提高岩巷爆破速度和质量的若干技术问题

提高岩巷爆破速度和质量的若干技术问题
王俊儒
（龙煤集团鹤岗分公司兴安煤矿，黑龙江鹤岗154102）
摘要该文主要对炮眼深度、掏槽爆破、定向断裂控制爆破等技术问题进行研究，以提高爆破效率、改善爆破效果、增加进尺、保证巷道成型。

关键词炮眼深度作业方式掏槽形式装药量光面爆破
中图分类号TD263．5+8文献标识码C
据相关资料统计，我国煤炭行业岩巷掘进的平均月进尺仅为60m左右。

特别是对于f＞8 10的较为坚硬岩石，其炮眼利用率一般在60 80%。

因此，如何提高爆破效率、改善爆破效果、增加进尺、保证成型，仍是岩巷掘进爆破工作中应解决的主要课题。

1炮眼深度的确定
影响炮眼深度的因素主要有：岩石性质、钻眼机械、循环作业方式、炸药威力等，在选择炮眼深度时应综合考虑。

（1）根据钻眼机械确定：合理的炮眼深度应与钻眼机械相适应，即合理的炮眼深度要保证钻眼时有较高的钻眼速度。

有资料表明：对于普通气腿式凿岩机（如常用的7655型和YT－24型），在相同的凿岩条件下，采用同一根钎子钻眼，每增加1m炮眼，其钻眼速度就下降4 10%，且随着钻眼深度的增加，钻眼速度就会下降得越快。

特别当炮眼深度超过1．5m时，由于钎子重量增加，使克服钎子弹性变形的冲击功增大，排粉难度也增大；其次钎杆与眼壁间摩擦阻力增大，能量消耗增加；再者人工拔钎也相当困难。

随着钻眼深度的增加，钻眼速度的衰减加快，钻凿3．0m的炮眼时，其钻眼速度仅有眼深0．5m时的31%。

因此，使用普通气腿式凿岩机，炮眼深度应控制在2．5m以内。

（2）根据循环作业方式确定：合理的炮眼深度应与循环作业方式相适应，即合理的炮眼深度应能保证每班完成整循环，保证实现正规循环作业。

这样，每班工作任务明确，便于组织和管理，在合理的炮眼深度
*收稿日期：2011－07－06
作者简介：王俊儒（1962－），男，工程师，黑龙江省鹤岗市人1989年毕业于鹤岗工学院采矿专业，现任黑龙江龙煤矿业集团鹤岗分公司兴安煤矿掘进二区区长。

内，力争达到一班多循环或中深孔爆破一班一循环。

（3）根据单位工时消耗确定：据长期研究和现场经验，当炮眼深度变化时，各主要工序，如钻眼爆破（包括钻眼、装药、联线、放炮等）、装运岩石、临时支护和永久支护等，其纯的单位工时消耗量基本保持不变，但各种转换工序和各种辅助工序，如交接班、钻眼准备、工作面清整、放炮前撤人撤物、通风排烟、安全检查等的单位工时消耗量却随着炮眼深度的增加而明显减少。

除此以外，在确定炮眼深度时，还需考虑巷道断面的大小、岩石的坚硬程度、所用炸药的爆炸威力等。

巷道断面小、岩石坚固性高、炮眼底部岩石夹制作用强。

掏槽难度就大；装药直径大、爆炸威力高，就能获得较高的掏槽效果。

2掏槽爆破
决定掘进进尺的关键是掏槽爆破。

要提高炮眼利用率，就应首先选择合理的掏槽形式和掏槽参数。

2．1掏槽形式
在目前浅眼多循环的巷道掘进爆破中，最常用的掏槽形式是直楔形掏槽。

而中深孔爆破时垂直楔形掏槽的应用就受到了巷道断面宽度的限制，多采用直眼掏槽。

直眼掏槽的形式有多种，较为常见的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等多种。

各种掏槽形式的共同特点是，利用数量不等的平行空眼作为首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的膨胀补偿空间。

目前较为有效的中深孔爆破直眼掏槽方式是阶段直眼掏槽和孔内分段直眼掏槽。

前者是将掏槽眼深度分成若干段（多为两段）不同掏槽眼的眼底位于不同的平面上，按由浅入深的顺序分阶段进行掏槽。

后者则是在掏槽装药炮眼内实施上下两分段，分段装药间以一定长度的炮泥相隔，由外向内顺序起爆。

两种直眼掏槽
护控制装置进行快速的数据交换，系统进行智能判断差动保护，实现自动化控制。

参考文献：［1］郑新才、周鑫、王素华等．数字化变电站的GOOSE网络测试，电力系统保护与控制，2009，24（37）．85 89
［2］基于IEC61850的数字化继电保护GOOSE功能测试［J］，电力系统保护与控制，2008，36（7）
方式的掏槽机理是一样的，前分段掏槽（或上分段装修药）爆破后，在应力波和爆轰气体的综合作用下，槽腔内岩石破碎并向工作面方向推移，形成漏斗形槽腔，为后分段掏槽（或下分段装药）创造了一个新自由面，并由此改变了深部岩石所受的夹制作用，使其强度降低，有利于岩石的爆破破碎和运动。

