CN110879027A - 半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法 - Google Patents

Abstract

本发明为半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，涉及到一种采煤巷道的掘进方法，包括设置爆破眼步骤、起爆步骤，其中设置爆破眼步骤包括设置掏槽爆破眼、辅助爆破眼、周边爆破眼。掏槽爆破眼在巷道断面的中部处，包括设置在中心的直眼，以及围绕直眼的微倾斜眼，微倾斜眼的孔底向直眼方向倾斜。其中起爆步骤为延时一次起爆。本发明提高凿岩速度、爆破巷道断面的成型质量，并且本发明炮眼利用率高、节约成本，降低劳动强度，改善作业环境。实现半煤岩巷快速掘进。

Description

半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法

技术领域

本发明涉及到一种采煤巷道的掘进方法，具体为采煤巷道掘进断面爆破方法。

背景技术

在我国，有大量倾斜极薄煤层的储量。由于极薄煤层的煤质较好，可以用于冶金行业的焦煤，因此极薄煤层的煤具有极大开采价值。

但由于煤层太薄，开采难度大，包括在掘进采煤巷道时，尽可能地减少巷道掘进截面的面积，以减少掘进成本。在小断面的掘进巷道中，一般大型机械无法施展，因此掘进极薄煤层的采煤巷道时，仍然主要采用放炮掘进的方式。

现有的放炮掘进巷道的方式中，由于在巷道掘进端炮眼布置不合理，爆破方式设计不合理，导致爆破效果较差，导致掘进巷道推进速度较慢。主要体现在以下几个方面：

1、单位雷管消耗量偏高。现有技术中单位雷管消耗量平均高于3.07个/m³。其原因是在断面炮眼数量布置不合理，导致必须增加炮眼数量才能达到爆破作用。

2、每爆破一立方岩体炸药单耗高于1.9kg/m3。其原因由样是断面炮眼数量布置不合理。

3、每槽炮所钻炮孔长度与爆破下来的岩石实体体积之比偏高，即单位岩体炮眼长度，它表示了每爆破一立方岩体所需要的炮眼长度。现技术中单位岩体炮眼长度平均5.54m/m3。单位岩体炮眼长度偏高，也就意味着要钻更多的炮眼工作。提高的钻眼工作量以及施工工期、成本。

4、巷道周边切面的爆破过程中，为了保证岩石爆破效果，降低爆破烟尘、毒气，而且环保节能，需要提高爆破质量，从而采用光面爆破技术。在现有的爆破方案中，检验光面爆破效果的爆破眼痕率都一般在84％，使周边形状控制效果不佳。

循环进尺不会低于90％，与试验前相比有很大的提高，达到了试验目的。

5、掏槽技术不足。

在岩石巷道爆破施工中，掏槽眼爆破条件最差，因为它是在只有一个自由面的情况下起爆的。掏槽眼爆破是以爆破漏斗的形式形成的自由面，为了给其它炮眼的爆破创造更为有利的条件，掏槽眼爆破效果的好坏在很大程度上决定着其它炮眼的爆破效果。一般对掏槽眼爆破有两条基本要求：(1)炮眼利用率高，留下的残眼少；(2)爆破下来的岩石尽可能抛离槽腔，为其它炮眼爆破提供足够的自由面和补偿空间。

由于薄煤层半煤岩巷通常为小断面岩巷，断面小难以实施较深的斜眼掏槽制约了斜眼掏槽的应用；若采用直眼掏槽，由于直眼掏槽在炮眼较浅和破碎岩石时掏槽效果较好，但若实施深腔槽掏槽爆破时，则出现炮眼数量多、槽腔小、炸药消耗量大等制约深孔爆破的因素，制约爆破单循环进尺，因此需要探索一种小断面高效掏槽技术。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，以更优的爆破方案，获得爆破的效果，提升巷道掘进的速度。

本发明的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，用于对采煤巷道的掘进断面进行爆破掘进，包括设置爆破眼步骤、起爆步骤，其中设置爆破眼步骤包括设置掏槽爆破眼、辅助爆破眼、周边爆破眼。

