1、中深孔反向光面爆破工艺在岩石巷道中的应用1 概述1.1 矿井概况 任楼煤矿设计年产量 150万吨，井田走向长度 9.814km,倾斜宽度1.73.5km，井田面积 43km2，可采储量 128.86Mt。矿井采用一对立井分水平主要石门开拓方式，分煤组布置运输大巷。目前回采的中煤组主要岩石大巷布置在 82煤层底板 1250m 的稳定岩层中，岩石硬度系数一般 f=26，局部地段可达到 8。矿井为高瓦斯矿井，接近煤层的岩巷瓦斯涌出量较大。为了确保矿井 2008年及以后一段时间年产量稳定增长，矿井近两年每月有 78 个岩石掘进工作面进行开拓准备。1.2 岩巷施工现状分析任楼煤矿岩石大巷均采用锚梁网喷支
2、护，巷道断面形状均为直墙半圆拱，采用钻眼爆破法施工，2006 年以前均采用浅孔（1.6m1.8m）正向光面爆破，爆破效果不理想，炮眼利用率偏低（一般 7587.5，平均约为 84） ，并经常出现眼底炸药拒爆现象，火工品消耗量也较高。二水平主要运输大巷断面：B（净宽）H(净高)5.0m4.1m，通常布置炮眼 70个左右，眼深一般 1.6m，使用三级煤矿许用水胶炸药，型号：PT-473型，规格： 35mm350mm，毫秒延期电雷管，全断面分两次起爆，炮眼爆破深度平均不到 1.4m，循环炸药消耗量在 4550，平均 1.78/m 3，炮眼利用率平均不到 85，平均月进度 65m，单进水平较低。 2.
3、爆破方式、爆破参数优化2.1 中深孔反向光面爆破中深孔反向光面爆破是指炮眼眼深在 24m，采用反向装药，反向起爆，周边眼最后起爆的爆破方式。其优点有：2.1.1 炮眼利用率高，有利于提高单进和工效，降低单位炸药消耗量。2.1.2 爆破后巷道成形规整，对围岩结构破坏小，提高了围岩自身的稳定性，既有利于巷道的支护，又增大施工安全系数。2.1.3 由于成形规整，既减少了挖顶刷帮时间，又降低支护材料消耗。针对任楼煤矿岩石巷道围岩条件，若采用“中深孔反向光面爆破技术” ，将较好地解决此前岩巷施工中存在的一系列问题，实现矿井高产高效。2.2 爆破参数确定2.2.1 炮眼深度、孔径查看相关资料和现场调研得知
4、，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、铺设轨道等，单纯的单位工时消耗量基本保持不变，但各种工序转换和各种辅助工序，如交接班、钻眼准备、工作面清整、放炮前撤人撤物、通风排烟、安全检查等单位工时消耗量却随着炮眼深度的增加而明显减少。若使用普通气腿式凿岩机，炮眼深度宜控制在 2.5m以内。因此，我们初步选取炮眼深度 2.0m2.5m，具体深度根据正规循环率及巷道断面尺寸等现场试验确定。炮眼孔径：根据中深孔反向光面爆破相关要求，我们选用直径 27mm的小直径药卷，炮眼孔径采用直径 32mm钻头（原为直径 42mm钻头）钻进。2.2.
5、2 掏槽形式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。根据任楼煤矿巷道断面较大、工人操作水平参差不齐的实际情况，掏槽采用楔式掏槽方式；由于反向爆破要求全断面一次起爆，为了确保掏槽效果，将掏槽眼由原来两排改为三排，且掏槽眼垂直深度比其他炮眼深 200mm。2.2.3 炮眼间距掏槽眼：根据参考资料及实际施工经验，排距取 500mm，眼口间距1400mm，眼底间距 400mm，掏槽角度 78；辅助眼：根据参考资料及任楼煤矿实际岩性，辅助炮眼眼距选取 700mm+，根据岩石硬度进行适当调整；周边眼：采用光爆爆破，根据围岩硬度光爆厚度 400500mm，周边眼
6、眼距根据公式：确定：E=k*w k炮眼密集系数，一般为 0.60.9，岩石坚硬时取大值，反之取小值；w最小抵抗线，一般取 500mm；E周边眼眼距。附：炮眼布置三视图及预想爆破效果（参数）表（以-720 南大巷为例）图 1 炮眼布置三视图表 2.1 预想爆破效果（参数）表表 2.1 预想爆破效果（参数）表2200 2400420022002400140040030078 78 5160516061 55 56 57 58 59 60 62 54 28 29 30 63 53 27 31 64 52 26 15 32 65 51 25 16 14 33 66 50 24 17 8 13 34 6