同时还造成下分段岩石中的残余应力和大量的爆生裂隙以增强岩石的可破碎性。

分段间装药微差起爆，也改善了炸药爆炸能量与岩石破碎的匹配关系，使更多的能量用于岩石破裂破碎和更少的能量用于碎块的抛掷。

研究结果表明这两种掏槽方式可增大槽腔体积，提高掏槽深度，抛掷作用小，爆堆集中，利于装岩。

对于坚固性较高（f＞8 10）的坚硬岩石，当巷道断面较大时，除采用以上两种分段直眼掏槽外，直眼和斜眼复合式掏槽（线形和垂直楔形、菱形和垂直楔形复合）也不失为一种较好的掏槽方式。

淮北矿区一煤矿坚硬岩石巷道爆破时就采用了这种双楔形掏槽。

该巷道岩石为粗砂岩，整体性好，致密坚固，无层理，韧性高，极其坚硬难爆。

使用单楔形掏槽或普通角柱形直眼掏槽，2．0m的掏槽炮眼深度，爆破后炮眼的利用率一般在60%以下，个别时候仅有30%左右，而且大块较多，严重影响了掘进速度和巷道成型。

改用双楔形掏槽，两阶槽眼梅花形布置，其中两对一阶掏槽，槽眼深度1．2m，倾角65ʎ；三对二阶掏槽，槽眼深度2．0m，倾角70ʎ；另为增大槽腔内岩石的破碎程度和改善岩石破碎块度，在槽腔中心加打了一个与二阶槽眼同深的炮眼。

取得了较高的掏槽效果，爆破效率基本上在80%以上，平均达86%左右，爆破块度也较为均匀。

2．2掏槽参数
掏槽爆破主要是利用装药爆炸后岩石中产生产破碎破裂作用，因此对于直眼掏槽，要保证槽腔内岩石充分破裂破坏，掏槽炮眼就应布置在破裂区内。

2．3炮眼装药量
据掏槽爆破要求，装药爆后要将槽腔内岩石充分破碎并抛出，因此，装药量较其它炮孔要大，且不同种类的岩石装药量有所变化。

3光面爆破
较好的光面爆破效果是保证巷道路成型规整、减少周边围岩破坏的关键。

岩巷掘进均应采取周边光面爆破技术。

3．1炮眼间距
合理的炮眼间距应保证炮眼间贯通裂隙完全形成。

综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯通裂隙形成过程中的作用。

3．2炮眼密集系数
根据经验，光面爆破炮眼密集系数多取值为0．8 1．0。

通过双孔双自由面爆破模型试验，在综合分析炮眼断裂面的夹带程度、爆破漏斗体积、炮眼利用率等指标的基础上，得出在拱顶部分，光爆炮眼密集系数可以适当增大，但也不宜超过1．2。

3．3装药结构和装药集中度
较合理的光爆装药结构为径向空气间隙不偶合和轴向软垫层不偶合装药。

巷道周边光面炮眼装药量通常按装药集中度来控制。

所选装药集中度的大小要求爆破后在炮眼周围的岩石中不产生粉碎性破坏，并能在岩壁上留有眼痕。

3．4定向断裂爆破
定向断裂控制爆破是利用一些方法首先使炮眼眼壁某部位应力集中而产生径向裂缝同时避免眼壁其他部位产生微裂缝，随后在爆炸应力和爆生气体的共同作用下，径向裂缝持续发展，形成即期的断裂面。

与普通光面爆破相比，其主要的技术特点有：巷道周边成型质量提高，围岩破坏程度降低；眼距加大，周边钻眼工作量减少。

特别是在软岩巷道效果更为明显。

常用的断裂控制爆破方法有两种：（1）在炮眼壁沿纵向切V形槽，当柱状装药爆炸后产生的应力波首先在切槽尖端引起应力集中而开裂，尔后爆炸气体作用使裂缝沿切槽方向延伸，直到与相邻炮眼贯通；（2）利用特殊外壳的药包，爆炸后首先在炮眼壁的某一部位产生初始裂缝，然后在爆生气体作用下裂缝持续扩展，形成定向断裂面。

在巷道爆破中使用最多的是切缝药包。

切缝药包定向断裂控制爆破法是将炸药装在特制的外壳（多为ABS工程塑料）中，通过外壳切缝的导压作用控制眼壁上裂缝产生与扩展。

一般切缝管外径38 40mm，壁厚2 4mm，切缝宽度3 5mm，长度由炮眼深度和装药量来确定。

4结束语
解决好岩巷中深孔光面爆破设计及施工中的若干技术问题，是保证有较高的炮眼利用率、较规整的周边成型、较均匀的爆破块度的技术关键。