蔡建華，劉安邦

(湖南辰州礦業(yè)股份有限公司， 湖南 懷化市 419607)

機械掏槽在巷道爆破掘進中的應(yīng)用

蔡建華，劉安邦

(湖南辰州礦業(yè)股份有限公司， 湖南 懷化市 419607)

通過對礦山巷道爆破掘進掏槽方式的分析，將掘進掏槽方式分為爆破掏槽與機械掏槽兩大類。機械掏槽可提高掘進單循環(huán)進尺，解決難爆巖體的掘進效率低的難題。

機械掏槽；爆破掏槽；巷道掘進

1 概 述

掘進工作面上的炮眼按其作用不同可分為掏槽眼、輔助眼和周邊眼，掏槽眼的主要作用是創(chuàng)造第二個爆破自由面，輔助眼的主要作用是擴大爆破孔，周邊眼的主要作用是形成坑道的輪廓，其中掏槽眼又可分為第一段掏槽眼、平行空眼與輔助掏槽眼。

掏槽的作用是形成新的自由面，改變后續(xù)炮眼的最小抵抗線方向和提供補償空間，故巷道掘進爆破的關(guān)鍵技術(shù)在于掏槽，國內(nèi)科技工作者在垂直空眼掏槽、圓形掏槽、不等直徑空眼掏槽等做過諸多探素與研究[1-3]。筆者按第一段起爆掏槽眼最小抵抗線的大小與方向，將掘進掏槽方式分為爆破掏槽與機械掏槽兩大類。

2 爆破掏槽

在掘進當頭第一段掏槽眼周邊不施工或施工少量空心眼，第一段掏槽眼爆破后將炮孔周邊的巖石壓粉拋出形成初始槽(隙)腔，輔助掏槽眼再次爆破擴大槽腔,為后續(xù)炮眼創(chuàng)造新的自由面，其特點是第一段起爆眼旁的空眼數(shù)少。

常見方式可分為以下兩種類[4]：

(1) 垂直掏槽類。掏槽眼相互平行垂直于工作面，常見有螺旋形、棱形、龜裂形、三角形等掏槽方式。

(2) 傾斜掏槽類。掏槽眼與自由面斜交也叫鍥形掏槽，常見有圓鍥形、單層鍥形、多層鍥形等掏槽方式。

3 機械掏槽

3.1 方式分類

在掘進當頭第一段掏槽眼周邊施工一定數(shù)量的平行空心眼，一段掏槽眼起爆后,它與空心眼之間的巖體被壓碎拋出,形成初始槽腔，輔助掏槽眼再次爆破擴大槽腔,為后續(xù)炮眼創(chuàng)造新的自由面，其特點是第一段掏槽眼周邊有一定數(shù)量的平行空眼,所有掏槽眼近似平行。

常見方式可分為以下幾種類型[4]：

(1) 圓形掏槽類。先鉆鑿一個中心裝藥眼，再在其鄰近周邊均勻鉆鑿3～7個平行空眼和在空眼之外鉆鑿輔助掏槽眼，如圖1(a)和圖1(b)所示。

(2) 側(cè)翼掏槽類。先鉆鑿一個裝藥眼，再在其鄰近一則集中鉆鑿2～5個平行空眼，在空眼和第一段起爆槽眼的外圍鉆鑿輔助掏槽眼，如圖1(c)所示。

(3) 不等孔徑掏槽類。巷道淺眼掘進爆破一般采用7655或28鉆機配直徑38 mm的鉆頭，鉆鑿直徑40～42 mm的炮眼，空心眼的直徑可以與炮眼的直徑不同，可大、可小，其辦法是鉆鑿空心眼時直接更換成不同直徑的鉆頭，采用大孔徑空心眼一般是側(cè)翼掏槽排列方式,小孔徑或等孔徑空心眼一般是圓形掏槽排列方式。

3.2 施工要求

(1) 掏槽眼的排列。各掏槽眼均須在巖體中平行掘進，第一段掏槽眼與空心眼的邊距0～100 mm，空心眼與輔助掏槽眼的邊距150～300 mm，各類掏槽眼相互之間的間距應(yīng)對稱近似相等，以確保第一起爆眼、輔助槽眼的各最小抵抗線w的值對稱相等，所有掏槽眼均比輔助眼及周邊眼超深100～150 mm。

(2) 掏槽眼裝藥量與起爆順序。第一段起爆槽眼的裝藥量一般為70%～90%、輔助掏槽眼的裝藥量一般為50%～70%，為提高輔助槽眼炸藥的能量利用率，利于槽腔的進一步形成，設(shè)計多個輔助掏槽眼同段起爆較為合理。

圖1 機械掏槽方式槽眼布置示意

(3) 掏槽眼的變化方式?？昭蹟?shù)量和炮眼間距依據(jù)巖體的可爆性而定，可爆性好,空眼數(shù)量少,炮眼間距大;可爆性差,空眼數(shù)量多,炮眼間距小。在極難爆巖體中掘進時因第一段眼起爆后形成的槽腔有限，為降低輔助掏槽眼的負荷，可帶一個向內(nèi)的微小角度鑿巖(嚴禁孔內(nèi)掘通)。在易爆巖體中掘進時，應(yīng)盡可能的控制空眼數(shù)量和降低鑿巖成本。

