張維青

（山西焦煤正興煤業(yè)有限公司，山西 偏關 036400）

一次起爆技術在巖巷施工中的應用

張維青

（山西焦煤正興煤業(yè)有限公司，山西 偏關 036400）

在分析西銘煤礦開掘瓦斯管道巖巷原采用分次爆破造成炮孔布置多、爆破時間長、安全隱患多、爆破效果差等原因的基礎上，針對巷道巖性特性、斷面大小進行炮眼數(shù)目，爆破網(wǎng)絡優(yōu)化與施工研究。著重介紹了巖巷爆破設計與施工，實現(xiàn)了全斷面深孔一次起爆，取得了明顯的經(jīng)濟技術效益。

巖巷；全斷面；深孔；一次起爆技術

1 問題的提出

西銘礦現(xiàn)生產(chǎn)能力為360萬t/a。近年來，為了滿足煤炭市場的需求，礦井煤炭產(chǎn)量在逐年增加，要求礦井每年的巖巷待開掘量也在不斷增加，采掘銜接緊張的矛盾愈來愈突出。因礦井受地質(zhì)及掘進等條件因素影響，施工中存在爆破效率低（循環(huán)放炮時間長）、巷道成形差、支護成本高、施工速度慢等缺點。巖巷掘進單頭月進尺達80m左右。為了解決上述技術難題，從2006年9月開始，由西銘礦與中國礦業(yè)大學（北京）合作，對該礦開掘瓦斯管道巷施工進行攻關研究，在施工設備基本不變的條件下，根據(jù)巷道的巖石特性、斷面大小進行優(yōu)化爆破設計，在保證爆破效率和爆破質(zhì)量的前提下，控制炮眼數(shù)目，對爆破網(wǎng)絡進行優(yōu)化和監(jiān)測，應用準直眼強烈掏槽技術進行了多次試驗，選擇使用合適的起爆器材，實現(xiàn)了2.5 m深孔巖巷全斷面一次爆破，使該面巖巷單頭平均月進提升在128m/月的水平。

2 瓦斯管道巷工程地質(zhì)條件

2.1 巷道技術特征

該巷道是為下組8號、9號煤層瓦斯抽放管道敷設的專用巷道。巷道斷面特征，如表1所示。

表1 巷道特征表

2.2 地質(zhì)條件

巷道穿過的巖石主要有石灰?guī)r、頁巖、7號煤、砂質(zhì)頁巖、細砂巖、3號煤、2號煤和中粗砂巖。試驗段以砂巖和頁巖為主。

巷道所穿及其頂板砂巖均為弱含水層，預計施工中會有少量淋水出現(xiàn)，對施工影響不大。瓦斯狀況為預計瓦斯涌出量0.51m3/min。

3 施工設備配置

根據(jù)巷道快速掘進施工要求，瓦斯管巷道為上山巷道，傾角為14.5°，使用風鉆打眼，為了滿足進度需要，試驗過程中使用2.7 m長釬桿打眼，炮眼深度為2.3 m～2.5 m，巷道掘進斷面13.22 m2。所用設備，如表2所示。

表2 所用設備配置表

4 施工工藝與作業(yè)方式

該巷道為全斷面一次爆破掘進法施工。使用國產(chǎn)手持式YTP23-26型風鉆打眼與配套施工工藝。作業(yè)方式：“一掘一初噴一錨”,“三掘一復噴”。每日三個循環(huán)，每班掘進一個循環(huán)，循環(huán)進尺1.8m，日進尺5.4 m；掘進采用“四六”工作制，施工隊有三個掘進班，一個噴漿班復噴。掘進班包括打錨桿掛網(wǎng)、鉆眼爆破、初噴、扒矸出矸。噴漿班集中噴漿。

5 爆破方案及起爆技術

5.1 掏槽方式

原為斜楔式掏槽方式。綜合考慮多種因素，試驗中采用了準直眼掏槽技術，考慮到由于鑿巖設備的限制，確定炮眼深度控制在2.5 m以下，將斜眼掏槽正常的七十多度傾角提高到八十多度，一段起爆，中間加兩個炮眼，下部裝藥，二段起爆。這種掏槽方式形成的槽腔大，爆破效率高，在保證爆破效率和爆破質(zhì)量的前提下，控制炮眼數(shù)目，為實現(xiàn)全斷面一次起爆創(chuàng)造必要條件。

5.2 爆破方案

本巷道為上山巷道，掘進時穿過了各種不同巖層，應用了準直眼強烈掏槽技術，為了使方案更加具有適用性，我們做了兩種不同巖層情況下的方案：砂巖和頁巖。這樣就可以根據(jù)現(xiàn)場實際狀況，對方案進行適當?shù)恼{(diào)整。炮眼布置圖以及裝藥量表見圖1、圖2、表3、表4。

表3 裝藥量表

圖2 頁巖中炮眼布置圖

圖1 砂巖中炮眼布置圖

表4 裝藥量表

5.3 炮眼裝藥、連線與起爆技術

1）炮眼裝藥：6個主掏槽眼、擴槽眼、崩落眼、底眼炸藥均為6卷/孔，周邊眼2卷/孔，兩個中間副掏槽孔裝卷3/孔，采用正向裝藥。

2）炮眼填塞：每個炮眼使用一支水炮泥，裝于炸藥的外部。掏槽眼、擴槽眼、崩落眼、底眼填塞的炮泥長度要大于0.5 m以上，周邊孔炮泥填塞長度也要大于0.3m。

3）爆破連線起爆：每個掘進循環(huán)所有炮孔雷管均采用大串聯(lián)連接，網(wǎng)路連接好后，母線與起爆器要接牢；起爆時要進行安全檢查并充足起爆器上電后才能進行起爆。

