中深孔爆破技術(shù)在回風(fēng)石門掘進(jìn)中的應(yīng)用研究

趙 博

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦，山西 古交 030205）

井工開采是中國煤炭開采的主要形式，若要確保井下回采持續(xù)開展，維持采掘平衡至關(guān)重要。中深孔爆破技術(shù)是巖巷掘進(jìn)必不可少的工藝，直接影響著煤礦的開采效率。由于深孔爆破技術(shù)存在一定的復(fù)雜性，所以技術(shù)實(shí)施過程中，容易產(chǎn)生許多問題[1]。因此，技術(shù)人員必須深刻研究深孔爆破技術(shù)，在實(shí)踐中不斷優(yōu)化和改良。以山西馬蘭礦回風(fēng)石門掘進(jìn)為試驗對象，制定了試驗方案，探索了中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用。

1 工程概況

山西馬蘭礦回風(fēng)石門掘進(jìn)巷道主要用于南五采區(qū)通風(fēng)、管路敷設(shè)等需要。該巷道西接軌道、膠帶、回風(fēng)石門一聯(lián)巷，北接回風(fēng)石門里段，南接2 號煤首采面軌道順槽外段，東臨中央集中石門。該巷道施工區(qū)域2 號煤底板發(fā)育厚度不均的砂巖層，砂巖中裂隙相對較發(fā)育但不均一，局部富水性較強(qiáng)，以儲存量為主，補(bǔ)給程度弱，施工巷道含多層厚砂巖，局部賦含砂巖裂隙水，砂巖裂隙水是巷道掘進(jìn)過程中的直接充水水源，砂巖水主要賦存在裂隙發(fā)育的區(qū)域，一般以靜儲量為主?；仫L(fēng)石門掘進(jìn)過程中正常涌水量為7.5 m3/h，預(yù)計最大涌水量為11.9 m3/h。馬蘭礦回風(fēng)石門外段平面布置如圖1。

圖1 馬蘭礦回風(fēng)石門外段平面布置圖

2 試驗方案

（1）爆破掘進(jìn)施工期間，采用YT-7655 風(fēng)錘打進(jìn)尺眼，人工裝藥爆破，風(fēng)鎬輔助掘進(jìn)，耙矸機(jī)配合皮帶機(jī)出貨。

（2）采用普通鉆爆法，采用YT-7655 風(fēng)錘打眼，Ф32 mm 一字型鉆頭，爆破采用Ф27 mm×430 mm（G）三級煤礦許用水膠炸藥T320（高威力），使用毫秒延期電雷管起爆，水炮泥及黃泥做炮泥，煤礦專用起爆器起爆。

（3）頂板穩(wěn)定時，三排一循環(huán)，最大循環(huán)進(jìn)尺2400 mm，最大空頂距為2600 mm，若頂板巖性變差或遇地質(zhì)構(gòu)造則執(zhí)行原規(guī)程規(guī)定。

（4）巷道掘進(jìn)期間，具體爆破施工參照爆破圖表中的炮眼、個數(shù)、角度進(jìn)行打眼，炮眼數(shù)量及個數(shù)根據(jù)巖性可適當(dāng)調(diào)整，如圖2。

（5）施工三排掘進(jìn)施工工藝流程：打放炮眼→掃眼→裝藥→找凈危巖活矸→打臨時支護(hù)孔（孔深200～500 mm）→安裝臨時釬桿→掛錨網(wǎng)→打錨桿支護(hù)→拆除臨時支護(hù)。

圖2 炮眼布置圖

3 中深孔爆破技術(shù)試驗中存在問題

（1）試驗初期，采用2.2～3 m 釬桿打孔，打眼時間由傳統(tǒng)10～12 min/個，升至18～25 min/個，放炮時間推遲，影響工人、放炮員交接班時間。

（2）炮后出現(xiàn)約0.5 m 左右的傘檐，給下一循環(huán)造施工造成安全隱患，現(xiàn)場安監(jiān)員督促支護(hù)，給施工單位正規(guī)循環(huán)帶來被動。

（3）裂隙發(fā)育巖層、下山巷道及0.3 m 以下層狀硬巖，施工中深孔炮眼卡鉆幾率和塌孔問題較高，掃眼、裝藥深度受限制，且封口泥搗實(shí)效果差，放炮期間易穿孔，原采用三級水膠炸藥爆破威力不足，施工2 m 以上炮眼仍放不出1.8 m，且炮眼深度增加后，炮泥使用量增大，間接導(dǎo)致投入人力增加。

（4）巷道巖性差時，循環(huán)進(jìn)度過大易出現(xiàn)頂板片掉，對安全產(chǎn)生影響。

（5）炮掘巷道多為穿層巷道，受揭煤、圍巖條件變化等因素影響較大，中深孔爆破試驗連續(xù)性差，施工隊伍常規(guī)爆破與中深孔爆破尚不能靈活變化。

4 提高爆破質(zhì)量的措施

4.1 安全管理措施

在煤礦掘進(jìn)的深孔爆破工程施工過程中，安全管理是施工核心。由于工程本身具有一定程度的危險，加之各種因素對爆破工程的影響及炸藥本身的威力，極大地提升了爆破施工過程中的危險指數(shù)[2-5]。因此，在煤礦掘進(jìn)中深孔爆破工程施工過程中，要提高對各種爆破原料，如雷管、炸藥、起爆藥及導(dǎo)火索的管理力度，實(shí)現(xiàn)專人專管，在未經(jīng)批準(zhǔn)的情況下，不得私自進(jìn)行各種與其相關(guān)的操作。為了實(shí)現(xiàn)安全管理，在工程施工前，要合理制定施工程序，科學(xué)繪制施工圖紙，建立并完善相關(guān)規(guī)章制度，保證施工過程中各個環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行，設(shè)置懲罰機(jī)制，對一切違規(guī)操作采取積極的管理措施。實(shí)施爆破前，要嚴(yán)格檢查相關(guān)的爆破器材，經(jīng)檢查合格后方可進(jìn)行爆破工作[6]。