(1)、所述的设置掏槽爆破眼，具体为：

在巷道断面的中部处设置掏槽爆破眼，包括设置在中心的直眼，以及围绕直眼的微倾斜眼，微倾斜眼的孔底向直眼方向倾斜。

(2)沿巷道断面的周边设置周边爆破眼。

(3)、位于掏槽爆破眼与周边爆破眼之间设置辅助爆破眼。

辅助爆破眼垂直工作面，以掏槽爆破眼的槽腔为自由面层层布置，并均匀地分布在被爆岩石内；其中起爆步骤为延时一次起爆，具体为，先进行掏槽爆破，再进行延时辅助爆破，最后进行延时周边切缝光面爆破。

如上所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，更进一步说明为，所述的中心的直眼为上下布置的两个炮眼，在直眼的左右两侧布置六个微倾斜眼；直眼孔底装药，上部为未装药的空孔。

如上所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，更进一步说明为，所述的左右两侧的掏槽眼孔口间距为1.4～1.8m，孔底间距为1-1.2mm。

如上所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，更进一步说明为，所述的微倾斜眼与工作面构成75～85°夹角。

如上所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，更进一步说明为，每个微倾斜眼内均采用定向切缝聚能管。

如上所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，更进一步说明为，直眼、微倾斜眼的孔深为2.4米，孔距为500mm。

如上所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，更进一步说明为，周边爆破眼和孔口设置在靠近沿巷道断面的周边，并倾斜打入被爆岩石内，使周边爆破眼的孔底与巷道断面的边缘相切。

如上所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，更进一步说明为，周边爆破眼的孔深为2.4米，孔距为600-650mm。

如上所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，更进一步说明为，辅助爆破眼垂直工作面，孔间距600～700mm。

如上所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，更进一步说明为，所述的延时一次起爆，具体为1～5段毫秒延期一次起爆。

本发明的有益效果：

本发明提高凿岩速度、爆破巷道断面的成型质量，并且本发明炮眼利用率高、节约成本，降低劳动强度，改善作业环境。实现半煤岩巷快速掘进。

爆破眼痕率都不低于90％，同时周边形状得到很好的控制。

单位雷管消耗量平均2.04个/m3，比原来的平均量3.07个/m3少了1.03。单位雷管消耗极大的减少，部分原因是同样的断面炮眼的减少，更重要的原因是加深了炮孔深度，相对减少了单位雷管消耗。炸药单耗平均1.50kg/m3，比原来单耗1.9kg/m3少了0.4kg/m3，即每爆破一立方岩体比之前少用0.4kg。

单位岩体炮眼长度平均4.29m/m3，比之前提高了1.25m/m3，即每立方米岩体可少打炮眼1.25米。

说明书附图

图1是本发明掘进巷道断面结构图及炮眼分布图。

图2是本发明炮眼分布图俯视图。

其中：周边爆破眼1；微倾斜眼2；直眼3；掘进断面4；辅助爆破眼5。

具体实施方式

示例一：

参考图1，示例掘进采煤巷道宽为3000mm，掘进断面4为梯形，断面面积为7.8m²，采用锚杆、钢筋梯、钢丝网、锚索联合支护，巷道掘进工程量为640m。煤层厚度为0.48～0.55m，平均为0.50m；巷道伪顶为炭质泥岩(0.20m)，普氏硬度系数为f＝1.5～2.0，易垮落；直接顶板岩性为深灰色粉砂质泥岩(1.17m)，普氏硬度系数为f＝4～4.22，属(Ⅴ类)中等坚固顶板)、K24上分层(0.13m)、泥质粉砂岩(3.66m)；底板为灰色砂质泥岩(0.66m)，普氏硬度系数为f＝5.38。

