岩巷中深孔爆破
中深孔反向光麵爆破工藝在岩石巷道中的應用
1． 概述
1.1礦井概況
任樓煤礦設計年產量150萬噸，井田走向長度9.8～14km,傾斜寬度1.7～3 .5km ，井田麵積 43km2，可采儲量128.86Mt。礦井采用一對立井分水平主要石門開拓方式，分煤組布置運輸大巷。目前回采的中煤組主要岩石大巷布置在82煤層底板12～ 50m 的穩定岩層中，岩石硬度係數一般f=2～6，局部地段可達到8。礦井為高瓦斯礦井，接近煤層的岩巷瓦斯湧出量較大。為了確保礦井2008年及以後一段時間年產量穩定增長，礦井近兩年每月有7～8個岩石掘進工作麵進行開拓準備。
1.2岩巷施工現狀03manbetx
任樓煤礦岩石大巷均采用錨梁網噴支護，巷道斷麵形狀均為直牆半圓拱，采用鑽眼爆破法施工，2006年以前均采用淺孔（ 1.6m ～ 1.8m ）正向光麵爆破，爆破效果不理想，炮眼利用率偏低（一般75～87.5％，平均約為84％），並經常出現眼底炸藥拒爆現象，火工品消耗量也較高。
二水平主要運輸大巷斷麵：B（淨寬）×H(淨高)＝ 5.0m × 4.1m ，通常布置炮眼70個左右，眼深一般 1.6m ，使用三級煤礦許用水膠炸藥，型號：PT--473型，規格：ф35mm × 350mm ，毫秒延期電雷管，全斷麵分兩次起爆，炮眼爆破深度平均不到 1.4m ，循環炸藥消耗量在45～50㎏，平均1.78㎏/m3，炮眼利用率平均不到85％，平均月進度 65m ，單進水平較低。
2.爆破方式、爆破參數優化
2.1 中深孔反向光麵爆破
中深孔反向光麵爆破是指炮眼眼深在2～ 4m ，采用反向裝藥，反向起爆，周邊眼最後起爆的爆破方式。其優點有：
2.1.1炮眼利用率高，有利於提高單進和工效，降低單位炸藥消耗量。
2.1.2爆破後巷道成形規整，對圍岩結構破壞小，提高了圍岩自身的穩定性，既有利於巷道的支護，又增大施工安全係數。
2.1.3由於成形規整，既減少了挖頂刷幫時間，又降低支護材料消耗。
針對任樓煤礦岩石巷道圍岩條件，若采用“中深孔反向光麵爆破技術”，將較好地解決此前岩巷施工中存在的一係列問題，實現礦井高產高效。
2.2爆破參數確定
2.2.1炮眼深度、孔徑
查看相關資料和現場調研得知，當炮眼深度變化時，各主要工序，如鑽眼爆破（包括鑽眼、裝藥、聯線、放炮等）、裝運岩石、臨時支護和永久支護、鋪設軌道等，單純的單位工時消耗量基本保持不變，但各種工序轉換和各種輔助工序，如交接班、鑽眼準備、工作麵清整、放炮前撤人撤物、通風排煙、安全檢查等單位工時消耗量卻隨著炮眼深度的增加而明顯減少。
若使用普通氣腿式鑿岩機，炮眼深度宜控製在 2.5m 以內。因此，我們初步選取炮眼深度 2.0m ～ 2.5m ，具體深度根據正規循環率及巷道斷麵尺寸等現場試驗確定。
炮眼孔徑：根據中深孔反向光麵爆破相關要求，我們選用直徑 27mm 的小直徑藥卷，炮眼孔徑采用直徑 32mm 鑽頭（原為直徑 42mm 鑽頭）鑽進。
2.2.2掏槽形式
決定掘進進尺的關鍵是掏槽爆破。要提高炮眼利用率,就應首先選擇合理的掏槽形式和掏槽參數。根據任樓煤礦巷道斷麵較大、工人操作水平參差不齊的實際情況，掏槽采用楔式掏槽方式；由於反向爆破要求全斷麵一次起爆，為了確保掏槽效果，將掏槽眼由原來兩排改為三排，且掏槽眼垂直深度比其他炮眼深 200mm 。
2.2.3炮眼間距
掏槽眼：根據參考資料及實際施工經驗，排距取 500mm ，眼口間距 1400mm ，眼底間距 400mm ，掏槽角度78°；
輔助眼：根據參考資料及任樓煤礦實際岩性，輔助炮眼眼距選取 700mm+，根據岩石硬度進行適當調整；
周邊眼：采用光爆爆破，根據圍岩硬度光爆厚度400～ 500mm ，周邊眼眼距根據公式：確定：E=k*w
k—炮眼密集係數，一般為0.6～0.9，岩石堅硬時取大值，反之取小值；
w—最小抵抗線，一般取 500mm ；E—周邊眼眼距。
附：炮眼布置三視圖及預想爆破效果（參數）表（以-720南大巷為例）
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2200 |
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2400 |
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1400 |
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400 |
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300 |
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78°78° |
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5160 |
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5160
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61 55 56 57 58 596062 5428293063 53273164 5226153265 512516143366 5024178133467 497968 48231834123569 47221925113670 46212016103771 454443424140393872
500
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圖1炮眼布置三視圖
表2.1預想爆破效果（參數）表
