眼布置（見(jiàn)表1）

表1 爆破表

4 優(yōu)化方案

優(yōu)化后炮眼布置（見(jiàn)圖3）。

圖3 優(yōu)化后爆破布置圖（mm）

5 爆破優(yōu)化效果分析

5.1 爆破效果對(duì)比

原爆破方案采用1.8 m，爆破進(jìn)尺為1.3～1.4 m，炮眼利用率73%左右，實(shí)際鉆眼個(gè)數(shù)為40個(gè)左右，裝藥量為24 kg。經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后爆破雷管調(diào)整為4段雷管，炮孔深度增加到2 m。爆破后進(jìn)尺1.7～1.8 m，巷道爆后成型較好，頂板露出完整灰?guī)r，矸石幾乎沒(méi)大塊。兩種爆破方案效果對(duì)比表見(jiàn)下頁(yè)表2。

1）循環(huán)進(jìn)度增加。增加炮眼深度后，爆破循環(huán)進(jìn)度增加到1.6～1.7 m，較原來(lái)增加0.3 m。每日增加進(jìn)尺0.5 m，平均每月增加進(jìn)尺15 m，減少了循環(huán)次數(shù)，增加了有效的工作時(shí)間，工效也得到提高，掘進(jìn)效率較原來(lái)提高15%以上。

2）巷道成型良好。由于增加了一段雷管，及優(yōu)化炮眼布置，爆破能量有利于巷道減少破壞，是巷道周?chē)獗Ч岣撸锏莱诹靠刂圃?00 mm以?xún)?nèi)。巷道的觀感較原來(lái)有明顯提升，頂板平整，兩幫齊直，有力的提高了安全標(biāo)準(zhǔn)化水平。

3）安全環(huán)境得到改善。由于優(yōu)化調(diào)整后，循環(huán)次數(shù)減少，較少了工人做藥、裝藥和爆破的環(huán)節(jié)，提高了現(xiàn)場(chǎng)的安全性。也減少了炮煙的污染，降低了有害氣體對(duì)工人的傷害?，F(xiàn)場(chǎng)無(wú)大矸，工作面矸石可一次性出凈，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到改善。

表2 兩種爆破方案效果對(duì)比表

5.2 目前存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)前期的摸索推廣，低抽巖巷的爆破效果取得了一定的成果，但也存在部分問(wèn)題。主要為工人操作不熟練，定眼、打眼時(shí)間長(zhǎng)。掏槽眼位置不標(biāo)準(zhǔn)，槽眼距離、槽眼角度控制不好。挖掘式裝載機(jī)距離工作面較近，對(duì)炮眼裝藥量有一定的限制。