参考图1-2，本实施例在巷道断面的中部处设置掏槽爆破眼(炮眼编号1-8号)。其中微倾斜眼(炮眼编号1-6号)与工作面的夹角为75～85°，近似直眼，微倾斜眼2的孔底向直眼方向倾斜。中心孔为直眼3(炮眼编号7-8号)，采用微倾斜眼、直眼分层分次延时起爆。在微倾斜眼起爆时，充分利用中心直眼上部未装药的空孔效应，增强了第一次爆破效果，可提高炮孔利用率，减少掏槽眼数量，扩大槽腔体积，为后续炮孔爆破提供更大的自由面和补偿空间；孔底间距较大，不会出爆破压死现象；掏槽眼微倾斜，充分利用了工作面提供的自由面，增强了爆破效果，全断面巷道爆破时的岩石抛掷距离小，爆堆集中不易崩坏巷道里的设备和支架等。

微倾斜眼掏槽效率能达到设计深度的95％以上，每个微倾斜眼孔均采用定向切缝聚能管，在PVC管上设计出多缝线射流聚能药卷，其原理是在PVC套管上管壁环向映射均匀分布六个聚能穴。爆炸时炸药能量沿聚能穴方向产生汇聚，形成高速射流，在聚能槽周围孔壁集中受力，最易形成裂纹，尔后在爆生气体作用下快速扩展，切割岩石形成碎块。

沿巷道断面的周边设置周边爆破眼1(炮眼编号11-27号)，周边爆破眼采用高效聚能切缝光面爆破。

为减小周边爆破眼超挖、欠挖，增大炮眼间距，减小周边爆破眼数量，提高周边爆破眼爆破效率，采用高效聚能切缝水压光面爆破技术。

周边爆破眼1的孔底和孔口处放置水袋，再用常规炮泥封孔。炸药在聚能管内起爆后，聚能管对爆炸产物爆轰波进行引导，使冲击波由常规光面爆破时向四周作径向传播引导为沿聚能管法线方向飞散，也就是沿巷道轮廓线方向飞出，两个对称的聚能槽边，从槽的顶部开始，沿垂直聚能槽边，汇聚一条直线，炸药爆速翻倍，由3200米变成6000米以上，在岩石表面形成上万兆帕的压力，远大于岩石200兆帕的动载压力，两炮眼之间，爆破应力叠加，形成裂缝，射流在岩石上切割1.5cm的切口，爆破气体膨胀，形成“气刃”效应，使岩石缝隙贯通，将岩体抛出。

聚能水压光面爆破形成的超高压力、应力叠加效应及爆破气体膨胀形成的“气刃”效应，这三种因素共同作用的结果，大大提高了岩石爆破效果，降低爆破烟尘、毒气，环保节能。

聚能管是用一种抗静电阻燃的PVC材料管，截面成“D”型，其长轴30mm，短轴24mm，聚能管槽内角距离18mm，聚能管外角度60°，外径30mm，最大线装药密度450g/m。

辅助爆破眼5(炮眼编号9-10号)垂直工作面，以掏槽眼的槽腔为自由面层层布置，位于掏槽爆破眼与周边爆破眼之间，并均匀地分布在被爆岩石内，以保证爆破崩落的岩石均匀为装岩创造有利的条件。辅助爆破眼垂直工作面，辅助爆破眼最大限度为周边眼的光面爆破创造条件，即提供抵抗线大致相等的光面爆破层。实际辅助爆破眼布置时，根据断面大小和形状调整最小抵抗线和临近系数，一般临近系数在0.8左右，眼间距600～700mm。本实施例的掏槽爆破眼、辅助爆破眼、周边爆破眼如图1-2所示：

参考图1-2，中心的直眼为上下布置的两个炮眼，在直眼的左右两侧布置六个微倾斜眼；直眼孔底装药，上部为未装药的空孔。左右两侧的掏槽眼孔口间距为1.4～1.8m，孔底间距为1-1.2mm。直眼、微倾斜眼的孔深为2.4米，孔距为500mm。