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類眼眼眼角度每眼使用連線起爆 裝藥量雷管循環消耗量 別號深水平豎直(㎏)(發)方式順序
掏槽眼1-62.478°90°1.126Ⅰ 炸藥種類: 輔助眼7-92.290°90°0.843串Ⅱ礦用三級水膠炸藥 消耗量:51.24㎏ 輔助眼10-20 2.290°90°0.8411Ⅲ 消耗定額: 1.264㎏/m3 輔助眼21-38 2.290°90°0.8418Ⅳ 聯雷管種類: 底眼眼38-44 2.290°87°0.847Ⅳ礦用毫秒延期電雷管 消耗量: 72發 周邊眼45-72 2.288°88°0.4228Ⅴ |
2.4.4起爆方式
采用串聯連接腳線，全斷麵一次起爆。
2.4.5裝藥結構
采用反向裝藥，周邊眼較合理的光爆裝藥結構為徑向空氣間隙不偶合、單段空氣柱裝藥結構。
單段空氣柱裝藥是指周邊眼裝藥後，在裝藥和炮眼封泥之間留一段空氣柱，然後靠近炮眼眼口用炮泥封堵 300mm 左右（一般在藥卷後麵填30～ 50mm 炮泥對藥卷進行固定）。
由於藥卷直徑小於炮眼直徑，構成徑向空氣間隙，使爆轟衝擊因徑向空氣緩衝而大大衰減其對炮眼孔壁的動壓作用；炸藥爆炸後，在炮眼內瞬間形成高壓衝擊波，相鄰炮眼高壓空氣衝擊波相互作用，將巷道輪廓線以內的岩石與圍岩切斷，對圍岩結構破壞小，提高圍岩的穩定性，巷道成形規整。裝藥結構參見下圖2、3。
2.4.6裝藥係數
由於任樓煤礦岩石基本上是中硬岩石，以下裝藥係數均按中硬岩石選取，局部岩石變化較大時進行適當調整。
掏槽眼：裝藥係數取炮眼長度的60～75％；
輔助眼：裝藥係數取炮眼長度的55～60％；
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座底泥 |
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炸藥 |
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雷管 |
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水炮泥 |
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封口泥 |
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雷管腳線 |
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座底泥 |
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炸藥 |
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雷管 |
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水炮泥 |
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封口泥 |
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雷管腳線 |
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空氣柱 |
圖3周邊眼反向裝藥結構示意圖
周邊眼：巷道周邊光爆炮眼裝藥量用裝藥集中度來控製，所選裝藥集中度的大小要求爆破後在炮眼周圍的岩石中不產生粉碎性破壞，並能在岩壁上留有眼痕，一般取100～180g/m.
除了嚴格執行原有的常規打眼、爆破措施外，針對中深孔反向光麵爆破，施工時增加以下措施：
3.1施工炮眼前必須淨底，杜絕打眼時有未處理的瞎炮存在。
3.2打眼前先看好中腰線，根據爆破圖表要求畫弧、點眼位，按爆破圖表所規定方位、深度進行打眼。
3.3裝藥安全等級為三級的煤礦許用水膠炸藥，型號為PT-473,規格為ф27mm× 400mm ， 280g/卷。
3.4雷管為礦用8#毫秒延期電雷管前五段，最後一段的延期時間不得超過130ms，不準跳段使用，相鄰兩段的間隔時間不得大於50ms。
3.5采用反向裝藥，反向起爆；必須全斷麵一次起爆，特殊情況下（如處理瞎炮等）需要二次爆破時，必須在二次放炮前，檢查工作麵風流及凹槽內的瓦斯濃度，當瓦斯濃度小於1％時，才能進行二次裝藥爆破。
3.6下山施工裝炮使用彩帶，便於識別瞎炮。
4.應用效果、效益03manbetx
經過一年多的試驗並不斷地總結、03manbetx 、改進，使中深孔反向光麵爆破工藝逐步完善，取得良好效果、效益：炮眼利用率由原來的84％提高到現在的95％以上，炸藥消耗量也由原來 1.78kg/m3下降到 1.264kg/m3,岩巷單進平均提高了 10.7m/月*頭，比原來高16.5％，特別是-720中五軌道大巷，連續12個月月單進 90m 以上；任樓煤礦2006年在上半年開拓工程、重點工程嚴重虧尺的情況下，下半年通過中深孔反向光麵爆破的推廣應用，不但超額完成任務，還使重點工程超公司計劃400多米。因此，中深孔反向光麵爆破具有推廣應用價值。
5.存在問題03manbetx
5.1為了保證正規循環，必須經常根據圍岩硬度、打眼時間對眼深進行適當調整，這對現場作業人員素質要求相對要高。
5.2由於要求一次起爆，對於巷道斷麵較大時，爆炸威力大，如果炮眼角度掌握不好，有時對巷道支護造成破壞。
6.成果推廣建議與展望
建議擴大推廣應用範圍，如果能在全礦區推廣應用，按每個岩石掘進工作麵單進提高15％，則在同等條件下，可以減少約13％的人員投入，這將使岩石巷道單進水平和效益有極大提升。
