总第１９５期 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２７９８．２０１５．１ １．０１９ 深孔爆破扩裂技术在大断面岩巷掘进中的应用 常春锋，张齐飞 （潞安环能股份公司五阳煤矿，山西长治０４６２０５） 摘要：五阳煤矿现有旧采区可采资源濒临枯竭，接替的８Ｏ采区准备工作尤为关键，如何实现大断面岩巷 的快速掘进。直接决定了８０采区准备的快慢。以８０采区辅助运输巷为试点，通过引入大功率岩巷掘进机 组和深孔爆破扩裂技术，经过优化施工工序、劳动组织和检修维护等措施，在大断面岩巷机掘方面实现了 新的提升。 关键词：岩巷掘进；深孔爆破扩裂；掘进效率 中图分类号：ＴＤ２３５．３３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—２７９８（２０１５）１１—００５３—０２ 五阳煤矿８０采区准备巷道布置为“三进两回” 用湿式除尘器： （５条上山），该准备巷道位于井田西侧，倾角为 ３ ｏ５５，＇每条巷道设计平均长度２ ７５０ １１３（其中岩巷长 约１ ２００ ｍ）．位于３号煤层顶板上部，走腰线掘进进 ２） 支护工具：ＭＱＴ一１３０锚杆钻机２台、Ｂ２９０ 气腿式凿岩机１台： ３）通风设备：ＦＢＤＹ一６．０（２×３０ ｋＷ）对旋式 风机２台； 入３号煤层，掘进过程中将穿过Ⅷ砂岩进入Ⅸ砂岩； 巷道瓦斯绝对涌出量０．５ ｍ ／ｍｉｎ；最大涌水量 ２０ ｍ。／ｈ，４） 辅助运输设备：ＤＸ８０型蓄电池单轨吊。 正常涌水量为５ ｍ ／ｈ。 ８Ｏ采区辅助运输巷穿越的岩层较多．巷道掘进 大部分将穿过细粒石英砂岩、石英砂岩、粗粒石英砂 岩，围岩普氏系数厂值在１０以上，在掘进过程中不 但掘进效率低下，而且截齿的损耗也多，同时粉尘浓 ３ 深孔爆破扩裂施工中的参数设计 １） 钻孔直径。钻机选用ＺＤＹ４０００Ｓ型煤矿用 全液压坑道钻机，该钻机配备的钻杆直径为６３ ｍｍ， 钻头直径为９４ ｍｍ，钻杆为多段螺纹连接。 ２） 钻孔深度。结合钻机实际和多次打设超 前钻探后钻孔轨迹，同时结合现场装药以及坚硬围 岩赋存情况，目前钻孔深度设计为３０ ｍ。 ３） 钻孔个数及布置。采用双眼爆破，爆破眼 按巷道腰线打设（＋３。），深３０ ｍ。同时利用超前探 度高。因此，通过深孔爆破扩裂，使掌子头围岩裂隙 增加、完整性降低，减小机掘截割强度，提高掘进效 率，同时也降低了掘进成本和改善作业环境。 １ ８０采区辅助运输巷支护 巷道断面呈直墙三心拱形断面，宽５．７ ｍ，直墙 高２．５ ｍ，掘进断面为２３ ｍ。。采用锚喷支护。 全断面每排１５根锚杆，排距１ ２００ ｍｍ．问距 ９００ ｍｍ；拱部７根，墙部每侧４根。 钻孔作为辅助炮眼．增加爆破的自由面．最大限度的 增强爆破裂隙。 锚索：每隔一排布置５根，排距２ ４００ ｍｍ，间距 １ ９００ ｍｍ。 ４） 扩裂弹体的形状及其几何尺寸。考虑扩 裂弹与炮孔直径相匹配、与爆破目的相适应、与炸药 生产商提供的数据相吻合，扩裂弹体设计如图１所 示 锚杆规格为Ｄ２２ ｍｍ、Ｌ＝２．４ １１１；锚索规格为 Ｄ１８．９ ｍｍ、Ｌ＝６．３ Ｉｌｌ。 锚杆支护完毕后采用喷浆封闭，混凝土层厚度 为１００ ＩＴｌｌｑｆｌ，强度Ｃ２５。 ８０ ２配套设备情况 １）配套设备：ＥＢＨ一３１５重型岩巷掘进机、桥 图１扩裂弹壳设计（ｒａｍ） ５）装药量的确定。根据扩裂爆破的装药特 点，为保证爆破安全，爆破时避免出现冲炮现象，根 式转载胶带、ＳＪ一８０胶带输送机和ＨＣＮ４００ Ｊ １ａ矿 收稿日期：２０１５ ９－２１ 作者简介：常春锋（１９８０一），男，山西长子人，工程师，从事生产技术管理工作。 ５３ 常春锋等：深孔爆破扩裂技术在大断面岩巷掘进中的应用 第２４卷第１１期 据以往经验，扩裂爆破单个炮孔药柱长度为２４ ｍ， 扩裂弹药包连接个数为６０个，单个炮孔药量为 １２０ ｋｇ，两个炮孔药量总计２４０ ｋｇ。 ６）爆破起爆系统。在以往的深孔爆破中．基 本上都采用了导爆索辅助起爆法，以增强深孔炸药 的起爆效果。但是导爆索起爆法由于装药的不便 利，使得装药时间很长，工作效率低，因此，深孔爆破 在生产单位很难形成实际的生产效率，为了改变这 种现状，我们采用了单点式电雷管起爆系统（单点 并联，多点串联）。 ７） 封孔炮泥填塞长度的确定。炮孔的填塞 长度是根据炮孔直径来确定的，其填塞长度需要大 于炮孔直径的３８～４Ｏ倍。根据药包直径和炮孔直 径的配备关系，孔直径为１２０ ｍｍ左右．因此，炮孔 的填塞长度应大于４．８ ｍ。现场实际选用填塞长度 为６ ｍ ４爆破扩裂应用效果 通过对近几个月的掘进指标统计，８０采区辅助 运输巷掘进时遇到坚固性系数较大的岩石后通过爆 破扩裂掘进各项指标均得到改善，掘进成本也相应 降低，取得了显著的效果。如表１。 表１ 硬岩范围扩裂前后掘进指标对照 １平均日单进３ ５ ２ ，－／ ｎ“ ２ ０．０９ ｏ．１３ ｏ．０４ ３／ ）５ ４２２ ４ ８７５ ５４７ ４／（，，粉尘浓 、１ｍｇ・Ｉｎ Ｊ １１．７５ ４２．５ ６９．２５ ｓ／ ）㈤ ｓｏ ６／ ）１４ ５．９ ８．１ ７ 繁齿ｍ费－１用）６ ３００ ２ ６５５ ３ ６４５ ８扩 墓愿螽济硬岩范围内扩裂后掘进成本节省４ ８７２：Ｔ＿ｒ，／ｍ 从２０１４年１２月开始，我矿在８０采区辅助运输 巷引进“ＥＢＨ３１５重型掘进机配套工艺＋硬岩深孔 爆破扩裂工艺”后．掘进单进不断有新的提高。在 此之前，受岩性限制机掘岩巷掘进进尺最高１ １６ ｉｎ， ２０１４年１２月，在引进深孔爆破扩裂工艺后，月进度 １１８ ｍ：２０１５年３月，月进度达到１２８．４ ｉｎ，考虑到超 ５４ 前钻４ ｄ时间，实际生产时间２７ ｄ．即达到 ４．７６ ｍ／ｄ；２０１５年４月，全月进尺达到１２９．６ ｎｑ，考 虑到超前钻４ ｄ时间．实际生产时间２６ ｄ．即达到 ４．９９ ｍ／ｄ。２０１５年５月，通过配套梭式矿车、优化 施工工艺及安排劳动组织等方法，实现了日进６个 循环（７．２ ＩＴＩ），５月份创最好水平１５３ Ｉｎ。 ５存在问题与改进方向 ５．１深孔扩裂爆破炮眼孔深与精准定向的矛盾关 系 为提高单次扩裂爆破范围．将继续研究更深炮 眼的扩裂爆破。而随着炮眼深度的增加，为防止爆 破破环巷帮或顶板．炮眼的准确定位就显得极其关 键。因此，打设炮眼的钻杆、钻头、钻孔深度、钻孔的 准确度之间的合理关系还有待进一步研究。 ５．２ 扩裂爆破炮眼与超前探钻孔直径的匹配关系 若能利用超前钻探代替爆破扩裂孑Ｌ装药爆破， 那么每次爆破扩裂的时间将缩短，成本进一步降低。 但根据规定，超前探眼直径不能大于７５ ｍｍ，而根据 爆破扩裂设计，爆破炮眼直径需９０ ｍｍ以上。因 此，今后将继续研究如何解决这一矛盾关系，提高超 前探探眼利用率，达到降低爆破成本．提高爆破效率 的目的。 ６结语 １） 硬岩巷道机掘的掘进效率明显提高。通 过对硬岩的深孔扩裂爆破作用，不仅使掘进机掘进 的截割速度加快，而且也减少辅助作业时间，作业的 连续性得到了提高，掘进单进有明显的提高。 ２） 减少了设备损耗及硬件消耗，降低了成 本。通过深孔爆破扩裂后，一方面岩石原始的完整 及致密性受到强力扰动，降低其强度，减少了掘进机 掘进时的截齿消耗量，降低了岩石破碎时的耗能，同 时也使掘进机掘进载荷平稳，降低了整机的震动，延 长了掘进机的使用寿命．节省了维修费用。 ３） 降低了粉尘，改善了工作环境。通过深孔 扩裂爆破对岩石的完整性进行破坏，使其在碾磨、切 削之前就已经形成了较小的碎块，因此，掘进机在掘 进时，其剥落物主要以块状体岩石为主，同时应用机 组湿式除尘器，大大减少了岩石粉尘的产生，改善了 工作环境，保护了工人的健康。 ［责任编辑：王伟瑾］