周慶宏，羅 勇，肖殿才，祁 琦

(1.安徽理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；2.淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 深部煤炭開采與環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 淮南 232001；3.淮南聯(lián)合大學(xué) 智能制造學(xué)院，安徽 淮南 232038)

巖巷工程是井工煤礦開采過程中必不可少的系統(tǒng)工程[1]，其掘進(jìn)效率制約著礦井采場接替和高效生產(chǎn)[2，3]。目前，巖巷掘進(jìn)主要有綜合機(jī)械化施工和炮掘施工兩種方式[4]。因綜合機(jī)械化施工適用范圍有限，受巖石硬度和巷道斷面尺寸影響較大；而炮掘施工對巖石硬度和巷道斷面尺寸適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便靈活，目前被廣泛采用[5，6]，且在未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，炮掘仍然會(huì)是巖巷施工的主要方式[7]。然而炮掘施工工序復(fù)雜，其爆破效果很大程度上取決于爆破參數(shù)[8]。掏槽方式的選擇對爆破循環(huán)進(jìn)尺和矸石塊度具有重大的影響[3，9，10]，周邊眼參數(shù)決定了爆破后巷道的成型質(zhì)量[11，12]，這些都直接或間接地影響掘進(jìn)效率。因此如何優(yōu)化爆破參數(shù)，減少炮眼數(shù)量，改善爆破效果(增加爆破循環(huán)進(jìn)尺、改善巷道周邊成型質(zhì)量)，進(jìn)而提高巖巷掘進(jìn)效率成為巖巷炮掘研究的重點(diǎn)。

針對爆破參數(shù)優(yōu)化方面，許多學(xué)者開展了大量的研究，陳群忠、于天武結(jié)合現(xiàn)場工程條件，分析優(yōu)化了爆破方案，提高了掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果[13，14]；魏垂勝、彌壯壯等針對巷道周邊成型差、超欠挖的問題，在周邊眼裝入切縫藥包，提高了爆破質(zhì)量，解決了巷道成型的問題[15，16]；張淵通、彌壯壯等通過對掏槽技術(shù)的改進(jìn)，降低了矸石塊度，解決了現(xiàn)場大塊矸石多，出矸效率低的問題，減少了出矸時(shí)間和打眼裝藥時(shí)間[17，18]；岳中文等采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和數(shù)值模擬的手段研究了炮孔間距對切縫藥包爆生裂紋擴(kuò)展的影響，得出了不同孔間距條件下孔間爆生裂紋的擴(kuò)展規(guī)律[19]；楊仁樹、宋彥琦等從掏槽眼超深深度的角度研究優(yōu)化了爆破參數(shù)，提出掏槽眼超深深度與炮眼利用率具有較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系，通過研究得出了合理的掏槽眼超深值，并在現(xiàn)場應(yīng)用取得了良好的效果[2，20]；張旭進(jìn)等研究了掘進(jìn)巷道聚能裝藥結(jié)構(gòu)，通過模擬的手段得出聚能結(jié)構(gòu)不僅能降低裝藥量，而且還可提高爆破效果[21]；宋彥琦、郭德勇等采用ANSYS /LS-DYNA模擬分析了聚能爆破作用對煤體的力學(xué)作用過程，揭示了其裂隙擴(kuò)展的機(jī)理，研究得出了聚能效應(yīng)導(dǎo)致聚能方向煤體力學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化的結(jié)論，分析成果在巷道掘進(jìn)淺孔爆破方面進(jìn)行了應(yīng)用[22，23]；朱飛昊等在聚能爆破的空穴效應(yīng)和能量轉(zhuǎn)移原理基礎(chǔ)上建立了聚能爆破的巖石斷裂力學(xué)模型，對比分析了聚能爆破與普通爆破的裂紋起裂及擴(kuò)展規(guī)律，得出聚能爆破與普通爆破形成的粉碎區(qū)以及應(yīng)力峰值的倍數(shù)關(guān)系[24]。從以上研究可以看出，在爆破參數(shù)優(yōu)化方面，針對掏槽形式優(yōu)化和周邊眼爆破方式的研究均較多，但以聚能爆破為基礎(chǔ)，對掏槽形式優(yōu)化，降低炮眼密度的研究較少。本文在上述研究的基礎(chǔ)上，從現(xiàn)場工程現(xiàn)狀分析入手，提出周邊眼采用聚能爆破的方式改善巷道周邊成型，并設(shè)計(jì)了新型聚能裝藥裝置，以此為基礎(chǔ)上調(diào)整了掏槽眼參數(shù)，同時(shí)對炮眼密度進(jìn)行優(yōu)化，確保矸石塊度和循環(huán)進(jìn)尺的前提下，減少打眼時(shí)間，提高巖巷炮掘掘進(jìn)進(jìn)尺效率。

