中小斷面巖巷掘進(jìn)爆破工藝優(yōu)化

孔 鵬

(潞安環(huán)能股份公司 漳村煤礦，山西 長治 046032)

巖巷掘進(jìn)爆破技術(shù)在煤礦建設(shè)和生產(chǎn)過程中一直都占據(jù)著非常重要的位置，它直接關(guān)系到整個巖巷的掘進(jìn)速度和巷道成型效果，也是人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。巖巷掘進(jìn)爆破時，由于只有一個自由面，四周巖石存在很大的夾制力，對爆破形成了很大阻力[1-3]，導(dǎo)致在巖巷掘進(jìn)進(jìn)尺方面無法取得突破性的進(jìn)展，使其長期處于較低的水平，嚴(yán)重影響了煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

而解決這一問題的關(guān)鍵是選擇合理的掏槽方式和掏槽參數(shù)，國內(nèi)許多學(xué)者對此進(jìn)行了研究：宗琦等[4]采用底部聚能掏槽和中深孔爆破技術(shù)，使炮眼利用率達(dá)到90%以上，大大提高了爆破效果；余永強(qiáng)等[5]采用復(fù)楔形掏槽，在堅硬細(xì)砂巖、灰?guī)r為主的巖體中，將炮眼利用率提高到89%；劉澤等[6]采用中心孔裝藥輔助孔留空的直眼掏槽，將炮眼利用率由64%提高到了91%；單仁亮等[7-8]充分結(jié)合直眼掏槽和斜眼掏槽各自的優(yōu)點(diǎn)提出了準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽技術(shù)新概念，將炮眼利用率提高到90%以上。本文針對漳村煤礦巖巷掘進(jìn)效率低的問題，結(jié)合準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽技術(shù)對原有的爆破方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，取得了初步效果。

1 工程概況

漳村煤礦2603高抽巷地面位于邕子風(fēng)井工業(yè)廣場以南，西北側(cè)有三條高壓線(35 kV侯中線、220 kV漳侯線及220 kV霍侯線)，其余基本為農(nóng)田、植被；2603高抽巷掘進(jìn)區(qū)域地面標(biāo)高約為+980 m。井下位于2603運(yùn)巷以西，南側(cè)為26回風(fēng)巷東西段，東側(cè)和北側(cè)均為未采區(qū)。作為2603工作面回采時的瓦斯抽放專用巷道，主要以石灰?guī)r、砂巖為主，總設(shè)計長度1 189 m。

巷道為毛寬3.9 m、毛高3.3 m、毛斷面12.87 m2的矩形斷面，原爆破方案中炮孔數(shù)34個，槽口間距較大，爆破效率較低；眼深1.5 m，循環(huán)進(jìn)尺最高1.2 m，炮眼利用率約80%，單位炸藥單耗2.33 kg/m3，單位雷管消耗2.58個/m3，一天進(jìn)尺2.4 m，支護(hù)兩排。

2 爆破方案優(yōu)化設(shè)計

2.1 準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽

準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽方式是在現(xiàn)有掏槽方式掏槽機(jī)理及其優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)現(xiàn)場施工特點(diǎn)和經(jīng)驗，采用合理的時間間隔進(jìn)行分層分次掏槽的綜合性掏槽技術(shù)[7]。準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽中所有炮孔采用同等深度，大角度斜眼(近似為直眼)配合中心直眼，采用合理時間間隔進(jìn)行分層分次爆破。準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽圖解如圖1所示。

圖1 準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽圖解

2.2 優(yōu)化后的爆破方案

根據(jù)試驗前期的實際跟班記錄情況得知，使用原方案的炮眼布置進(jìn)行爆破作業(yè)存在較多缺陷，首先是爆破循環(huán)進(jìn)尺達(dá)不到工程要求，一天最多支護(hù)兩排，有時甚至只能支護(hù)一排；其次是巖石拋擲距離遠(yuǎn)，對巷道里的設(shè)備造成一定的威脅，且爆堆比較分散，巖石存在大塊率，這些又造成了出渣困難，耗時較長；再次是巷道成型較差，兩幫存在超挖欠挖現(xiàn)象，頂板也沒有得到很好的控制。針對以上問題，結(jié)合準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽技術(shù)對原有方案進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的爆破方案炮眼布置如圖2所示。各孔裝藥量如表1所示。

圖2 優(yōu)化后的炮眼布置(mm)

本優(yōu)化方案共采用五個段位的雷管，每個段位的雷管其作用各不相同。掏槽眼使用Ⅰ段雷管最先起爆，中間眼使用Ⅱ段雷管，輔助眼采用倒U形連線的Ⅲ段雷管，頂眼采用Ⅳ段雷管，其作用是為兩個頂角眼提供自由面，這樣就解決了受夾制力比較強(qiáng)的頂角眼爆不出來的現(xiàn)象，其余的采用正U形連線的Ⅴ段雷管。填塞方面要特別注意中間眼，中間眼不能全部填實，它的作用一方面是承擔(dān)掏槽眼不能完全爆出的那一部分槽底巖石，另一方面是為掏槽眼提供自由面和補(bǔ)償空間。

2.3 優(yōu)化效果分析

為了驗證優(yōu)化方案的效果，在后續(xù)的巷道掘進(jìn)中進(jìn)行了試驗，經(jīng)過連續(xù)的跟蹤記錄，得到表2所示的現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)。

表2 現(xiàn)場試驗爆破效果

經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后，取得了很好的爆破效果，從試驗前平均眼深為1.4 m，平均進(jìn)尺為1.2 m，炮眼利用率為85%，到試驗時炮孔深度2.0 m，循環(huán)進(jìn)尺平均1.85 m，爆破效率平均90%，掘進(jìn)速度提高到了兩炮三排，較之前的一天兩排有了一定的突破。炮眼利用率比試驗前提高了近5%。巷道成型方面也較之前有了一定的改善，從現(xiàn)場可以觀察出頂板較平整，兩幫齊直，基本無超欠挖現(xiàn)象。巖石大塊率也得到了有效控制，并且爆破后渣石成典型的烏龜背形狀，中間高兩邊低，且主要集中在巷道的中間部位，有利于后期的出矸，說明本優(yōu)化方案采用的掏槽方式取得了理想的效果，達(dá)到了設(shè)計要求。

3 結(jié) 語

采用準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽技術(shù)優(yōu)化的爆破方案能實現(xiàn)較好的爆破效果，炮眼利用率在90%以上，炸藥和雷管單耗分別降低了約26%和30%。循環(huán)進(jìn)尺也從原來的一天兩炮兩排提高到了兩炮三排，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。