3.3 機械掏槽優(yōu)點

(1) 提高準爆率。爆破掏槽第一段起爆眼的w朝向掘進自由面，值大，而機械掏槽第一段起爆眼的w朝向空眼，值小，故機械掏槽第一段眼起爆后生成的槽腔效果好，每次爆破的準爆率高。

(2) 增加單循環(huán)進尺。爆破掏槽第一段起爆眼的w值隨著孔眼深度的增加而增大，而機械掏槽第一段起爆眼的w值不受炮眼深度的制約，理論上單循環(huán)進尺可無限延長，當然無限延長后必然帶來以下要求：鉆孔深度的延長；單響炸藥量的增加。鉆孔深度的延長必須要求優(yōu)化鉆具機械、單響炸藥量的增加必然加大對周邊未爆巖體的損傷造成坑道安全隱患。故一般情況下機械掏槽炮眼深度不宜超過3.5 m，單循環(huán)進尺不超過3 m。

(3) 降低爆破單耗，提高掘進效率。采用機械掏槽后，炮眼深度和單眼裝藥量增加，單個雷管的起爆藥量與單個炮眼炸藥的能量利用率增大，爆破器材的單耗總體上將下降。鑿巖臺班與人工效率、當頭月掘進量等相對提高，當頭掘進的效率將整體提升。

4 兩掏槽方式比較

4.1 爆破掏槽

爆破掏槽類型的第一段掏槽眼的最小抵抗w朝向掘進自由面，第一段掏槽眼垂直掘進面時等于1/2孔深(帶斜度時小于1/2)，其爆破后所產(chǎn)生的槽縫(腔)可作為第二段輔助掏槽眼的補償空間和自由面。

因爆破掏槽類的第一段掏槽眼w值大，起爆后產(chǎn)生的槽腔小，第二段輔助槽眼的起爆條件仍然較差，故掏槽深度淺，槽腔小，效果差。

該掏槽方式掘進爆破效率一般在70%～90%，單循環(huán)進尺低于1.5 m，在難爆、難掘巖層中掘進時效率更低。

4.2 機械掏槽

機械掏槽類型的第一段掏槽眼的最小抵抗線w朝向平行空眼垂直于掘進自由面，w值(數(shù)量等于空眼數(shù))等于第一段起爆槽眼與空心眼的中心距，一般只有0.04～0.15 m，第一段掏槽眼周邊的平行空眼還可損傷其周邊巖體，提高了第一段掏槽眼周邊巖石的可爆性。

因機械掏槽類的第一段起爆槽眼w值小，且其周邊巖石已受損，故第一段起爆槽眼起爆后能破碎其與空心眼之間的巖體，并將其拋出形成初始槽腔，第二段輔助掏槽眼起爆破條件較好，其起爆后能生成一個較大的槽腔，為后續(xù)炮眼創(chuàng)造了第二個自由面和足夠的補償空間，掏槽效果較好。

該掏槽方式掘進爆破效率一般大于90%，單循環(huán)進尺大于2 m，能適應(yīng)在難爆、難掘巖層中掘進。

4.3 機械掏槽應(yīng)用

辰州礦業(yè)沃溪坑口與洪江辰州響溪金銻礦井下采用9眼圓形掏槽,龍山金銻礦與安化渣滓溪銻礦井下采用11眼圓形掏槽,辰州礦業(yè)沃溪坑口18平穿脈施工采用側(cè)翼大空眼掏槽方式掘進小規(guī)格(2.2×2.3 m2)巷道，準爆率高，單循環(huán)進尺可達到2.0～2.5 m。洪江辰州響溪金銻礦、新龍礦業(yè)龍山金銻礦井下每天一次循環(huán)作業(yè)的當頭月進尺可達到60 m以上。

5 結(jié) 論

(1) 機械掘進掏槽方法每掘進循環(huán)需預(yù)先鉆鑿3～7個空眼，空眼數(shù)量的增加必然使鑿巖成本的相對增大，因而在軟巖或單循環(huán)進尺低于1.5 m的當頭掘進中可不考慮采用此方法，而當單循環(huán)進尺大于1.5 m或巖石f系數(shù)大于8時，則首選本方法。

(2) 采用多打平行空眼的方法，人為控制掏槽效果，因其適用范圍廣、效率高，特別是在硬巖中優(yōu)勢明顯，已在國內(nèi)礦山巷道掘進中普遍使用。采用預(yù)先編程、激光制導(dǎo)還可以將該方法應(yīng)用到平巷鑿巖臺車的當頭掘進，其優(yōu)點將更加明顯。

[1] 楊朝禮.關(guān)于巷道掘進中多空孔垂直掏槽方法的探討[J].廣東工業(yè)大學學報,1987(1)：98-103.

[2] 周運順.平巷掘進工作面圓形掏槽法[J].冶金礦山設(shè)計與建設(shè),2002(3)：19-21.

[3] 潘光明.十一眼掏槽爆破法脈外平巷掘進中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2006(1)：73-74.

[4] 汪旭光.爆破設(shè)計與施工[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 2011,5.

2013-09-30)

蔡建華(1966-)，男，湖南益陽人，本科，高級工程師，主要從事采礦工程方面的設(shè)計與研究工作,Email:353234291@qq.com。