1 炮掘巖巷影響因素及權(quán)重分析

西三11-2煤下部采區(qū)為潘三礦準(zhǔn)備采區(qū)，采區(qū)布置3條系統(tǒng)巷道，分別為西三下部采區(qū)軌道大巷、運(yùn)輸上山和回風(fēng)上山，設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面尺寸均在20 m2左右，由于其服務(wù)年限較長，巷道設(shè)計(jì)施工層位為中粗砂巖、粗砂巖、石英砂巖，采用炮掘方式進(jìn)行施工，錨索網(wǎng)噴支護(hù)。該采區(qū)首采面投產(chǎn)巖巷工程量為6879 m，為了早日實(shí)現(xiàn)采區(qū)投產(chǎn)，現(xiàn)場安排3支隊(duì)伍同時(shí)進(jìn)行施工，但掘進(jìn)效率低，進(jìn)尺緩慢，統(tǒng)計(jì)3條巷道6個(gè)月的進(jìn)尺水平，發(fā)現(xiàn)月平均單進(jìn)僅37～45 m/月，最高掘進(jìn)進(jìn)尺48 m/月，最低掘進(jìn)進(jìn)尺32 m/月。

為了找出進(jìn)尺效率低下的主要影響因素，提高巷道掘進(jìn)效率，現(xiàn)場進(jìn)行了跟班寫實(shí)，記錄了各工序施工時(shí)間和現(xiàn)場實(shí)際情況。同時(shí)為了考察循環(huán)進(jìn)尺效率對施工效率的影響，將實(shí)際進(jìn)尺與正規(guī)循環(huán)進(jìn)尺差值轉(zhuǎn)換為進(jìn)尺時(shí)間，與各工序超出正規(guī)循環(huán)作業(yè)的時(shí)長進(jìn)行相加求出總時(shí)長，每個(gè)影響因素的超出時(shí)長與總時(shí)長的比值作為影響因素百分比，如圖1所示。其中7種影響因素可以分為5個(gè)類型：炮眼密度、矸石塊度、周邊成型、循環(huán)進(jìn)尺和其他。炮眼密度主要是鑿巖時(shí)間，超出正規(guī)循環(huán)作業(yè)時(shí)間31 min，影響因素占比10%，初步分析認(rèn)為由于炮眼數(shù)量多(102個(gè))和巖石硬度大導(dǎo)致；矸石塊度主要是二次破碎時(shí)間，爆破后存在部分大塊矸石，出矸前需進(jìn)行二次破碎，該項(xiàng)超出正規(guī)循環(huán)作業(yè)時(shí)間25 min，影響因素占比8%；周邊成型包括支護(hù)、噴漿和幫頂擴(kuò)刷3種，爆破后巷道周邊成型差，局部超欠挖，欠挖部分需要人工擴(kuò)刷，超挖部分需要噴漿填平，同時(shí)支護(hù)時(shí)超挖部分增加了支護(hù)難度，偶爾出現(xiàn)錨桿施工質(zhì)量不合格需補(bǔ)打的現(xiàn)象，這三種影響因素超出正規(guī)循環(huán)作業(yè)時(shí)間122 min，影響因素合計(jì)占比38%；循環(huán)進(jìn)尺主要是循環(huán)進(jìn)尺效率，正規(guī)循環(huán)進(jìn)尺1.8 m，而實(shí)際進(jìn)尺僅1.6 m，將減少的進(jìn)尺值轉(zhuǎn)化為完成時(shí)正規(guī)循環(huán)需要的時(shí)間(107 min)，影響因素占比34%；其他類型主要包括施工組織和操作技能等，超出正規(guī)循環(huán)作業(yè)時(shí)間30 min，影響因素合計(jì)占比10%。

