CN101738148A

CN101738148A - 一种巷道中深孔光面爆破方法

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Publication number: CN101738148A
Application number: CN 200910311942
Authority: CN
Inventors: 张少波; 高有存; 樊玉泉; 徐长德; 王庆路; 李占成; 吴建生; 宋大军; 李培新; 张立洋; 魏国
Original assignee: BEIXIU COAL MINE OF YANZHOU COAL MINING Co Ltd; NANJING INST COAL SCIENTIFIC GENERAL INST
Current assignee: BEIXIU COAL MINE OF YANZHOU COAL MINING Co Ltd; NANJING INST COAL SCIENTIFIC GENERAL INST
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-21
Also published as: CN101738148B

Abstract

本发明提供一种巷道爆破方法，尤其是一种中深孔光面爆破方法。该方法不仅中深孔光面爆破效果好、便于煤矿井下操作，而且具有更为广泛的适用性。其采用“便捷式能量定向光面爆破技术”和“组合式掏槽爆破技术”。该巷道爆破方法，主要解决光面爆破技术和掏槽爆破技术两项关键技术，在此两项关键技术解决基础上，设置全断面爆破工艺和参数，达到预期的炮眼深度不超过3m的中深孔光面爆破效果。为此，采用“便捷式能量定向光面爆破技术”，在操作简便、成本低廉的条件下实现良好的光面爆破效果；采用斜眼和直眼组合的“组合式掏槽爆破技术”，在中等可爆和难爆岩体中均能达到良好的中深孔爆破效果。

Description

一种巷道中深孔光面爆破方法

技术领域

本发明涉及一种巷道爆破方法，特别是煤矿巷道中深孔光面爆破新方法，尤其涉及一种适于“中等可爆和难爆”岩体巷道的“便捷式能量定向光面爆破技术”和“组合式掏槽爆破技术”相结合形成的一种新型中深孔光面爆破方法。

背景技术

我国煤矿巷道掘进作业中，钻爆作业是主要的掘进方式而且将会持续较长的时期。经多年的实践和发展，我国煤矿爆破技术已在工艺、器材和安全技术方面取得长足进步。但从整体上看，我国煤矿钻爆作业中的光爆效果不稳定、循环进尺较低仍是普遍存在的问题，尤其是在难爆岩体巷道炮掘作业中，上述问题尤其严重。

为取得较好的光面爆破效果，大多数矿井仍采用传统光面爆破技术，即“多打眼、少装药”。传统光面爆破技术效果易受岩体结构变化影响，光爆效果不稳定，而且打眼较多，影响进度。近年来，采用“岩石定向断裂爆破控制装置(专利号为97201153.6)”进行光面爆破，可使炸药能量爆炸后沿炮孔连心方向产生强烈的定向切割作用，弱化炮孔其它方向的爆破作用，因而光面爆破成功率较高。但由于该装置是一种外加ABS聚能管，使用时需将其作为外套套装在成品药卷上，既增加复杂的套药卷工序又增加成本。所以，影响了实际运用。

为实现快速掘进，中深孔光面爆破技术愈来愈受到重视，而且，已有较多的煤矿巷道掘进工程实例。但受到煤矿井下巷道条件和岩石性能的影响较大，只能产生一般原则，具体技术不宜机械套用。如对爆破进尺起决定作用的掏槽爆破技术和效果，随岩石性能改变较大，试验性很强。尤其在“中等可爆和难爆”岩体巷道钻爆作业中，采用单纯的直眼掏槽和斜眼掏槽爆破技术，如“菱形掏槽爆破技术”、“螺旋掏槽爆破技术”、“迈步掏槽爆破技术”、“三角形分阶分段掏槽爆破技术”和“楔形掏槽技术”等，或是因掏槽效果差，或是操作复杂，或是打眼多，均难以取得良好的中深孔爆破效果。

