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岩石巷道快速掘进爆破技术研究应用王建志

发表时间：2021/7/26 来源：《基层建设》2021年第14期作者：王建志

[导读] 针对矿井采掘接替紧张的局面，为提岩石巷道的掘进速度，通过对爆破方法优化改造并结合工程现场试验数据分析，采用“双循环爆破法”，打破传统的锚喷巷道每班一茬炮观念

        新汶矿业集团翟镇煤矿山东新泰
        摘要：针对矿井采掘接替紧张的局面，为提岩石巷道的掘进速度，通过对爆破方法优化改造并结合工程现场试验数据分析，采用“双循环爆破法”，打破传统的锚喷巷道每班一茬炮观念，使炮眼利用率提高到95%以上与传统爆破方法相比，每班循环进尺量提高了0.6m左右，在生产中取得了较好的技术经济成果。
        关键词：下山；锚网喷；爆破参数；快速掘进

        1、工程概况
        翟镇煤矿后一13、15层轨道下山设计施工长度361m，15°下坡掘进，施工位于煤15及其顶板中，穿层掘进。巷道自开门逐渐揭露岩性为：煤15老顶粉砂岩，直接顶泥灰岩，直接底粉砂岩。巷道掘进范围内，地层走向255°-185°，底层倾角6°～13°，平均6°左右，基本为单斜构造，地质构造较简单。
        2、施工工艺
        断面采用 “锚网喷”一次支护形式，锚杆间排距为900×900mm。
        巷道爆破后初喷进行临时支护，初喷后采用金属全螺纹钢等强锚杆进行支护，打锚杆挂网后喷网盖网，喷浆厚度不小于50mm，然后进行拉线复喷，使复喷厚度达到设计厚度120mm，喷浆后巷道圆滑无急角。巷道复喷成型距放炮前迎头不大于300mm。
        3、爆破方法
        下山锚喷巷道施工工序复杂，打眼、爆破效率低，掘进速度慢，传统爆破方法采用每班打眼1.2米~1.6米，进尺为1.0米~1.4米，炮眼利用率83%左右，翟镇煤矿技术人员通过对爆破方法的优化和改造与现场实践结合，探究摸索新的爆破方法，研究出全岩锚喷巷道“双循环爆破法”。
        针对下山锚喷巷道掘进“繁”、“低”、“慢”现象，采用“双循环爆破法”，可以实现每班次两个循环爆破作业。
        （1）第一个循环：上部眼深度调整为1.0米，下部眼深度调整为2.0米。循环进度：上部为0.9米，下部为1.8米。第一个循环爆破结束，先执行敲帮问顶制度，摘除危岩悬矸，对第一个循环的迎头上部在空顶区以外进行初喷，上部支护结束后，再少出部分矸石（矸石剩余量以满足施工高度为准），再对巷道两帮进行初喷、支护，结束后，方可进入下一个循环，施工期间严禁留有伞檐施工
        （2）第二个循环：按照上述将第一个循环上部支护结束后，将预留的矸石作为平台，进行第二个循环爆破作业，此时仅打设上部眼，眼深1.0米，循环进度为0.9米。巷道上部进行爆破结束后，先执行敲帮问顶制度，摘除危岩悬矸，对第二个循环的迎头上部在空顶区以外进行初喷，上部支护结束后，进行出矸工作，将两次循环的矸石一并出净，再对巷道出矸后的两帮进行初喷、支护，结束后，方可再进入下一个循环施工，施工期间严禁留有伞檐施工。
        4、爆破参数设计
        巷道掘进中炸药采用水胶炸药（Φ27mm，300g/支，L=400mm），毫秒延期电雷管（1-5#），电雷管每段延时25ms，使用过程中电雷管必须编号（采用厂家编号的雷管）。采用正向装药结构，中深孔分台阶爆破方式。
        ①炮眼深度与角度
        合理确定最佳的打眼深度，对爆破效果具有决定性的作用，而打眼角度对巷道成型起关键性作用，因此通过现场探索确定合理的打眼深度和角度至关重要。
        第一循环下台阶：掏槽眼深度2.2米，角度为75°，辅助眼深度为2.0米，角度确定为75°，底眼深度为2.0米，角度为74°。
        第一循环上台阶与第二循环上台阶：炮眼打眼深度为1.0米，角度与工作面呈75°夹角。
        ②掏槽方式与眼距
        掏槽眼的作用是在工作面上创造第二个自由面，为其他炮眼爆破创造有利条件以达到最佳爆破效果。楔形掏槽由于钻眼技术简单、易于掌握，适应于任何岩性中，故掏槽方式确定为楔形掏槽。根据现场实际生产条件确定掏槽眼间距为500mm，辅助眼间距为500mm~550mm，周边眼间距为500mm，底眼间距500mm~600mm。
        ③装药量
        爆破施工时，第一循环下台阶由于炮眼较深，掏槽眼每孔0.75kg，辅助眼和底眼每孔0.6kg，上台阶炮眼深度较浅周边眼和辅助眼每孔0.3kg。
        第二循环施工时只对上台阶进行爆破，打眼深度为1.0m，每孔装药量0.3kg。

