CN105466292A - 半煤岩巷道中深孔爆破技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及井下爆破施工领域，具体为一种半煤岩巷道中深孔爆破技术。解决了目前半煤岩巷道爆破中存在爆破进度慢、炮眼利用率低、炸药量和雷管消耗量大等技术问题。本发明在应用试验研究期间，完成掘进31个循环，完成掘进成巷工程量55.8m。试验阶段，实际炮孔深度1.8—2.0m，平均1.9m，炮眼利用率在90%以上，最高可达91.3%，平均循环进尺1.8m。在爆破材料消耗方面，试验阶段平均炸药单耗1.52kg/m3，雷管单耗为2.51发/m3。工作面岩石破碎充分，爆破块度均匀，大块率很低，爆堆也较为集中，大量岩石的抛掷距离被控制在6—15m，减少了人工清矸清道的工作量，利于装岩机的倒矸和装岩，提高了装岩机的工时利用率和装岩生产率。
Description
技术领域
本发明涉及井下爆破施工领域，具体为一种半煤岩巷道中深孔爆破技术。
背景技术
目前在半煤岩巷掘进中都采用爆破工艺进行掘进，但如何在现有凿岩设备和生产技术条件下进行坚硬岩石巷道掘进中深孔爆破，以提高爆破效率、改善爆破效果、增加进尺，保证成型，仍是需要解决的技术难题。
现有的爆破技术存在爆破进度慢、炮眼利用率低、炸药量和雷管消耗量大、巷道成型质量较差等技术问题；因此，为了提高半煤岩巷掘进速度和成型质量，有必要对炮眼深度和炮眼直径、掏槽爆破和光面爆破参数、崩落眼爆破参数、装药结构和炸药单耗、起爆方式和起爆顺序等技术问题分析研究和在实践中不断优化，以提高爆破进度，提高炮眼利用率，降低炸药和雷管的消耗量。
发明内容
本发明为解决目前半煤岩巷道爆破中存在爆破进度慢、炮眼利用率低、炸药量和雷管消耗量大等技术问题，提供一种半煤岩巷道中深孔爆破技术。
本发明是采用以下技术方案实现的：一种半煤岩巷道中深孔爆破技术，采用7655型气腿式凿岩机，配长度为2.2—2.5m的钎杆直径40mm的柱齿型钎头，三级煤矿许用乳化炸药，1—5段煤矿许用毫秒延期电雷管；
（1）、炮眼深度和炮眼直径；炮眼深度均为1.8—2.0m；其中掏槽眼直径40mm，对应药卷直径35mm，周边眼和辅助眼直径32mm，对应药卷直径27mm；
（2）、掏槽形式和参数；采用直眼掏槽，中心位置一个空眼，内装水炮泥，相邻掏槽眼间距200mm，除空眼外的各掏槽眼装药并同用一段雷管起爆；
（3）、周边眼光面爆破参数和装药结构；周边眼采用光面爆破技术，设计顶眼眼距在350—400mm，帮眼眼距在400mm，周边眼最小抵抗线450—500mm，实际炮眼密集系数为0.7—0.8，装药集中度250—300g/m，采用直径27mm的药卷轴向不耦合装药，装药时，先连续装填至设计药量，再装入5—6个水炮泥，最后用炮泥封实孔口，炮泥封堵长度不小于500mm；
（4）、辅助眼爆破参数；根据巷道断面和岩石情况，在掏槽眼和周边眼间均匀布置辅助眼，间距和排距控制在500—600mm，炮眼密集系数控制在0.8—1.2；
设计全断面一次起爆，串联起爆网路，起爆顺序为：掏槽眼——崩落眼——周边眼。
本发明所采用的炮眼深度可以与循环作业方式相适应，能保证每班完成整循环，并能保证实现正规循环作业，现场采用的是每班一循环。再综合考虑炸药威力设计。
综合分析发现，炮孔直径和药卷直径可根据炮孔种类和作用不同，而采用不同的值，掏槽眼直径40mm，对应药卷直径35mm，周边眼和辅助眼直径32mm，对应药卷直径27mm，这样既能很好地破碎岩石，又能提高巷道成型质量，还可减少工作面钻眼时间。
炮眼数目直接影响着钻眼工作量、爆破岩石的块度、巷道形状等。炮眼数目取决于岩石性质、巷道断面形状和尺寸、炮眼直径和炸药性能等因素。合理的炮眼数目应以保证爆破效果的实现为原则。一般是以岩石性质和断面大小进行初步估算，然后在设计断面图上作炮眼布置图，得出炮眼总数，并通过实践调整修正。炮眼数目的取值范围可参见表1。炮眼按照如下方法布置：
（1）、工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”；即首先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置辅助眼；
（2）、掏槽眼通常布置在断面的中央偏下，并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能；
（3）、周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上；
（4）、辅助眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置；
炮眼数目取值按照表1标准布置：
本发明的爆破效果
深孔光面爆破的应用试验研究期间，完成掘进31个循环，完成掘进成巷工程量55.8m。试验阶段，实际炮孔深度1.8—2.0m，平均1.9m，炮眼利用率在90%以上，最高可达91.3%，平均循环进尺1.8m。在爆破材料消耗方面，试验阶段平均炸药单耗1.52kg/m3，雷管单耗为2.51发/m3。工作面岩石破碎充分，爆破块度均匀，大块率很低，爆堆也较为集中，大量岩石的抛掷距离被控制在6—15m，减少了人工清矸清道的工作量，利于装岩机的倒矸和装岩，提高了装岩机的工时利用率和装岩生产率。
表2为试验前和试验段掘进爆破效果统计及比较。
由表2可见，在施工条件、岩石条件相当的情况下，与试验前相比，巷道掘进平均单循环进尺增加了0.3m，平均炮眼利用率提高了5%。炸药和雷管单耗分别降低了0.31kg/m3和0.16发/m3。光面爆破效果大幅改善，巷道成型质量明显提高。
具体实施方式
本发明具体实施如下。
一、工程概况
5705巷为水平直巷，总长1360m，巷道断面形状为矩形，采用锚杆、锚索联合支护，18×2.0m的高强度锚杆，净宽3.2m，净高2.35m，净断面积8.575m2，掘进宽3.5m，掘进高2.5m，掘进面积8.75m2。在巷道掘进中深孔爆破应用试验期间的岩石主要为粗沙岩，整体性好，裂隙少，实测岩石普氏系数f=10，较坚硬难爆。该巷道掘进中无淋水。