圖1 炮掘進(jìn)尺影響因素

從以上分析可以看出，該工程條件下掘進(jìn)進(jìn)尺主要影響因素是循環(huán)進(jìn)尺效率和巷道周邊成型。循環(huán)進(jìn)尺的關(guān)鍵在掏槽孔，掏槽孔爆破可為后續(xù)輔助孔爆破過程提供新自由面[2，7]，所以提高循環(huán)進(jìn)尺效率應(yīng)從掏槽方式入手；巷道周邊成型由周邊眼決定，根據(jù)前述可知，聚能爆破技術(shù)可有效改善巷道周邊成型，改善光面爆破效果，其利用聚能材料，控制爆轟產(chǎn)物作用方向和作用效果，對巖體進(jìn)行定向切割，沿切縫方向在炮孔間形成貫通裂隙[25]，增加爆破眼痕率，減少對巷道周邊圍巖的損傷，同時(shí)聚能爆破技術(shù)在保證同等循環(huán)進(jìn)度的情況下還能減少裝藥量，降低炮孔密度[21，26]?；诖颂岢鲆跃勰鼙茷榛A(chǔ)的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)，包括周邊眼設(shè)計(jì)、聚能裝置選型、掏槽形式選擇、炮眼密度優(yōu)化等，以此來解決該條件下炮掘進(jìn)尺低的問題。

2 雙向聚能爆破巖體破裂機(jī)理

爆破是瞬時(shí)完成的，是由沖擊波、應(yīng)力波和爆生氣體在高溫、高壓、高速的環(huán)境下共同作用。炸藥引燃后，在炮孔內(nèi)發(fā)生時(shí)間極短，迅速產(chǎn)生遠(yuǎn)高于巖石強(qiáng)度的沖擊波和應(yīng)力波，炮孔周圍巖石被壓碎，同時(shí)應(yīng)力波衰減，炮孔孔壁產(chǎn)生初始裂紋，形成微破裂區(qū)[27]；而爆生氣體在經(jīng)過多次的反射和透射后，達(dá)到準(zhǔn)靜態(tài)壓力狀態(tài)，在準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力作用下，不斷的楔入裂隙，初始裂紋進(jìn)一步發(fā)展，最終裂隙貫通，巖體破碎脫落。

雙向聚能爆破就是在普通爆破的基礎(chǔ)上，增加具有一定密度和強(qiáng)度的聚能管作為炸藥外殼，在聚能管上設(shè)計(jì)不同角度和形狀的溝槽，利用裝藥結(jié)構(gòu)聚能改變爆破時(shí)應(yīng)力場和爆生氣體對巖體的作用效果，控制巖體裂隙開裂方向，如圖2所示。

l0—初始裂隙長度；lt—裂隙擴(kuò)展長度；l—裂隙總長度；r—炮孔半徑；E—理論炮孔間距；C—聚能槽開口寬度

炸藥爆炸時(shí)，產(chǎn)生的平均爆轟壓力p1為：

式中，ρ0為炸藥密度，kg/m3；D為炸藥的爆速，m/s。

在非聚能方向，爆轟產(chǎn)物直接作用于聚能管內(nèi)表面，由于爆轟產(chǎn)物與聚能管材料的密度和壓縮性差異，爆轟產(chǎn)物被反射回來，形成反射沖擊波，透射波經(jīng)過衰減后，能量也大大減少，作用于炮孔孔壁后產(chǎn)生徑向裂縫的概率降低，同時(shí)非聚能方向反射的應(yīng)力波也向聚能槽方向集中，進(jìn)一步加強(qiáng)了聚能射流的破壞作用[25]。

