短距定向爆破拋擲技術在巖巷快速作業(yè)線掘進中的應用

王新剛

（棗莊礦業(yè)(集團)有限責任公司田陳煤礦，山東 滕州 277500）

隨著巖巷掘進機械化的發(fā)展，以液壓掘進鉆車、挖掘式裝載機為主的機械化作業(yè)線越來越多的應用在掘進工作面中。當巖石硬度系數(shù)較大時，需在爆破前，將設備后退較長距離并進行復雜的保護，但仍不能避免拋擲的矸石崩壞設備，同時部分巖塊拋擲過遠，增加了裝巖工作量。為確保設備完好使用，簡化施工工序，減輕工人勞動強度，研究大斷面硬巖巷道短距定向爆破拋擲尤為重要。

1 實現(xiàn)短距定向拋擲要素分析

通過對爆破拋擲理論分析，結合礦井爆破經(jīng)驗，具體可總結得出，在依據(jù)現(xiàn)場條件選擇合理的用藥量和最小抵抗線后，采取以下手段能較好地實現(xiàn)巖巷爆破短距定向拋擲：

（1）增加掏槽孔數(shù)目，降低掏槽孔高度，適當降低掏槽孔的裝藥量。增加掏槽孔的數(shù)目可以增強掏槽效果，但要適當降低掏槽孔裝藥量，防止爆破產(chǎn)生的巖塊拋擲過遠。巷道爆破產(chǎn)生的破碎巖塊拋擲過程，可以近似看作自由落體運動，適當降低掏槽孔高度也對降低拋擲距離起輔助作用。

（2）增加起爆段數(shù)，減少同段起爆裝藥量。在增加起爆段數(shù)的同時，應適當減小裝藥量，否則隨著增加起爆段數(shù)、減小最小抵抗線，巖體提供的夾支力減小，爆破產(chǎn)生的能量會更多地轉化為拋擲巖塊的動能，增大了巷道爆破產(chǎn)生的巖塊拋擲距離。

（3）隨自由面擴大，減少輔助眼的裝藥量。掏槽孔爆破完成掏槽，形成槽腔，隨后隨著輔助眼依次起爆，自由面不斷擴大，巖體產(chǎn)生的夾制力隨之減小。為避免炸藥爆破產(chǎn)生的能量過多轉化為巖塊的拋擲動能，應適當減小輔助眼裝藥量，以達到控制巖塊拋擲距離的效果。

（4）增強炮泥封堵質量，適當增加炮泥封堵長度，提高炸藥爆破效率。炮泥封填不足時，爆破產(chǎn)生的爆生氣體不能更好地擴張巖石裂隙，破碎的巖塊在爆生氣體還處于高壓狀態(tài)時就拋擲出去，獲得的動能大，拋擲距離遠，且爆破成巷效果不好。

（5）選用直眼掏槽方式，輔助選用空心眼?，F(xiàn)場實際施工證明，直眼掏槽比斜眼掏槽拋擲距離近。相同的裝藥量直眼掏槽相對于斜眼掏槽，在爆破時炸藥爆炸產(chǎn)生的能量更多的作用于深部巖體的裂隙擴張和破碎，爆破產(chǎn)生的巖塊拋擲距離相對更小，但是由于掏槽眼方向垂直于巖壁，爆破后的巖塊很難全部拋擲出槽腔，在中深孔爆破時也會出現(xiàn)瞎炮。因此，在選用直眼掏槽的炮眼布置時，打設空心眼就至關重要了?？招难劭讖揭话愦笥谂谘壑睆剑┕l件允許的話空心眼孔徑大些能更好的為掏槽眼爆破提供增大自由面效果。

（6）選用適當?shù)难b藥量。在巖巷爆破中，炮孔裝藥量直接關系到爆破的成巷效果以及爆破產(chǎn)生巖塊的拋擲距離。在對炮孔裝藥量進行試驗研究時發(fā)現(xiàn)，單個炮孔裝藥量增加，爆破后產(chǎn)生爆破漏斗的體積變化不大，這說明隨著裝藥量的增多，炸藥爆破產(chǎn)生的能量對巖體破壞變化不大，而是有更多的能量作用在了爆破巖塊的拋擲上。

（7）適當?shù)呐谘坶g距。選擇合理的炮眼間距，可以適當減小炮眼裝藥量，避免炸藥爆破產(chǎn)生的多余能量轉化為巖塊的拋擲動能，從而達到減小爆破拋擲距離的作用。