因此，如何在现有凿岩设备和生产技术条件下，提高爆破效率、加快掘进速度，仍是煤矿井下巷道掘进中深孔光爆工作中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种巷道爆破方法，尤其是一种中深孔光面爆破方法。该方法不仅中深孔光面爆破效果好、便于煤矿井下操作，而且具有更为广泛的适用性。

本发明目的是通过如下技术方案予以实现：

该巷道爆破方法，为实现在多种岩体结构条件下的中深孔光面爆破效果，采用“便捷式能量定向光面爆破技术”和“组合式掏槽爆破技术”。

该巷道爆破方法，主要解决光面爆破技术和掏槽爆破技术两项关键技术，在此两项关键技术解决基础上，设置全断面爆破工艺和参数，达到预期的炮眼深度不超过3m的中深孔光面爆破效果。为此，采用“便捷式能量定向光面爆破技术”，在操作简便、成本低廉的条件下实现良好的光面爆破效果；采用斜眼和直眼组合的“组合式掏槽爆破技术”，在中等可爆和难爆岩体中均能达到良好的中深孔爆破效果。

本发明中的“便捷式能量定向光面爆破技术”，包括步骤：首先进行断面炮眼布置和打眼，此时，可根据断面岩石性能将传统光面爆破确定的周边眼眼距增加50～200mm；断面炮眼打好后，除周边眼以外的炮眼装药、堵炮泥的同时，对于拟装周边眼的药卷，事先进行药卷的切缝处理，方法是在周边眼用药卷包装(无论何种药卷包装材料)的对称两侧分别切出沿轴向方向延伸的细缝(宽度为2mm～4mm，长度略比药卷长度短10～20mm)，露出药体；装药时，细缝对准周边眼炮孔连心线方向。根据聚能爆破原理，通过在周边眼用药卷两侧预先切缝释放炸药能量，实现沿炮孔连心方向产生定向切割作用并弱化炮孔其它方向的爆破作用，达到良好的光面爆破效果。与97201153.6号专利相比，虽然该种技术“定向切割”作用受到一部分损失，但由于本方法无需将药卷装入ABS聚能管，简化了操作，提高了作业效率，可受到操作人员的欢迎，同时取消了ABS聚能管，也大大降低了光爆成本，使得该项技术具有广泛推广使用的的生命力。

本发明中的“组合式掏槽爆破技术”为：掏槽眼由一定数量的直眼和斜眼组成，直眼处于掏槽眼组的中心地位，斜眼均匀分布两侧。直眼垂直深度长于斜眼垂直深度(一般长200mm～300mm)，掏槽眼深度不超过3m，更为合理的深度以2.5m为佳。均匀分布直眼两侧的斜眼既可以是单层，也可以是双层。当对称分布的斜眼是单层时，斜眼角度一般为75°～85°，眼口距离中心直眼眼口一般为500mm～700mm，眼底距离中心直眼眼底一般为150mm～300mm，单层排列的斜眼数最少为2个；当对称分布的斜眼是双层时，内层斜眼与自由面的夹角小于或等于外层斜眼与自由面的夹角，内层斜眼的长度可等于、长于或短于外层斜眼，内层斜眼眼口距离中心直眼眼口一般为500mm～700mm，双层斜眼间距在300mm～500mm范围内据试验调整。掏槽眼布置在拱基线以下200mm～400mm处，总面积占拱基线以下掘进断面积的比例为10％～20％左右。

当对称分布的斜眼是单层时，在掏槽眼水平向的两侧，距离300mm～400mm范围内分别布置1个或多个辅助眼；当对称分布的斜眼是双层时，掏槽眼外侧可设或不设辅助眼。

中深孔光面爆破所采用药卷为工业炸药或矿用炸药，尤其是煤矿用乳化炸药或水胶炸药药卷；所述雷管为工业雷管或矿用雷管，尤其是煤矿许用毫秒电雷管。掏槽眼尽量采用大直径药卷，其它炮眼可采用小直径药卷。