由于聚能槽的作用，使得聚能和非聚能方向產(chǎn)生壓力差，聚能方向巖體產(chǎn)生了剪切應(yīng)力τ，在沖擊力p1和剪切應(yīng)力τ的共同作用下產(chǎn)生微破裂區(qū)，預(yù)先形成初始裂隙即導(dǎo)向切縫，其長度為l0，此時(shí)巖體受到的主要作用是拉伸，其產(chǎn)生的裂隙為“Ⅰ”型。導(dǎo)向切縫長度l0為[28]：

式中，C為聚能槽開口寬度，m；δ=-0.5π-φ，其中，φ為巖石內(nèi)摩擦角，(°)。

后續(xù)爆生氣體進(jìn)入裂縫，在其準(zhǔn)靜態(tài)壓力作用下，當(dāng)巖體裂紋尖端的斷裂韌度KIC小于準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子KI時(shí)，裂隙繼續(xù)擴(kuò)展，不滿足條件時(shí)即止裂。在聚能槽作用下爆破產(chǎn)生的爆生氣體充滿炮孔時(shí)壓力為[29]：

式中，p2為爆生氣體充滿炮孔時(shí)的壓力，MPa；pk為爆生氣體的臨界壓力，MPa；qL為裝藥集中度，g/cm；d為炮孔直徑，cm。

對于以“Ⅰ”型主導(dǎo)的切縫，在準(zhǔn)靜壓力pr的作用下，裂縫尖端斷裂韌度KIC為：

式中，p為裂縫擴(kuò)展時(shí)切縫尖端所受的壓力，MPa；F為裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子修正系數(shù)；σ為巖體單元速度差引起的環(huán)向拉應(yīng)力，MPa；lt為爆生氣體作用下產(chǎn)生的擴(kuò)展裂縫長度，m。

由巖石斷裂力學(xué)理論可知，裂縫擴(kuò)展的條件為：

pr≥p

(5)

爆生氣體在巖石中逐漸衰減的準(zhǔn)靜壓力pr在厚壁圓桶理論條件下為：

式中，α為應(yīng)力波在巖石中衰減指數(shù)，α=2-μ/(1-μ)；μ為巖石的泊松比。

由于殘余環(huán)向拉應(yīng)力σ遠(yuǎn)小于爆生氣體壓力，可忽略不計(jì)，綜合式(4)—式(6)可得：

炮孔間距E為：

E=2(r+l0+lt)

(8)

由式(7)、式(8)聯(lián)立可得：

因此當(dāng)布置多個(gè)炮孔間距適當(dāng)?shù)碾p向聚能炮孔時(shí)，炮孔間將形成疊加應(yīng)力場，加大炮孔間的拉張應(yīng)力，炮孔間產(chǎn)生的裂隙貫通，形成光滑的預(yù)裂面。

3 雙向聚能爆破技術(shù)

3.1 聚能爆破裝藥裝置

國內(nèi)學(xué)者在進(jìn)行聚能爆破時(shí)聚能管結(jié)構(gòu)大多采用圓形管切縫的形式[12，15，16，19]，也有部分采用聚能槽結(jié)構(gòu)[24，30]，本研究提出了一種新型的聚能管裝置，由五部分組成：聚能管、炸藥、加強(qiáng)藥、連接件和定位塊，如圖3所示。

圖3 線性聚能爆破裝藥結(jié)構(gòu)及其裝置(mm)

1)聚能管采用一種抗靜電阻燃的PVC材料管，截面呈“D”型，故稱D型聚能管，其長軸28 mm，短軸24 mm，壁厚1.5 mm，聚能管槽內(nèi)角距離18 mm，聚能管外角度60°，最大線裝藥密度450 g/m。

