王 捷

（山西焦煤集團西山煤電東曲礦，山西 太原 030000）

目前，在煤礦巖石巷道掘進施工中深孔爆破是較為有效的方法，為進一步探索高瓦斯條件下超長大斷面巷道快速掘進技術，以東曲礦14241工作面為例，針對巖石巷道爆破效果開展巷道快速掘進技術的研究，確保礦井安全生產，而且可以減少工作面搬家次數(shù)。

1 工程概況

14241工作面位于+540水平14采區(qū)，所采煤層為3號煤，走向長度340m，傾斜長約3000m。3號煤層厚度穩(wěn)定，煤層厚度6.03～7.0m，平均6.52m，全煤含夾矸最厚一層0.1m。該工作面地面標高為903～932m，工作面標高為377～520m。該面屬高瓦斯面，屬不易自燃煤層。

14241高抽巷巖巷部分采用炮掘施工，耙裝機配合皮帶出矸。采用三班作業(yè)，一次打眼一次裝藥一次起爆方式。掘進支護最大控頂距為1300mm，最小控頂距為300mm。

2 影響巖石巷道爆破效果的因素

2.1 掏槽眼布置形式

掏槽眼的布置，直接關系到爆破效果；中心眼與槽眼孔徑相匹配的藥卷直徑對掏槽有重要影響；掏槽眼的直徑及相應采用藥卷的直徑對掏槽效果也有影響。

2.2 炸藥因素

影響爆破效果的因素很多，在炸藥因素中主要是巖石中的縱波速度。巖石彈性波速度與強度密度、彈性模量、孔隙度以及含水率之間有規(guī)律性，能反映巖石的地質結構特征。

2.3 微差起爆與雷管段數(shù)的影響

微差起爆主要是為下一圈炮孔提供第二自由面，微差時間合理與否，直接影響到爆破效果。確定掏槽眼與二次擴槽以及崩落眼與周邊眼之間的時間，前者保證掘進深度，后者可確保斷面輪廓完整。

2.4 丟炮與盲炮

丟炮主要是雷管電阻的問題，即當網(wǎng)路中最大與最小電阻的差值超過0.3Ω時，由于阻差大、阻值小的雷管發(fā)熱小容易丟炮。盲炮的出現(xiàn)原因主要有先爆炮孔的產物對相鄰炮孔的擠壓作用和管道效應。

2.5 掏槽眼的正、反向起爆

無論是正向起爆，還是反向起爆，巖體內的應力分布都是很不均勻的，但若相鄰炮眼分別采用正、反向起爆，就能改善這種狀況。針對高瓦斯礦井爆破安全規(guī)程規(guī)定應采用正向起爆。

3 爆破方案優(yōu)化

3.1 原爆破方案及問題分析

通過現(xiàn)場試驗，對原爆破方案進行了調研，原爆破方案炮眼布置情況如圖1所示，爆破參數(shù)見表1。通過現(xiàn)場應用發(fā)現(xiàn)存在如下問題：

（1）掏槽方式較為單一，只采用了單楔形掏槽的方式，導致炮眼利用率不高，爆破進尺較小；

（2）輔助眼數(shù)量較少，不能有效地擴大槽腔、提供巖石破碎的臨空面和自由面，導致爆破碎石塊度較大，二次破碎時間最多占用2h；

（3）穿越巖層巖性變化較大，以砂巖為主，巖石較硬，炸藥能量不足，導致爆破效果不理想；

（4）當存在破碎帶時，周邊眼眼間距過大，巷道周邊成型不理想，超欠挖現(xiàn)象較為嚴重。

圖1 14212面原方案現(xiàn)場炮眼布置圖

3.2 爆破參數(shù)優(yōu)化

針對上述問題，通過理論計算和工程對比法，對原爆破方案參數(shù)進行了優(yōu)化，對原掏槽眼的間距、深度和角度進行了調整，同時對該工作面巖性較硬、進尺要求較高等問題進行了綜合考慮，提出了如下的爆破優(yōu)化方案。爆破參數(shù)優(yōu)化后的炮眼布置圖詳見圖2，爆破參數(shù)見表2。

表1 原方案爆破參數(shù)

圖2 優(yōu)化后的炮眼布置圖

優(yōu)化后的方案綜合考慮了炸藥單耗、爆破進尺、周邊成型及圍巖穩(wěn)定等主要因素，對解決目前該巷道存在的問題根據(jù)情況可進行選擇。該方案將爆破單循環(huán)進尺增加到1.5m。

表2 方案二爆破參數(shù)

3.3 方案對比分析

從表3數(shù)據(jù)可知，較原方案，優(yōu)化方案增加了1h的打眼時間，但二次破碎節(jié)省了2h，進尺增加了50%，且圍巖穩(wěn)定性得到了改善，炸藥增加了約14kg，增加了110～120元。可以看出，忽略炸藥成本增加的情況下，優(yōu)化方案將爆破單循環(huán)進尺增加了20%～50%，免去了二次破碎巖石的時間，加快了施工速度，且保護了圍巖的穩(wěn)定性。

表3 優(yōu)化方案與原方案對比分析

4 結語

（1）掏槽眼是決定爆破循環(huán)進尺的關鍵因素，當巖石硬度較大時，可采用楔直復合掏槽技術增加超深的中心眼，以輔助掏槽眼把破碎的巖石拋出，為后續(xù)爆破提供較大的臨空面。

（2）輔助眼的數(shù)量不容忽視，輔助眼的作用是為了進一步擴大槽腔，為周邊眼的爆破提供自由面，并且輔助眼對爆破塊度影響顯著，當輔助眼較少時，就會產生塊度較大的問題。

（3）周邊眼爆破建議尺寸不宜過大，應本著多打眼、少裝藥的原則進行施工，這樣才能保證周邊成型效果，減少超欠挖現(xiàn)象。

（4）在忽略炸藥成本增加的情況下，優(yōu)化方案將爆破單循環(huán)進尺增加了20%～50%，免去了二次破碎巖石的時間，加快了施工速度，保護了圍巖的穩(wěn)定性，提高了施工質量。