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附爆破说明书：表一、表二

眼号	炮眼名称	眼径 /mm	眼深 /m	眼距 /m	装药量			角度		爆破顺序	封泥长度/m
眼号	炮眼名称	眼径 /mm	眼深 /m	眼距 /m	眼数/个	每孔装药量/kg	总装药量/kg	水平/度	竖直/度	爆破顺序	封泥长度/m
下台阶
1-4	掏槽眼	32	2.2	0.5/1.0	4	0.75	3.0	79	75	1	1.2
5-16	辅助眼	32	2.0	0.5/0.55	12	0.6	7.2	90	75	2	1.2
17-24	底眼	32	2.0	0.5/0.6	8	0.6	4.8	90/87	74	3	1.2
上台阶
25-37	炮眼一	32	1.0	0.45/0.65	13	0.3	3.9	0	75	4	0.6
38-51	周边眼	32	1.0	0.5	14	0.3	4.2	90/87	82	5	0.6
合计					51		23.1

表一：第一循环爆破说明书

眼号	炮眼名称	眼径 /mm	眼深 /m	眼距 /m	装药量			角度		爆破顺序	封泥长度/m
					眼数/个	每孔装药量/kg	总装药量/kg	水平/度	竖直/度
上台阶
1-6	炮眼一	32	1.0	0.45/0.65	6	0.3	1.8	0	75	1	0.6
7-13	炮眼二	32	1.0	0.65	7	0.3	2.1	0	75	2	0.6
14-27	周边眼	32	1.0	0.5	14	0.3	4.2	90/85	82	3	0.6
合计					27		8.1

表二：第二循环爆破说明书

        5、现场实践
        翟镇煤矿后一13、15层轨道下山以15°下坡掘进，巷道1.5米起拱，净宽4.0米，净高3.5米，采用半圆拱断面。施工工艺采用“锚网喷”一次支护形式，设备配套采用扒装机配合皮带排矸，再利用扒装机将矸石装入矿车出矸，生产工序复杂，要求人员配备多，众多因素制约巷道掘进速度。
        爆破采用“双循环爆破法”掘进方式，分两个循环进行爆破作业，第一循环采用全断面分台阶爆破法，下台阶打眼深度比上台阶深1.0米。第二循环只对上台阶进行打眼爆破，深度为1.0米。打眼过程中严格控制炮眼的深度与角度。
        进尺统计：
        根据现场实际爆破进尺统计，“双循环爆破法”与传统爆破法相比，每班进尺均提高0.6米左右，使得下山锚网喷巷道掘进每班进尺突破2.0米。采用新爆破法10个月平均每天进尺与传统爆破法平均每天进尺对比。
        6、结论
        经过现场实践的反复探索，并且采用“双循环爆破法”的成功，得出如下经验与结论。
        （1）、“双循环爆破法”适用于岩性较硬的锚网喷巷道掘进，并且每班进尺比传统爆破法进尺高0.5米以上。
        （2）、“双循环爆破法”的爆破参数设计要根据现场实际情况，确定合理的爆破参数才能达到最佳的爆破效果。
        （3）、通过对爆破方法优化和改造，打破了传统的锚网喷巷道的爆破方法，提高了锚网喷巷道掘进速度。