2)加強(qiáng)藥就是井下爆破俗稱的“炮頭”，對聚能管注藥是組裝聚能管裝置主要工藝，注藥時(shí)，需要使用風(fēng)包和膠槍兩種設(shè)備。

3)聚能管長度根據(jù)炮孔內(nèi)裝藥長度確定，兩個(gè)聚能管之間通過連接件連接，然后在兩端安裝定位塊用于在炮孔內(nèi)固定。

該聚能裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：①聚能射流性強(qiáng)，導(dǎo)向明顯，沿聚能管軸向兩側(cè)設(shè)計(jì)聚能槽結(jié)構(gòu)，其夾角為60°，槽深3.5 mm，可使孔內(nèi)爆炸能量更好地集中射流至孔壁，形成較深的切縫裂隙；②定位精確，長度調(diào)節(jié)方便，根據(jù)需要截取安裝長度，調(diào)整孔內(nèi)聚能槽方向，使用定位塊固定，操作方便簡潔；③高效破碎，該裝置采用不耦合裝藥形式，與孔壁間有空氣間隔，由于聚能管和聚能槽的作用，不僅減小爆破對周圍巖體的損傷，還可以顯著提高沿聚能方向巖體破碎均勻度；④造價(jià)低，適應(yīng)性強(qiáng)，聚能管采用PVC材質(zhì)制作，材質(zhì)低廉，炸藥采用裝填的形式加入，無需進(jìn)行定制。

3.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.2.1 掏槽方式選擇

那個(gè)時(shí)代的思想家無法解釋這種形狀上的巧合。1620年，英國自然哲學(xué)家弗朗西斯·培根（Francis Bacon）寫道：“匹配的海岸線不僅僅是一種奇觀?！钡?，培根無法提供任何解釋。對這種奇觀的興趣導(dǎo)致了地質(zhì)學(xué)上最令人懷疑的一種觀點(diǎn)——地球膨脹論。

掏槽的目的是產(chǎn)生有效的爆破臨空面，掏槽孔起爆后，產(chǎn)生的槽腔大小以及臨空面情況直接影響后續(xù)輔助眼及周邊眼的爆破效果。原巷道采用的掏槽方式為斜眼楔形掏槽，布置6個(gè)掏槽眼，眼深2.4 m，與巷道軸向夾角75°，槽底的孔距200 mm，爆破時(shí)槽眼易穿孔，而且相鄰槽眼孔口及孔底抵抗線差值過大，導(dǎo)致巖石形成未爆區(qū)，循環(huán)進(jìn)尺效率低。根據(jù)現(xiàn)場直墻半圓拱大斷面以及巖層較堅(jiān)硬的特點(diǎn)，決定采用二階二段掏槽技術(shù)[17，20]，從空間和時(shí)間兩個(gè)角度優(yōu)化掏槽眼爆破效果。

“二階”是空間上的概念，指的是布置兩排對稱的不同深度的掏槽孔，孔底形成臺(tái)階，從空間上劃分出兩個(gè)不同爆破區(qū)域的巖體；“二段”則是指不同的起爆時(shí)間，采用兩段毫秒延期電雷管進(jìn)行起爆，電雷管間隔時(shí)間為30 ms；一階掏槽孔淺，先爆破形成新的自由面，然后起爆較深的二階掏槽孔，在一階掏槽孔爆破的基礎(chǔ)上，二階掏槽孔削弱的巖體的夾持作用，而不同的起爆時(shí)間使掏槽孔產(chǎn)生的應(yīng)力波疊加，進(jìn)一步改善巖石粉碎和拋擲效果，提高掏槽爆破效率。同時(shí)為了防止掏槽孔孔底距離過大在底部形成漏斗形殘余，在爆破斷面中間補(bǔ)打破碎眼。

3.2.2 炮眼參數(shù)設(shè)計(jì)