2 巖巷爆破短距定向拋擲實例

為驗證硬巖巷道爆破短距定向拋擲研究效果，田陳煤礦在七二運輸下山進行了大量的爆破試驗，試驗裝藥均采用反向連續(xù)不耦合裝藥。為保證炮眼施工精度，采用CMJ2-17全液壓掘進鉆車施工鉆眼。

如圖1所示布置炮眼，掏槽方式采用直眼掏槽，掏槽眼深2200mm，左右眼距800mm。為保證掏槽眼爆破效果，沿掏槽眼中心線施工3個空心眼，直徑為78mm，打設的空心眼深2400mm。爆破采用一次裝藥，一次起爆的方式。經(jīng)多次試驗后，發(fā)現(xiàn)爆破后矸石的拋擲距離及散射面明顯變小，但偶有瞎炮出現(xiàn)，未能達到設定循環(huán)進尺。繼續(xù)調整裝藥量，改變循環(huán)進尺進行試驗，直至循環(huán)進尺縮小為1.5m時效果明顯，能夠取得較好成巷效果，實現(xiàn)短距定向拋擲需求。機械設備約推后至距迎頭12m加以簡單防護，即可避免設備損壞，但循環(huán)進尺為2.0m時，改變裝藥量仍無法保證成巷效果，且不能對矸石拋擲實現(xiàn)有效控制，制約了巖巷掘進效率，不能滿足生產(chǎn)需求。

圖1 七二運輸下山炮眼布置圖

為解決硬巖巷道中深孔爆破成巷和矸石拋擲效果不理想這一問題，對循環(huán)進尺為2.0m繼續(xù)進行爆破試驗。在3個空心眼內每個裝藥200g，用炮泥封堵，起爆順序在掏槽眼之后與二圈眼、三圈眼同步起爆。經(jīng)試驗，在循環(huán)進尺2.0m時，爆破成巷效果較好，但矸石拋擲距離太遠，對設備威脅較大。多次現(xiàn)場試驗后，只在2號空心眼內裝藥200g進行爆破，起爆順序與二圈眼、三圈眼同步，爆破成巷效果較好，且大大縮短了矸石拋擲距離，保證2.0m循環(huán)進尺的同時，實現(xiàn)了矸石的短距定向拋擲技術。

3 “阻拋孔”減小拋擲距離效果

經(jīng)過對現(xiàn)場施工工藝的改進，七二運輸下山已經(jīng)可以實現(xiàn)循環(huán)進尺2.0m，巷道一次起爆，巖塊拋擲距離控制在10～12m，對現(xiàn)場機械設備危害較小。通過改進施工工藝，創(chuàng)新提出了“阻拋孔”減拋法：在迎頭后打設底眼，少量裝藥，利用底眼爆破產(chǎn)生的爆生氣體與爆轟波降低爆破拋擲巖塊的動能。如圖2所示。

施工完迎頭炮眼后，在距迎頭1.5～2.0m位置處打設幾處底眼，底眼與底板成60°夾角，眼深500～800mm，少量裝藥，起爆順序與周邊眼相同，能更好地降低爆破拋擲距離?！白钂伩住迸c周邊眼同步起爆，“阻拋孔”爆破產(chǎn)生的爆生氣體及爆轟波降低了迎頭爆破后拋擲巖塊的拋擲動能，使爆破后的巖塊堆積更加集中，同時并不阻礙爆破成巷效果?！白钂伩住睌?shù)目、深度、打設角度及裝藥量可以根據(jù)現(xiàn)場條件進行優(yōu)化改變，且“阻拋孔”在底板的爆破，能夠保證巷道高度，平整巷道底板。

圖2 “阻拋孔”示意圖

4 結論

基于拋擲理論分析、爆破機理研究，結合現(xiàn)場試驗的基礎上，確定了田陳煤礦七二運輸下山的爆破方案。采用直眼空心掏槽的炮眼布置方式，實現(xiàn)一次性光面爆破，提高了循環(huán)進尺，達到硬巖巷道爆破短距定向拋擲的效果，配合巖巷快速作業(yè)線使用，發(fā)掘了設備潛力，優(yōu)化了施工工序，實現(xiàn)礦井巖巷炮掘安全生產(chǎn)。