本爆破方法主要是通过一种高效、简便的“便捷式能量定向光面爆破技术”和一种适用范围更广的“组合掏槽爆破技术”的联合运用，以及与此配套的工艺和参数的设计，取得了广泛适用于煤矿及其它地下工程的中深孔光面爆破技术。

附图说明

图1为本发明6个掏槽眼的组合式掏槽方法的炮眼布置示意图。

图2为图3所示的组合式掏槽形式结构示意图。

图3为本发明便捷式能量定向药卷(切缝药卷)的剖视图。

图4为切缝药卷的侧视图(图3的左视图)。

图5为本发明8个掏槽眼的组合式掏槽方法的炮眼布置示意图。

图6为图5所示的组合式掏槽形式结构示意图。

图7为一种加强型的双斜眼组合式掏槽形式结构的炮眼布置示意图。

图8为图7所示的双斜眼组合式掏槽形式结构示意图。

图9为另一种加强型的双斜眼组合式掏槽形式结构的炮眼布置示意图。

图10为图9所示的另一种加强型的双斜眼组合式掏槽形式结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

对掘进断面为10.49m²(3.6m×3.3m)、岩体结构为碎裂及碎裂块状结构的岩巷，实施中深孔光面爆破的方式如下。

(1)全断面实施中深孔光面爆破的工艺流程为：准备-点眼-打眼-吹炮眼-装药(同时切缝)-连线-放炮-通风-出渣-锚杆/挂网-循环-喷浆。其中，点眼和打眼可以有部分作业时间平行，装药和切缝可以平行作业。

(2)参见图1、2，采用“组合式掏槽爆破技术”，实现中深孔爆破。

①掏槽形式为直眼和斜眼组合的“组合式掏槽”方式。掏槽眼数为6个，为1～6号眼，1～6号眼构成掏槽眼组。1、2号眼为直眼，3、4、5、6号眼为斜眼，以1、2号眼为中心对称分布3、4、5、6号斜眼。

②1、2号眼垂直间距为400mm，3、4号斜眼垂直间距和5、6号斜眼垂直间距均为800mm；4、5号斜眼和3、6号斜眼水平间距为1200mm，分别与1、2号中心直眼间距为600mm；3、4号斜眼和5、6号斜眼底部间距为300mm，与1、2号中心直眼底部间距均为150mm。在掏槽眼组水平向的两侧，距离350mm布置7、8号两个辅助眼。

③采用￠32mm×200mm×150g乳化炸药药卷，直眼1、2号眼装药7～9卷，3、4、5、6号斜眼装药7～8卷；总装药量为7.5kg。

④1、2号掏槽中心直眼最佳眼深为2.5m，3、4、5、6号掏槽眼深为2.3m。试验证明，在现有的凿岩设备和爆破器材条件下，不宜使得炮眼深度进一步加深，否则会降低炮眼利用率，影响掏槽效果，欲速则不达。

⑤掏槽眼组布置在拱基线以下200mm～400mm处，总面积为0.96m²，占掘进断面积为9.15％。

(3)参见图1、图3、4。采用“便捷式能量定向光面爆破技术”，实现光面爆破。

①28～44号眼为周边眼，周边眼用药卷实施“切缝”处理，即：参见图3、4，在周边眼用药卷100的对称两侧分别切出沿轴向方向延伸的细缝101，细缝处的药卷包装材料切除，露出药体102，即成切缝药卷。装药时，细缝101对准周边眼炮孔连心线方向。细缝101宽度W＝2-3mm，长度L＝140mm。为更为准确和方便，切缝时可采用切缝卡件。

②周边眼距450mm～470mm(拱基线以上，30～42号眼)和500mm～600mm(拱基线以下，28、29、43、44号眼)。

③采用￠27mm×160mm×100g乳化炸药药卷，拱基线以上30～42号周边眼装药2卷，28、29、43、44号拱基线以下周边眼装药3卷。装药后即装入2卷水泡泥，然后采用炮泥“定药”。