1)炮眼直徑和深度。巖巷掘進(jìn)中，炮眼直徑一般為38～42 mm，考慮施工巖性、裝藥量和循環(huán)進(jìn)尺等因素，設(shè)計(jì)炮眼直徑為42 mm?，F(xiàn)場采用CMJ2-17型煤礦用全液壓掘進(jìn)鉆車打眼，根據(jù)掏槽方式確定一階掏槽孔深度2 m，二階掏槽孔深度2.6 m，二圈眼及周邊眼深度2.4 m，中間破碎眼深度2.4 m。

2)炮眼間距。嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求組織施工周邊眼，以保障爆破后巷道周邊成型質(zhì)量。根據(jù)瑞典蘭格福爾斯公式，炮眼間距等于10～20倍的炮眼直徑，掏槽眼間距按照400～600 mm布置，破碎眼居中等間距布置，間距650 mm；二圈眼按照斷面進(jìn)行均勻布置；最小抵抗線為600～800 mm；周邊眼采用聚能管爆破，根據(jù)式(9)計(jì)算其炮眼間距，各參數(shù)見表1，計(jì)算結(jié)果如下：

表1 聚能爆破周邊眼間距計(jì)算參數(shù)

E≤0.75m

(10)

為保留一定的富裕系數(shù)，最終確定周邊眼炮孔間距為600 mm或650 mm，現(xiàn)場可根據(jù)圍巖節(jié)理發(fā)育情況確定。

3)炮眼數(shù)量。采用式(11)計(jì)算炮眼數(shù)量N：

N=qShη/ag

(11)

式中，q為炸藥單耗，取2.0 kg/m3[33]；S為巷道掘進(jìn)的斷面面積，取19.5 m2；h為各炮眼的平均裝藥長度，取1.6 m；η為炮眼利用率，取0.95；a為裝藥系數(shù)，取平均值0.65[33]；g為各炮眼平均裝藥量，取1.1 kg。

經(jīng)計(jì)算得N=83。因二階二段復(fù)式楔形掏槽方式，雙聚能爆破技術(shù)，結(jié)合上述炮眼間距設(shè)計(jì)，此巷道炮眼數(shù)目設(shè)計(jì)為75個(gè)左右。

5)炮眼裝藥量。該掘進(jìn)區(qū)段所處層位巖層堅(jiān)固性系數(shù)f=7～11，掘進(jìn)斷面為19.5 m2，采用二階二段掏槽雙向聚能爆破技術(shù)，故單位炸藥消耗量不超過2.0 kg/m3；根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：“炮眼深度超過1 m時(shí)，封泥長度不得小于0.5 m；炮眼深度超過2.5 m時(shí)，封泥長度不得小于1 m?！狈饪讜r(shí)長度確保符合規(guī)定，并保證填塞質(zhì)量；滿足封孔長度的同時(shí)一階掏槽孔(二階掏槽孔)、輔助孔、周邊孔的裝藥系數(shù)分別為70%(60%)、70%、75%。

4 工程應(yīng)用

4.1 工程概況

在潘三礦西三下部采區(qū)回風(fēng)上山進(jìn)行試驗(yàn)，該巷道設(shè)計(jì)長度1072 m，斷面為直墻半圓拱型，掘進(jìn)斷面為寬×高=5400 mm×4200 mm，用于西三11-2煤下部采區(qū)掘進(jìn)及回采期間回風(fēng)，設(shè)計(jì)標(biāo)高為-795～-771 m，服務(wù)年限在30 a以上。掘進(jìn)區(qū)段位于二疊系上統(tǒng)上石盒子組13-1煤及11-2煤之間，揭露的主要巖性為中粗砂巖和石英砂巖，根據(jù)巖層物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，巖石堅(jiān)固性系數(shù)f=9～11，巖層產(chǎn)狀190～8°∠0～6°，水文地質(zhì)條件簡單，以靜貯量為主的頂板砂巖裂隙水為主要充水因素。根據(jù)上述結(jié)果，設(shè)計(jì)炮眼參數(shù)見表2。其中，炸藥為煤礦三級許用水膠炸藥27 mm×350 mm，每卷330 g；雷管為毫秒延期電雷管；采用正向不耦合裝藥方式；炮孔數(shù)量及裝藥量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整，幅度為10%。炮眼布置如圖4所示。