二、爆破参数设计
根据现场情况，经研究论证确定仍采用现有施工设备和爆破器材。即采用7655型气腿式凿岩机，配长度为2.2—2.5m的钎杆直径40mm的柱齿型钎头，三级煤矿许用乳化炸药（药卷直径35mm、27mm），1—5段煤矿许用毫秒延期电雷管。
1、炮眼深度和炮眼直径。合理的炮眼深度要与钻眼机械相适应。
根据已有的研究资料，使用普通气腿式凿岩机，岩石普氏系数f>10时，眼深不宜超过2.5m，否则钻眼速度将大幅降低。合理的炮眼深度还应与循环作业方式相适应，应能保证每班完成整循环，并能保证实现正规循环作业，现场采用的是每班一循环。再综合考虑炸药威力计算；
综合分析发现，炮孔直径和药卷直径可根据炮孔种类和作用不同，而采用不同的值，掏槽眼直径40mm，对应药卷直径35mm，周边眼和崩落眼直径32mm，对应药卷直径27mm，这样既能很好地破碎岩石，又能提高巷道成型质量，还可减少工作面钻眼时间。
2、掏槽形式和参数。国内外较坚硬岩石巷道掘进爆破常用的掏槽形式有角柱直眼掏槽和楔形斜眼掏槽。本工作面设计采用直眼掏槽，中心位置一个空眼（装水炮泥），炮眼间距200mm，所有槽眼装药并同用一段雷管起爆。
3、周边眼光面爆破参数和装药结构。周边眼采用光面爆破技术，根据已有的研究资料和生产实践经验，设计顶眼眼距在350—400mm，帮眼眼距在400mm，周边眼最小抵抗线450—500mm，实际炮眼密集系数为0.7—0.8，装药集中度250—300g/m，采用27mm的药卷轴向不耦合装药，装药时，先连续装填至设计药量，再装入5—6个水炮泥，最后用炮泥封实孔口，炮泥封堵长度不小于500mm。
4、辅助眼爆破参数。根据巷道断面和岩石情况，在掏槽眼和周边眼间均匀布置辅助眼，间距和排距控制在500—600mm，炮眼密集系数控制在0.8—1.2。
设计全断面一次起爆，串联起爆网路，起爆顺序为：掏槽眼——崩落眼——周边眼。
5、炮眼数目
炮眼数目直接影响着钻眼工作量、爆破岩石的块度、巷道形状等。炮眼数目取决于岩石性质、巷道断面形状和尺寸、炮眼直径和炸药性能等因素。合理的炮眼数目应以保证爆破效果的实现为原则。一般是以岩石性质和断面大小进行初步估算，然后在设计断面图上作炮眼布置图，得出炮眼总数，并通过实践调整修正。炮眼布置方法和原则如下：
（1）工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”。即首先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置辅助眼。
（2）掏槽眼通常布置在断面的中央偏下，并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能。
（3）周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上。
（4）辅助眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置。
炮眼数目取值按照如下标准：①掘进断面面积4～6m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为8~11；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为12~16；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为16~20；②掘进断面面积6.1～8m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为12~16；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为17~21；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为21~26；③掘进断面面积8～10m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为17~21；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为22~27；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为27~32；④掘进断面面积10.1～12m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为22~27；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为28~33；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为33~37；⑤掘进断面面积12.1～14m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为28~33；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为34~38；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为38~42；⑥掘进断面面积14.1～16m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为34~38；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为39~42；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为43~46；⑦掘进断面面积16.1～18m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为39~42；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为43~46；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为47~50。