周边爆破眼的孔深为2.4米，孔距为600-650mm。

周边爆破眼和孔口设置在靠近沿巷道断面的周边，并倾斜打入被爆岩石内，使周边爆破眼的孔底与巷道断面的边缘相切。

辅助爆破眼垂直工作面，孔间距600～700mm。

本示例全断面延时一次起爆、一次成巷的循环方式，全断面采用串连联线方式。具体为1～5段毫秒延期一次起爆。

一次起爆可以降低炮孔数量、炸药总消耗，缩短了放炮和通风的时间，提高了工时利用率，缩短了循环作业时间，提高掘进速度。

为了配合上述爆破，快速出矸，选用YT-28型气腿式凿岩机打眼，对P-60B型耙斗机进行改装，把矸石直接装载到DSJ65/20/2×55型带式输送机，由输送机直接运输到临时存矸仓，再由P-60B型耙斗机直接装入矿车运输到地面，运送物料用JYB-50绞车提升，运送到工作面。

本实例中，凿岩速度快、成型质量高、炮眼利用率高、装运岩速度快，大幅提高了半煤岩巷单进水平，节约成本，降低劳动强度，改善作业环境。试验巷道平均月进尺240m以上，最高可达400m，较原来(180m)提高了133％～222％，实现半煤岩巷快速掘进。

本示例方案爆破数据表：

表1装药量表

本示例采用YT-29A型气腿式凿岩机施工所有炮孔，配套加工相应长度的钳杆，其中掏槽爆破眼采用钻孔规格34mm，辅助爆破眼采用钻孔规格34mm，周边爆破眼钻孔规格34mm。

本示例方案及数据统计分析：

本示例循环进尺不会低于90％，与试验前相比有很大的提高。

单位岩体炮眼长度平均4.29m/m3，比试验前提高了1.25m/m3，即每立方米岩体可少打炮眼1.25米。

单位炸药消耗平均1.50kg/m3，比原来单耗1.9kg/m3少了0.4kg/m3，即每爆破一立方岩体比试验前少用0.4kg。

单位雷管消耗量平均2.04个/m3，比原来的平均量3.07个/m3少了1.03。单位雷管消耗极大的减少，部分原因是同样的断面炮眼的减少，更重要的原因是加深了炮孔深度，相对减少了单位雷管消耗。

每次爆破眼痕率都不低于90％，同时周边形状得到很好的控制。

上述为本发明示例性说明，不代表本发明的保护范围。

Claims (10)

1.半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，用于对采煤巷道的掘进断面进行爆破掘进，其特征在于，包括设置爆破眼步骤、起爆步骤，其中设置爆破眼步骤包括设置掏槽爆破眼、辅助爆破眼、周边爆破眼；

(1)、所述的设置掏槽爆破眼，具体为，在巷道断面的中部处设置掏槽爆破眼，包括设置在中心的直眼，以及围绕直眼的微倾斜眼，微倾斜眼的孔底向直眼方向倾斜；

(2)沿巷道断面的周边设置周边爆破眼；

(3)、位于掏槽爆破眼与周边爆破眼之间设置辅助爆破眼：辅助爆破眼垂直工作面，以掏槽爆破眼的槽腔为自由面层层布置，并均匀地分布在被爆岩石内；

其中起爆步骤为延时一次起爆，具体为，先进行掏槽爆破，再进行延时辅助爆破，最后进行延时周边切缝光面爆破。

2.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，其特征在于，所述的中心的直眼为上下布置的两个炮眼，在直眼的左右两侧布置六个微倾斜眼；直眼孔底装药，上部为未装药的空孔。

3.如权利要求2所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，其特征在于，所述的左右两侧的掏槽眼孔口间距为1.4～1.8m，孔底间距为1-1.2mm。

4.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，其特征在于，所述的微倾斜眼与工作面构成75～85°夹角。

5.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，其特征在于，每个微倾斜眼内均采用定向切缝聚能管。

6.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，其特征在于，直眼、微倾斜眼的孔深为2.4米，孔距为500mm。

7.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，其特征在于，周边爆破眼和孔口设置在靠近沿巷道断面的周边，并倾斜打入被爆岩石内，使周边爆破眼的孔底与巷道断面的边缘相切。

8.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，其特征在于，周边爆破眼的孔深为2.4米，孔距为600-650mm。

9.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，其特征在于，辅助爆破眼垂直工作面，孔间距600～700mm。

10.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能爆破快速掘进方法，其特征在于，所述的延时一次起爆，具体为1～5段毫秒延期一次起爆。

Images