表2 雙向聚能爆破炮眼參數(shù)

圖4 炮眼布置(mm)

4.2 應(yīng)用效果評價(jià)

應(yīng)用雙向聚能爆破技術(shù)后，巷道月掘進(jìn)進(jìn)尺得到有效提升，圍巖損傷量降低，周邊成型控制好，大塊矸石量減少，出矸時(shí)間降低，有效提升了巷道的掘進(jìn)效率。該技術(shù)爆破效果見表3。

表3 爆破效果對比

1)聚能管裝藥可在后方平行作業(yè)，節(jié)省了作業(yè)時(shí)間，同時(shí)裝藥時(shí)只安裝聚能管即可，不需反復(fù)安裝多卷炸藥，封孔時(shí)采用水炮泥，簡化了裝藥和封孔工序，提高了裝藥效率。

2)循環(huán)進(jìn)尺由1.6 m提高到了2.1 m，炮眼利用率由66.7%提高到87.5%，月掘進(jìn)進(jìn)尺81 m，進(jìn)尺效率提高了68.8%；炮眼密度由5.4個(gè)/m2降至3.7個(gè)/m2，炮眼密度降低了31.5%，巷道周邊成型得到有效控制，周邊眼眼痕率由以前的60%提高到了90%。

3)現(xiàn)場爆破后拋矸距離約25 m，為了統(tǒng)計(jì)矸石塊度大小，每隔5 m隨機(jī)選取20塊矸石，對其進(jìn)行測量，取其最大尺寸記錄，統(tǒng)計(jì)矸石數(shù)量共100塊，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，現(xiàn)場爆破后矸石塊度均勻，無大塊矸石(最大矸石塊度為34.7 cm)，不需二次破碎，減少了出矸時(shí)間。

圖5 矸石塊度統(tǒng)計(jì)分析

4)除去錨桿、金屬網(wǎng)等支護(hù)材料共同消耗項(xiàng)，不考慮鉆頭損耗的情況下，單從人工費(fèi)、爆破材料費(fèi)以及噴漿等費(fèi)用測算，采用該項(xiàng)爆破技術(shù)每米巷道可節(jié)約費(fèi)用889.4元。

綜上所述，雙向聚能爆破技術(shù)的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，節(jié)約了爆破費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)尺效率的優(yōu)化，加快了巖巷的掘進(jìn)速度。

5 結(jié) 論

1)根據(jù)現(xiàn)場情況分析得出7種因素影響了現(xiàn)場巖巷進(jìn)尺效率，可分為5個(gè)類型：炮眼密度類、矸石塊度類、周邊成型類、循環(huán)進(jìn)尺類和其他；其中周邊成型類影響程度最大，占比38%，其次為循環(huán)進(jìn)尺類，占比34%，炮眼密度類和其他影響占比均為10%，矸石塊度類影響占比8%。

2)分析提出采用聚能爆破的方式改善巷道周邊成型，掏槽方式優(yōu)化的方法提高循環(huán)進(jìn)度；通過對雙向聚能爆破破巖機(jī)理的分析，對爆破參數(shù)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，包括聚能裝藥裝置、掏槽方式、炮眼布置方式及炮眼密度優(yōu)化等，形成了雙向聚能爆破技術(shù)，以此來解決該條件下炮掘進(jìn)尺低下的問題。

3)現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，雙向聚能爆破技術(shù)效果良好。簡化了裝藥和封孔工序，提高了裝藥效率；改善了巷道周邊成型，提高了炮掘循環(huán)進(jìn)度，月進(jìn)尺顯著提高；爆破后矸石塊度均勻，不需二次破碎，減少了出矸時(shí)間；每米巷道節(jié)約費(fèi)用889.4元，降低了巷道掘進(jìn)費(fèi)用；實(shí)現(xiàn)了進(jìn)尺效率的優(yōu)化，加快了硬巖大斷面巖巷炮掘的施工速度。