所述直眼掏槽可采用龟裂掏槽、桶形掏槽和螺旋掏槽。掏槽眼最少为3个，中间的为空眼。
、单位炸药消耗量是一个很重要的参数，它将直接影响到岩石的块度、钻眼和装岩的工作量、炮眼利用率、巷道轮廓的整齐程度、围岩稳定性以及爆破成本等。
影响单位炸药消耗量的主要因素有炸药性能、岩石的物理力学性质、自由面的大小和数目以及炮眼直径和炮眼深度等。到目前为止，还没有精确计算单位炸药消耗量的方法，计算数据一般仅作参考，所以多按定额选用。
Claims (3)
1.一种半煤岩巷道中深孔爆破技术，其特征在于，采用7655型气腿式凿岩机，配长度为2.2—2.5m的钎杆直径40mm的柱齿型钎头，三级煤矿许用乳化炸药，1—5段煤矿许用毫秒延期电雷管；
（1）、炮眼深度和炮眼直径；炮眼深度均为1.8—2.0m；其中掏槽眼直径40mm，对应药卷直径35mm，周边眼和辅助眼直径32mm，对应药卷直径27mm；
（2）、掏槽形式和参数；采用直眼掏槽，中心位置一个空眼，内装水炮泥，相邻掏槽眼间距200mm，除空眼外的各掏槽眼装药并同用一段雷管起爆；
（3）、周边眼光面爆破参数和装药结构；周边眼采用光面爆破技术，设计顶眼眼距在350—400mm，帮眼眼距在400mm，周边眼最小抵抗线450—500mm，实际炮眼密集系数为0.7—0.8，装药集中度250—300g/m，采用直径27mm的药卷轴向不耦合装药，装药时，先连续装填至设计药量，再装入5—6个水炮泥，最后用炮泥封实孔口，炮泥封堵长度不小于500mm；
（4）、辅助眼爆破参数；根据巷道断面和岩石情况，在掏槽眼和周边眼间均匀布置辅助眼，间距和排距控制在500—600mm，炮眼密集系数控制在0.8—1.2；
设计全断面一次起爆，串联起爆网路，起爆顺序为：掏槽眼——崩落眼——周边眼。
2.如权利要求1所述的半煤岩巷道中深孔爆破技术，其特征在于，炮眼按照如下方法布置：
（1）、工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”；即首先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置辅助眼；
（2）、掏槽眼通常布置在断面的中央偏下，并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能；
（3）、周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上；
（4）、辅助眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置；
炮眼数目取值按照如下标准：①掘进断面面积4～6m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为8~11；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为12~16；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为16~20；②掘进断面面积6.1～8m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为12~16；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为17~21；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为21~26；③掘进断面面积8～10m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为17~21；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为22~27；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为27~32；④掘进断面面积10.1～12m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为22~27；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为28~33；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为33~37；⑤掘进断面面积12.1～14m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为28~33；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为34~38；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为38~42；⑥掘进断面面积14.1～16m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为34~38；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为39~42；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为43~46；⑦掘进断面面积16.1～18m2：岩石坚固性系数2~4，炮眼数目为39~42；岩石坚固性系数5~7，炮眼数目为43~46；岩石坚固性系数8~10，炮眼数目为47~50。
3.如权利要求1或2半煤岩巷道中深孔爆破技术，其特征在于，所述直眼掏槽可采用龟裂掏槽、桶形掏槽和螺旋掏槽。
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