(4)参见图1，崩落眼参数：拱基线上部，二圈眼(17～25号眼)间距和最小抵抗线分别为500mm、650mm，三圈眼(10～14号眼)间距和最小抵抗线分别为500mm、650mm。采用￠27mm×160mm×100g乳化炸药药卷，二圈眼(17～25号眼)每孔3卷，三圈眼(10～14号眼)每孔4卷。拱基线下部，崩落眼(15、16、26、27号眼)间距和最小抵抗线500mm、400mm。也采用￠27mm×160mm×100g乳化炸药药卷，每孔装6卷药。底眼(45～51号眼)间距和最小抵抗线均为600mm，与3、6号掏槽眼间距400mm。

(5)参见图1，全断面49～51个炮眼(可取消11、13号眼)，总装药量23.9kg，炸药单耗12.58kg，雷管27发/m。

(6)凿岩机具、起爆方式、炸药性能和安全技术措施。

①使用YTP-26型气腿式凿岩机，2台凿岩机打眼，钻杆长度3.0m，六棱形钢钎。

②反向装药结构。起爆使用MFB-100型发爆器全断面分次起爆，顺序为先掏槽，后辅助，再周边；一次装药、分次起爆；联线方式为串联联线。

③参见图1，全断面分三次爆破，首先爆破1～10号眼和14、47～49号眼，其中1、2号眼采用1段雷管，3～9号眼采用2段雷管起爆，10、14、47～49号眼采用3段雷管起爆；其次爆破15～17号眼、25～27号眼、42～46号眼、50和51号眼，其中15～17号眼、25～27号眼采用1段雷管起爆，28～30号眼、42～44号眼、采用2段雷管起爆，45、46、50、51号眼采用3段雷管起爆；第三次起爆11～13号眼、18～24号眼、31～41号眼，其中11～13号眼采用1段雷管起爆，18～24号眼采用2段雷管起爆，31～41号眼采用3段雷管起爆。

④所使用的￠32mm二级煤矿许用乳化炸药的主要爆炸性能为：爆速5000m/s，殉爆80mm，猛度16mm；￠27mm二级煤矿许用乳化炸药主要爆炸性能为：爆速4700m/s，殉爆30mm，猛度13mm。

⑤安全技术措施执行《煤矿安全规程》以及其它相关的规程。

实施例二：

对掘进断面为13.08m²(4.2m×3.5m)、岩体结构仍然是碎裂及碎裂块状结构的岩体，采用如下方式实施中深孔光面爆破。

(1)工艺流程以及采用的机具、器材和安全技术措施与实施例一相同。

(2)本实施例同样也采用“组合式掏槽爆破技术”和“便捷式能量定向光面爆破技术”来实现中深孔光面爆破效果。不同的是“组合式掏槽爆破”方式和参数、“便捷式能量定向光面爆破技术”参数略有改变，以适应断面扩大后的中深孔光面爆破要求。其要点为：

①断面增大情况下的“组合式掏槽爆破技术”。

参见图5、6，1～8号眼构成掏槽眼组，1、2号为2个直眼，3～8号为6个斜眼，以1、2号2个掏槽直眼为中心对称分布3～8号6个斜眼，每边3个，3、4、5号眼为一边，6、7、8号眼为另一边。

1、2号眼垂直间距为400mm，3号眼和4号眼、4号眼和5号眼两、两垂直间距为400mm，最外沿2斜眼即3号眼和5号眼、6号眼和8号眼的垂直间距为800mm；3号眼和6号眼、4号眼和7号眼、5号眼和8号眼两、两水平间距为1200mm或1300mm，分别与中心直眼1、2号眼间距为600mm或650mm，底部间距为300mm，与1、2号眼中心直眼底部间距均为150mm。