7、7 49 7 9 68 48 23 18 3 4 12 35 69 47 22 19 2 5 11 36 70 46 21 20 1 6 10 37 7145 44 43 42 41 40 39 38 72500类 眼 眼 眼 角度 每眼 使用 连线 起爆 装药量 雷管 循 环 消 耗 量 别 号 深 水平 竖直 ( ) (发) 方式 顺序掏槽眼 1-6 2.4 7890 1.12 6 炸药种类: 辅助眼 7-9 2.2 9090 0.84 3 串 矿用三级水胶炸药 消耗量: 51.24 辅助眼 10-20 2.2 9090 0.84 11 消耗定额: 1.264 /m3 辅助眼 21-38
8、2.2 9090 0.84 18 联 雷管种类: 底眼眼 38-44 2.2 9087 0.84 7 矿用毫秒延期电雷管 消耗量: 72 发周边眼 45-72 2.2 8888 0.42 28 2.4.4 起爆方式 采用串联连接脚线，全断面一次起爆。2.4.5 装药结构采用反向装药，周边眼较合理的光爆装药结构为径向空气间隙不偶合、单段空气柱装药结构。单段空气柱装药是指周边眼装药后，在装药和炮眼封泥之间留一段空气柱，然后靠近炮眼眼口用炮泥封堵 300mm左右（一般在药卷后面填 3050mm 炮泥对药卷进行固定） 。由于药卷直径小于炮眼直径，构成径向空气间隙，使爆轰冲击因径向空气缓冲而大大衰减其对
9、炮眼孔壁的动压作用；炸药爆炸后，在炮眼内瞬间形成高压冲击波，相邻炮眼高压空气冲击波相互作用，将巷道轮廓线以内的岩石与围岩切断，对围岩结构破坏小，提高围岩的稳定性，巷道成形规整。装药结构参见下图 2、3。2.4.6 装药系数由于任楼煤矿岩石基本上是中硬岩石，以下装药系数均按中硬岩石选取，局部岩石变化较大时进行适当调整。掏槽眼：装药系数取炮眼长度的 6075；辅助眼：装药系数取炮眼长度的 5560；图 2 反向装药结构示意图座底泥 炸药雷管 水炮泥 封口泥 雷管脚线座底泥 炸药雷管 水炮泥 封口泥 雷管脚线空气柱图 3 周边眼反向装药结构示意图周边眼：巷道周边光爆炮眼装药量用装药集中度来控制，所选
10、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，一般取 100180g/m.3安全技术措施除了严格执行原有的常规打眼、爆破措施外，针对中深孔反向光面爆破，施工时增加以下措施：3.1 施工炮眼前必须净底，杜绝打眼时有未处理的瞎炮存在。3.2 打眼前先看好中腰线，根据爆破图表要求画弧、点眼位，按爆破图表所规定方位、深度进行打眼。3.3 装药安全等级为三级的煤矿许用水胶炸药，型号为 PT-473,规格为 27mm400mm，280g/卷。3.4 雷管为矿用 8#毫秒延期电雷管前五段，最后一段的延期时间不得超过130ms，不准跳段使用，相邻两段的间隔时间不得大于 5
11、0ms。3.5 采用反向装药，反向起爆；必须全断面一次起爆，特殊情况下（如处理瞎炮等）需要二次爆破时，必须在二次放炮前，检查工作面风流及凹槽内的瓦斯浓度，当瓦斯浓度小于 1时，才能进行二次装药爆破。3.6 下山施工装炮使用彩带，便于识别瞎炮。4.应用效果、效益分析经过一年多的试验并不断地总结、分析、改进，使中深孔反向光面爆破工艺逐步完善，取得良好效果、效益：炮眼利用率由原来的 84提高到现在的95以上，炸药消耗量也由原来 1.78kg/m3下降到 1.264kg/m3,岩巷单进平均提高了 10.7m/月*头，比原来高 16.5，特别是-720 中五轨道大巷，连续 12个月月单进 90m以上；任
12、楼煤矿 2006年在上半年开拓工程、重点工程严重亏尺的情况下，下半年通过中深孔反向光面爆破的推广应用，不但超额完成任务，还使重点工程超公司计划 400多米。因此，中深孔反向光面爆破具有推广应用价值。5.存在问题分析5.1 为了保证正规循环，必须经常根据围岩硬度、打眼时间对眼深进行适当调整，这对现场作业人员素质要求相对要高。5.2 由于要求一次起爆，对于巷道断面较大时，爆炸威力大，如果炮眼角度掌握不好，有时对巷道支护造成破坏。6.成果推广建议与展望建议扩大推广应用范围，如果能在全矿区推广应用，按每个岩石掘进工作面单进提高 15，则在同等条件下，可以减少约 13的人员投入，这将使岩石巷道单进水平和效益有极大提升。
