CN111336881A - 一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法 - Google Patents

Abstract

一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，包括以下步骤：步骤1，利用钻杆长度定角度的原理，设计出三重大楔直掏槽眼孔布置结构；步骤2，根据掏槽眼孔布置结构标记孔眼位置；步骤3，根据钻杆长度定掏槽眼角度的设计参数进行打眼；步骤4，分别向掏槽孔、辅助孔、崩落孔、底眼孔、周边眼孔内装填不同段数的雷管或炸药，完成全断面炸药装填；步骤5，全断面按照雷管段数区别采取小并联，大串联的连线方式进行连线，发爆器则通过连线网络将每个雷管通电激发点火，然后引爆各个孔内的炸药。本发明可实现薄煤层半煤岩巷一次爆破成型、掏槽深度2.5m、巷道周边光爆成型好、矸石抛掷距离近、大块矸石占比小、掏槽效率高的中深孔光面爆破方法。

Description

一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法

技术领域

本发明属于矿山巷道爆破技术领域，特别涉及一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法。

背景技术

我国薄煤层资源十分丰富，薄煤层储量占全部可采储量的20％，在近80个矿区中的400多个矿井中大约有750多层薄煤层，其中，厚度在0.8～1.3米的占86.02％，小于0.8米的占13.98％，0.8～1.35米的缓倾斜煤层占73.4％，开采条件相对较好，而且分布面积广且煤质好，发热量多集中在5000～8000大卡，吨煤价格500～1300元，具有很高的开采价值，在我国一些地区薄煤层储量占比很大，其中贵州省占37.2％，山东省占43.9％，四川省占51.8％。近年来我国薄煤层机械化开采发展十分迅速，先后研发成功全自动化刨煤机开采、滚筒采煤机开采、连续采煤机、无人自动化开采等开采技术，大幅度提高工作面推采速度至每天8～10m，而薄煤层巷道掘进速度仍维持在原来每天4～6m的落后水平，虽然一些地区开发了诸如AM-50型悬臂式半煤岩巷掘进机，但是由于受巷道断面空间有限(半煤岩巷断面一般小于10m²，属于小断面巷道)、经济截割岩石硬度f<4.5的限定、自身功率小、作业工序复杂多交叉、导致综合效率低下，特别是在遇到岩石硬度f>4.5的岩石，截齿磨损严重，严重影响掘进效率，目前仍未在半煤岩巷中得到大量推广。因此，半煤巷掘进中钻爆掘进占据主要的方式。

我国薄煤层矿井在现有的半煤岩巷掘进过程中，仍然采用常规钻爆工艺，采用YT29A型气腿式凿岩机打眼，单循环进尺维持在1.8～2.0m水平，且存在较多问题：①采用传统的中间掏槽方式一次爆破时，掏槽眼半数或多数布置在煤层底板岩石中，采用单楔形的斜眼掏槽效果差，难以为辅助眼提供有利的爆破自由面，影响爆破效果；②由于煤层较为松软，布置于煤层中邻近掏槽眼的末端起爆眼易受邻近周边炮眼爆炸冲击波的挤压，形成哑炮；③采用先煤层掏槽爆破、后岩石爆破的分次爆破时，则大幅度增加了爆破作业时间和劳动力，严重降低爆破工效；④遇到岩石节理发育时，爆破成型很差，特别是对于倾斜半煤岩巷道，超欠挖造成高帮支护困难，容易溃帮，严重影响巷道安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，包括以下步骤：

步骤1，利用钻杆长度定角度的原理，设计出掏槽眼孔布置结构；

步骤2，根据掏槽眼孔布置结构标记孔眼位置；

步骤3，根据钻杆长度定掏槽眼角度的设计参数进行打眼；同时在巷道轮廓线周边根据岩性软岩设置不同间距的周边眼，在周边眼以内、掏槽眼区域以外的区域，布置辅助眼、崩落眼和底眼；

步骤4，分别向掏槽孔、辅助孔、崩落孔、底眼孔、周边眼孔内装填不同段数的雷管或炸药，完成全断面炸药装填；

步骤5，全断面按照雷管段数区别采取小并联，大串联的连线方式进行连线，发爆器则通过连线网络将每个雷管通电激发点火，然后引爆各个孔内的炸药。

进一步的，步骤1中，具体包括：

1)首先采用多重楔直掏槽方法：一次掏槽采用斜眼加直眼，二次掏槽采用斜眼加空孔直眼，三次掏槽采用直眼；槽腔开口e取值1.8m～2.4m，一次掏槽斜眼角度a要求在55°～68°，二次掏槽斜眼角度b要求在75°～84°，直眼孔深较设计进尺h深200mm～300mm，一次直眼孔深h1为设计进尺h的70％～75％，一次直眼间距d取500～600mm；