應根據(jù)巖性選取爆破參數(shù)。要根據(jù)巖石硬度確定炮眼裝藥量，以求達到最佳爆破效果，保證安全生產(chǎn)，降低材料消耗。

表5 試驗效果分析表

圖3 瓦斯管道巷炮眼利用率試驗結果

圖4 瓦斯管道巷單位巖體炮眼長度試驗結果

圖5 瓦斯管道巷單位巖體炸藥消耗試驗結果

圖6 瓦斯管道巷單位巖體雷管消耗試驗結果

6 試驗效果分析

試驗前后經(jīng)濟技術指標效果對比：選用單位巖體炮眼長度、炮眼利用率、單位炸藥消耗及單位雷管消耗指標。

瓦斯管道巷試驗效果分析如表5所示，見圖3，圖4，圖5，圖6。

由圖3可見，炮眼利用率較之試驗前均有了較大的提高，而且都保持在90%以上，爆破效果十分可觀；由圖4可見，單位巖體炮眼長度較之試驗前均有降低，反映了工人工作效率的提高；由圖5、6可見，單位炸藥消耗、單位雷管消耗較之試驗前均有了較為顯著的降低，有利于煤礦達到增產(chǎn)提效的目的；綜合以上圖表可以看出，瓦斯管道巷深孔一次爆破試驗方案較好的達到了預期目標，不僅較好的實現(xiàn)了深孔全斷面一次爆破，而且大大提高了爆破效率，優(yōu)化了各項經(jīng)濟技術指標，為煤礦實現(xiàn)“高效益、低成本”快速掘進提供了技術保障。

7 結論

通過準直眼強烈掏槽技術，全斷面爆破參數(shù)優(yōu)化技術，降低了全斷面炮孔數(shù)量；在起爆技術上，對起爆網(wǎng)絡進行監(jiān)測利用高能量安全發(fā)爆器，實現(xiàn)了用3m腳線雷管起爆的深孔全斷面一次爆破，經(jīng)現(xiàn)場應用，取得了良好技術經(jīng)濟效益。該技術與原分次爆破工藝相比具有以下優(yōu)點：

1）炮孔數(shù)量減少。優(yōu)化爆破參數(shù)后，減少了整個斷面的炮孔數(shù)量（大約1/6～1/5），由原來設計的70個孔，減少到51個～55個孔，減少了19個～15個炮孔，節(jié)約了鉆孔時間，大大地減少了爆破作業(yè)時間，并且減少了通風等輔助作業(yè)時間。

2）節(jié)省了放炮時間。優(yōu)化炮孔布置與裝藥量，使循環(huán)放炮時間由原來的2次～3次（80 min）減少到1次（50 min），實現(xiàn)了全斷面一次爆破，減少放爆時間30min。

3）加快了巷道施工速度。由于減少了打眼和放炮時間，并且減少了通風等輔助作業(yè)時間，從而提高了掘進效率，2.5m深孔爆破，循環(huán)進尺達2.25 m～2.40m，循環(huán)進尺比原來提高20%以上。

4）提高了爆破質(zhì)量。減少炮孔裝藥量后，同時少爆破對圍巖的破壞，提高了巷道成型質(zhì)量；改進了爆破網(wǎng)絡，降低了矸石的大塊率，提高了排矸的效率。

5）提高了工作面安全性。應用一次爆破技術，放炮員不再需要在空頂危巖下連線放炮，使巖巷掘進工作更加安全，

6）降低了掘巷成本。優(yōu)化爆破參數(shù)后，減少了循環(huán)斷面炮孔數(shù)量，炸藥、雷管費用和鉆孔成本相應降低。同時也降低了鑿巖機具和材料消耗以及壓風等能量消耗，減少了人工費用，平均單進達128m/月。經(jīng)測算，巷道平均綜合節(jié)約費用200元/m。

[1]劉長友，李新寶.煤炭開采新理論與新技術[M].徐州.中國礦業(yè)大學出版社，2008.

[2]王萬冬，全斷面一次爆破技術在巖巷掘進中的應用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2009，（13）:226.

Application of One Blasting Technology in Rock Roadway Construction

ZHANG Wei-qing
(Zhengxing Coal Co.,Shanxi Coking Coal Group,Pianguan Shanxi036400)

Graded blasting used in gas drainage rock roadway of Ximing mine has caused many problems,including many holes,long time,safety hazards and poor effects.The roadway features,cross-section size,the blasting hole number and network are optimized and studied.The design and construction are focused and one-blasting of full face is realized,which achieved notable economic and technological benefits.

rock roadway;full face;deep hole;one blasting technology

TD235.3

A

1672-5050（2011）03-0063-04

2010-12-07

張維青（1973—），男，山西左權人，本科，助理工程師，主要從事煤礦巷道施工與安全技術管理工作。

徐樹文