黃寶龍

(天地科技股份有限公司建井研究院,北京 100013)

目前，鉆爆法施工工藝在半煤巖巷掘進中仍占主導地位，但對于硬度f>8～10的堅硬巖石，其炮眼利用率多為60%～80%[1]。

如何提高爆破效率和改善爆破效果，仍是半煤巖巷掘進爆破工作中應解決的主要課題。眾多學者和工程技術(shù)人員對半煤巖巷爆破掘進的研究取得了長足進展[2-6]，但由于半煤巖巷爆破掘進的特殊性，中深孔爆破效果仍不理想。準直眼掏槽爆破技術(shù)已在多個煤礦巖巷、隧道工程中得到可靠檢驗[7-9]。與巖巷及隧道工程相比，半煤巖巷巖性復雜、斷面小、夾制力大。本文結(jié)合工程實際，首次將準直眼掏槽爆破技術(shù)應用在半煤巖巷掘進，并分析了應用結(jié)果，希望能為類似工程提供參考。

1 準直眼掏槽爆破技術(shù)

半煤巖巷爆破掘進的關(guān)鍵在于掏槽爆破效果。準直眼掏槽爆破技術(shù)充分結(jié)合了直眼掏槽和斜眼掏槽的優(yōu)點，掏槽效果良好。準直眼掏槽爆破技術(shù)的基本形式見圖1。

圖1中，1#～6#炮眼與巷道掌子面的夾角范圍為75～85°，故稱之為準直眼；7#炮眼與8#炮眼為中心輔助直眼；準直眼的排距和中心輔助直眼的間距均為a；準直眼的孔口間距、孔底間距分別為b、B；準直眼與中心輔助直眼的深度基本相同，均為L；準直眼的傾斜角度為θ。

圖1 準直眼掏槽爆破的基本形式Fig.1 Basic form of quasi-parallel cutting blast(資料來源：參考文獻[10])

準直眼中裝Ⅰ段雷管，掏槽炸藥量的絕大部分都填裝在準直眼中。中心輔助直眼中裝Ⅱ段雷管，且僅在眼底填裝少量炸藥。準直眼中的炸藥先起爆，掏槽槽腔中、上部的巖石被破碎并拋擲出，而槽腔底部的巖石被損傷形成大量裂紋。中心輔助直眼中的炸藥后起爆，當其起爆后，槽腔底部的剩余巖石在二次爆破作用下全部破碎并被拋擲出，從而形成體積較大的槽腔。

準直眼掏槽爆破技術(shù)應用在半煤巖巷掘進尚屬首次，與準直眼掏槽爆破技術(shù)在巖巷掘進、隧道開挖等工程中的應用相比，在半煤巖巷中掘進中，可以充分利用煤的強度較低及裂隙較為發(fā)育的特點，將全部掏槽眼盡可能地布置在煤層中，準直眼與掌子面的夾角可以取大值，準直眼的排距和中心輔助直眼的間距可以擴大。此外，第一圈輔助眼與掌子面的夾角可接近90°，其余輔助眼可取90°，從而更有利于形成大體積槽腔。

2 工程概況

晉華宮煤礦大井7-4#層307盤區(qū)西翼皮軌合一巷為半煤巖巷，其設計毛斷面為：寬×高=4.8 m×2.5 m。巷道采取沿7-4#煤層煤底挑頂?shù)木蜻M方式掘進。煤層厚度平均1.36 m，煤層傾角平均2°，煤層硬度f=1，瓦斯絕對涌出量為0.5 m3/min。

煤層的直接頂為灰白色粗砂巖，厚度5.2 m，膠結(jié)堅實。老頂為粉細砂巖，厚度9.2 m。正常涌水量為0.2 m3/min，最大涌水量為0.4 m3/min，上覆7#層、3#層、2#層為小窯破壞區(qū)。

7-4#皮軌合一巷工作面采用7655型氣腿式鑿巖機與P30B耙斗機配套的生產(chǎn)作業(yè)線，巖石堅固系數(shù)較高，巖石的整體性較好，頂板較穩(wěn)定，巖石可爆性較差；用手持式鑿巖機鉆眼，鉆眼比較困難。

該工作面原施工情況：采用孔深1.7 m的淺孔爆破，循環(huán)進尺約1.3 m，炮眼利用率約76%，單位炸藥消耗1.32 kg/m3，單位雷管消耗2.13個/m3，眼痕率約40%，超欠挖嚴重，巷道成型差，掘進速度受到嚴重影響。

3 準直眼掏槽爆破技術(shù)現(xiàn)場應用

經(jīng)現(xiàn)場考察，根據(jù)中深孔爆破理論，利用準直眼掏槽爆破技術(shù)，制定了爆破方案，炮眼布置見圖2。

其他掏槽爆破參數(shù)見表1，其中，炮眼深度2 m，炮眼直徑44 mm，采用煤礦許用三級乳化炸藥，正向裝藥，藥卷直徑35 mm，每支藥卷質(zhì)量為200 g，堵塞長度0.5 m。采用煤礦許用毫秒延期電雷管，串聯(lián)起爆。

現(xiàn)場重復進行了4次應用試驗，結(jié)果見表2。

圖2 炮眼布置圖Fig.2 Layout of blastholes in Jinhuagong coal mine

表1 爆破參數(shù)表Table 1 Cutting blast parameter of the scheme

炮眼名稱炮眼編號眼深/m眼距/mm裝藥量角度孔裝藥量/kg總裝藥量/kg水平/(°)垂直/(°)爆破順序掏槽眼1#～6#2.05001.06.08090Ⅰ中心直眼7#～8#2.05000.40.89090Ⅱ輔助眼9#～12#2.06000.62.48490Ⅲ輔助眼13#～24#2.06500.89.69090Ⅳ周邊眼25#～42#2.05000.814.49090Ⅴ

表2 晉華宮煤礦應用結(jié)果Table 2 Results of application in Jinhuagong coal mine

由表2可知，應用試驗前的循環(huán)進尺約1.3 m，炮眼利用率約76%，而采用準直眼掏槽爆破技術(shù)，循環(huán)進尺平均1.82 m，炮眼利用率平均91%，比應用試驗前提高了15%；應用試驗前單位炸藥消耗為1.32 kg/m3，而采用準直眼掏槽爆破技術(shù)，平均單位炸藥消耗為0.925 kg/m3，比應用試驗前降低了30%；眼痕率得到明顯提高，比應用試驗前提高了41%，巷道成型很好。

4 結(jié) 論

在晉華宮煤礦大井7-4#層307盤區(qū)西翼皮軌合一巷應用準直眼掏槽爆破技術(shù)，獲得了理想的爆破效果。

1) 炮眼利用率平均91%，比應用試驗前提高了15%。

2) 應用試驗前炸藥單耗為1.32 kg/m3，而采用準直眼掏槽爆破技術(shù)平均炸藥單耗為0.925 kg/m3，炸藥消耗量降低了30%。

3) 眼痕率比應用試驗前提高了41%，巷道成型得到明顯改善。

準直眼掏槽爆破技術(shù)作為一種在煤礦巖巷掘進中得到廣泛應用的技術(shù)，希望該技術(shù)能在半煤巖巷掘進中也得到廣泛應用，從而為半煤巖巷掘進提供有力的技術(shù)保障。