4.2 優(yōu)化爆破參數(shù)

根據(jù)斷面巖性優(yōu)化掏槽眼布置，適當(dāng)縮小輔助眼間距，增大掏槽眼裝藥量（3 卷），補(bǔ)打空眼，由常規(guī)礦用三級水膠炸藥改為礦用三級水膠高威炸藥（采用Φ27 mm×430 mm（G）三級煤礦許用水膠炸藥T320 高威力）；雷管位置由外端部調(diào)整至中上部；上臺階進(jìn)尺炮由一次爆破，調(diào)整為一次打眼兩次爆破或兩次打眼兩次爆破。

4.3 優(yōu)化循環(huán)進(jìn)尺量及支護(hù)參數(shù)

頂板穩(wěn)定時，爆破循環(huán)進(jìn)尺為三排，最大空頂距為2.6 m。同時，為減小傘檐長度，根據(jù)爆破出的進(jìn)尺量，靈活調(diào)整錨桿支護(hù)排距為0.8～1 m。若頂板巖性變差或遇地質(zhì)構(gòu)造，則執(zhí)行常規(guī)爆破，最大控頂距1.8 m 或逐排施工，并根據(jù)頂板情況施工超前護(hù)頂錨桿。

優(yōu)化臨時支護(hù)方式，將傳統(tǒng)戴帽點(diǎn)柱調(diào)整為插入山墻的5 根釬桿，節(jié)約臨時支護(hù)時間約20 min。具體是施工拱部炮眼時，以巷中為中心，平均對稱施工5 個大于周邊爆破眼0.3 m 的鉆孔，鉆孔內(nèi)不裝炸藥，炮后找凈危巖活矸，將釬桿插入山墻支護(hù)支撐孔，鋪上錨網(wǎng)，釬桿外端采用雙股8#鐵絲固定在迎頭H 鋼帶上。

4.4 調(diào)整爆破眼深度

根據(jù)圍巖層理和硬度靈活調(diào)整爆眼深度，不再強(qiáng)制要求施工單位使用3 m 釬桿掏槽、輔助眼不低于2.4 m 等相關(guān)規(guī)定。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，施工掏槽孔原則上使用2.6 m 釬桿，孔深不低于2.4 m，爆破輔助孔和周邊孔不低于2.2 m，較大地提高了炮眼作業(yè)時間（2.2 m 炮眼平均耗時12 min，2.6 m 平均耗時18 min，3 m 平均耗時25 min 且夾鉆機(jī)率較大），上臺階循環(huán)進(jìn)尺眼一般80～90 個，可減少打眼作業(yè)時間約2 h。

4.5 采用機(jī)械制作炮泥，減人提效明顯

原人工制作炮泥，占用人員多，制作的炮泥軟，且不能滿足爆破需要，易給爆破帶來安全隱患；引進(jìn)炮泥機(jī)，2 人作業(yè)不足20 min 即可滿足正常爆破需要炮泥，解決了多人作業(yè)仍滿足不了爆破需要的問題。

5 效果分析

經(jīng)過一段時間的磨合和參數(shù)調(diào)整，目前單循環(huán)爆破進(jìn)尺達(dá)2.0～2.2 m，即2 循環(huán)5 排4～4.5 m。經(jīng)統(tǒng)計，中深孔爆破較普通爆破施工炮眼及掃眼時間每循環(huán)延長約1～1.5 h，通過優(yōu)化勞動組織，月循環(huán)次數(shù)與普通月循環(huán)次數(shù)基本保持不變。根據(jù)炮后進(jìn)尺量靈活調(diào)整支護(hù)參數(shù)（0.8～1 m)，確?，F(xiàn)場施工的可操作性，降低了迎頭傘檐片掉風(fēng)險，優(yōu)化簡化了炮掘臨時支護(hù)，現(xiàn)場安全操作性更便捷，節(jié)約了臨時支護(hù)時間。

6 結(jié) 語

在回風(fēng)石門施工中對中深孔爆破技術(shù)進(jìn)行了工業(yè)試驗，中深孔爆破較普通爆破施工炮眼及掃眼時間每循環(huán)延長約1～1.5 h，通過優(yōu)化勞動組織，月循環(huán)次數(shù)與普通月循環(huán)次數(shù)基本保持不變；對于砂巖炮掘巷道上臺階兩次打眼，兩次爆破，中硬度巖石采用一次打眼，兩次爆破，增加自由面，提高爆破效果；根據(jù)炮后進(jìn)尺量靈活調(diào)整支護(hù)參數(shù)（0.8～1 m)，確保現(xiàn)場施工的可操作性，降低了迎頭傘檐片掉風(fēng)險；優(yōu)化簡化了炮掘臨時支護(hù)，現(xiàn)場安全操作性更便捷，節(jié)約了臨時支護(hù)時間；選用了適宜中深孔爆破的礦用水膠炸藥，優(yōu)化了雷管起爆位置，調(diào)整了封泥硬度及長度；單循環(huán)爆破進(jìn)尺達(dá)2.0～2.2 m，即2 循環(huán)5 排4～4.5 m。