在由1～8号眼组成的掏槽眼组水平向的两侧，距离400mm分别布置9、10号眼和14、15号眼作为掏槽眼组的辅助眼。

掏槽眼组采用￠32mm×200mm×150g乳化炸药药卷，1、2号眼装药7～9卷，3～8号眼装药7～8卷；总装药量为9.9kg。

1、2号眼最佳眼深为2.5m，3～8号眼眼深为2.3m。

由1～8号眼组成的掏槽眼组布置在拱基线以下200mm～400mm处，总面积为1.04m²，占掘进断面积为7.3％或7.95％。

②断面增大情况下的“便捷式能量定向光面爆破技术”。

参见图5，周边眼(28～33号眼、48～61号眼)距450mm。

采用￠27mm×160mm×100g乳化炸药药卷。

参见图3、图4，周边眼用药卷采用实施例一中相同的方式予以“切缝”处理。

参见图5，拱基线以上(48～61号眼)周边眼装药2卷，拱基线以下(28～33号眼)周边眼装药3卷。装药后即装入2卷水泡泥，然后采用炮泥“定药”。

(3)参见图5，全断面中，11～13号眼、21～26号眼、35号眼、38～47号眼为崩落眼。其参数调整情况为：拱基线上部，二圈眼(41～47号眼)间距和最小抵抗线均为600mm，三圈眼(38～40号眼)间距和最小抵抗线分别为630mm、600mm。采用￠27mm×160mm×100g乳化炸药药卷，二圈眼(41～47号眼)每孔3卷，三圈眼(38～40号眼)及11号眼、13号眼每孔4卷。拱基线下部，崩落眼(21～26号眼、12号眼、35号眼)间距450mm，最小抵抗线为600mm。也采用￠27mm×160mm×100g乳化炸药药卷，每孔装6卷药。

(4)参见图5，16～20号眼和27、34号眼为底眼，间距和最小抵抗线分别为700mm、500mm，与掏槽眼5号眼和8号眼距离400mm。

(5)参见图5，全断面分三次爆破，首先爆破1～16号眼，其中1、2号眼采用1段雷管，3～15号眼及12号眼采用2段雷管，11、13、16号眼采用3段雷管；其次爆破17～34号眼，其中21～26号眼采用1段雷管起爆，28～33号眼采用2段雷管起爆，19、20、27、34号眼采用3段雷管起爆；第三次起爆35～61号眼，其中35～40号眼采用1段雷管起爆，41～47号眼次用2段雷管起爆，48～61号眼采用3段雷管起爆。

(6)参见图5，全断面60～61个炮眼(35号眼有时可不用)，总装药量31.2kg，炸药单耗13.56kg，雷管26发/m。

实施例三：

针对掘进断面为13.08m²(4.2m×3.5m)、巷道处于难爆岩体结构中时，采用如下方式实现中深孔光面爆破效果。

(1)本实施例中工艺流程以及采用的机具、器材和安全技术措施与实施例二相同。

(2)本实施例同样也采用“便捷式能量定向光面爆破技术”来实现光面爆破效果，周边眼用药卷采用实施例一中相同的方式予以“切缝”处理。不同的是本实施例采用加强型的“双斜眼组合式掏槽爆破技术”来加强掏槽效果，实现中深孔爆破效果。其要点为：

①双斜眼组合式掏槽爆破技术。参见图7、图8。

掏槽眼组由1～12号眼组成，取消了实施例二中的9、10、14、15号4个辅助眼。

1、2号眼为中心直眼，眼深2.5m；3～6号眼为内层斜眼，长于外层斜眼，垂直深度为2.5m；7～12号眼为外层斜眼，垂直深度为2.3m。

1号眼和2号眼、3号眼和4号眼、5号眼和6号眼、7号眼和8号眼、8号眼和9号眼、10号眼和11号眼、11号眼和12号眼之间两、两垂直间距为400mm；3、4号眼组与7、8、9号眼组及5、6号眼组与10、11、12号眼组之间处于平行状态，平行距离400mm；3、4号眼组与5、6号眼组分别与1、2号眼组之间平行距离600mm，底部平行间距为150mm。四边形3、5、6、4处于四边形7、10、12、9的正中。

7、8、9号眼组与10、11、12号眼组之间的水平距离为2m，7、10号眼组和9、12号眼组之间垂直距离为0.8m。面积为0.96m²，占拱基线以下巷道断面的16％。

掏槽眼组仍然采用￠32mm×200mm×150g乳化炸药药卷，1、2号中心直眼装药7～9卷，其它掏槽眼装药6卷，掏槽眼装药量为11.7kg。

②本实施例中虽然掏槽装药比实施例二增加了1.8kg，但全断面减少了6个炮眼，整体药量基本未变，而全断面雷管减少了6发。因此，炸药、雷管单耗没有增加，而掏槽效果得到增强。

③全断面仍分三次起爆。第一次起爆1～18号眼，其中1～6号眼采用1段雷管起爆，7～14号眼采用2段雷管起爆，15～18号眼采用3段雷管起爆。第二次和第三次起爆方式与实施例二相同。

实施例四：

参照图9、图10。本实施例与实施例三的主要区别再于双斜眼组合掏槽爆破方式中，内层斜眼(3、4、5、6号眼)垂直距离仅为1.8m，装药量每眼由6卷减为4卷，掏槽眼装药整体减少8卷1.2kg，以取得立体渐进掏槽效果，同时达到在加强掏槽效果基础上的最少药量。

本发明中深孔光面爆破技术中的“便捷式能量定向光面爆破技术”的光爆效果很好，在加大周边眼距50mm～100mm的情况下，仍然具有平整的端面和清晰的半眼痕率，在保持光爆效果的情况下，成功减少了炮眼总数，使得爆破器材消耗明显减少，由于炮眼减少较为明显，爆破器材中较为昂贵的雷管单耗降低更多。

本发明中深孔光面爆破技术中的“组合式掏槽爆破技术”高效、简便，适用范围广，可使煤矿巷道钻爆掘进循环进尺达到2.3～2.4m，平均月进尺达到130～140m，较之楔形掏槽爆破工艺循环进尺提高了30％～40％。

Claims

1.巷道爆破方法，其特征是：采用“便捷式能量定向光面爆破技术”和“组合式掏槽爆破技术”。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：“便捷式能量定向光面爆破技术”的方法是直接在周边眼用药卷包装的对称两侧分别切出沿轴向方向延伸的细缝，露出药体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所切沿轴向方向延伸的细缝宽度为2mm～4mm，长度略比药卷长度短10mm～20mm。

4.根据权利要求2、3所述的方法，其特征是：带有对称细缝的药卷在向周边眼装药时，细缝对准周边眼炮孔连心线方向。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：掏槽爆破采用直眼和斜眼组合的“组合式掏槽爆破技术”：掏槽眼由一定数量的直眼和斜眼组成，直眼处于掏槽眼组的中心，斜眼均匀分布两侧，直眼垂直深度长于斜眼垂直深度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：均匀分布直眼两侧的斜眼是单层或者是是双层。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：当对称分布的斜眼是单层时，单层排列的斜眼数最少为2个；当对称分布的斜眼是双层时，内层斜眼与自由面的夹角小于或等于外层斜眼与自由面的夹角；内层斜眼的长度可等于、长于或短于外层斜眼。

8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其特征是：掏槽眼组布置在拱基线以下200mm～400mm处，面积占拱基线以下掘进断面积的比例为10％～20％左右。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征是：当对称分布的斜眼是单层时，在掏槽眼水平向的两侧，距离300mm～400mm范围内分别布置1个或多个辅助眼；当对称分布的斜眼是双层时，掏槽眼外侧可设或不设辅助眼。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征是：“组合式掏槽爆破技术”中，掏槽眼深不大于3m。