2)然后根据一次直眼间距d＝500～600mm以巷道中心线左右对称布置一次直眼，眼深取0.8m～1.2m；一次斜眼开口e取1.8m～2.4m以巷道中心线对称布置，确定起孔位置A，以确定的起孔位置A为圆心，以规格1.6～1.8m钎杆长为半径画圆，圆与巷道轮廓线的交点即为钎杆末端位置B，然后根据三角关系计算求出钎杆与掌子面夹角a，然后较核a是否满足55°～68°范围内，如果不满足，则调整e和钎杆长度L1，直至a满足55°～68°范围；

3)然后二次斜眼孔外，距一次斜眼孔f距离以巷道中心线对称布置，f值取0～400mm，确定二次斜眼起孔位置C后，以确定的起孔位置C为圆心，以规格2.5m钎杆长为半径画圆，圆与巷道轮廓线的交点即为钎杆末端位置D，然后根据三角关系计算求出钎杆与掌子面夹角b，然后较核b是否满足75°～85°范围内，如果不满足，则调整f，直至a满足75°～85°范围；

4)然后布置三次直眼，以巷道中线对称布置，间距500mm～700mm，孔深较进尺h深200mm，按照h＝2.5m计算，直眼孔深宜取2.7m，选取3m规格钎杆；

5)然后根据周边眼和掏槽眼之间空白区域，按最小抵抗线原则，布置辅助眼，将辅助眼布置在周边眼和二次斜眼中间，辅助眼角度由底部决定，孔底位置距离周边眼孔底距离不大于600mm。

进一步的，步骤2中，具体包括：采用红漆按照掏槽眼布置结构将半煤岩巷掏槽区域设置在巷道中部偏下的岩石区。

进一步的，步骤3中，具体包括：采用YT29A型气腿式凿岩机，根据钻杆长度定掏槽眼角度的设计参数，在施工时，将YT29A型气腿式凿岩机钎杆前端至于凿岩点位上，后端偏移至贴近巷道两帮。

进一步的，步骤4中，具体包括：

1)首先一次掏槽的斜眼按照孔长70％～75％连续装药，钻孔直径42mm，炸药采用直径32mm、200mm长三级乳化炸药，不耦合系数1.31，单孔采用一个带有Ⅰ段0ms延时电雷管的脚线和一根与炸药装填长度等长的煤矿用导爆索引爆，正向装药，采用黄泥封孔，封孔长度不小于0.5m；

2)然后一次掏槽的直眼装填2节直径32mm、200mm长三级乳化炸药，不耦合系数1.135，单孔采用一个带有Ⅰ段0ms延时电雷管的脚线，正向装药，采用黄泥封孔，封孔长度不小于0.3m；

3)然后二次掏槽的斜眼按照孔长70％～75％连续装药，钻孔直径42mm，炸药采用直径32mm、200mm长三级乳化炸药，不耦合系数1.31，单孔采用一个带有Ⅱ段25ms延时电雷管的脚线，正向装药，采用黄泥封孔，封孔长度不小于0.5m；

4)然后二次掏槽的直眼每个孔内孔底装药，装入2节直径32mm、200mm长三级乳化炸药，采用一根带脚线的Ⅲ段50ms延时电雷管，黄泥封堵装填长度不小于0.5m；

5)在掏槽眼装药完毕后，辅助眼、底眼均采用Ⅳ段75ms延时电雷管，正向装药，封泥长度不小于500mm；

6)周边眼采用1.8m长T型聚能管，装药，Ⅴ段100ms延时电雷管。

进一步的，T型聚能管装药采用注射器风压装药系统，具体包括：

首先将依次将巷道风管→六方转换头→气压调节阀→气罐压力表→气罐→塑料胶管→注射器后盖→注射器开关→注射器连接好；

然后，调节气压调节阀至气罐压力表读数为0.3～0.5MPa；

接着，拧开注射器后盖，将乳化炸药外皮用电工刀隔开，挤入注射器内，至注射器内充满乳化炸药，然后扣动注射器开关，使得气包内气压缓慢挤入注射器内，逐渐将注射器内乳化炸药挤出；

再接着，将挤出的炸药均匀填进T型聚能管尾管，填满炸药后，将T型聚能管顶盖滑入尾管中，然后套上圆台间隔块，按照装药设计要求，塞入带脚线雷管。

进一步的，步骤5中，全断面按照雷管段数区别采取小并联，大串联连线方式，即Ⅰ～Ⅴ段毫秒延时电雷管，按照相同段数电雷管的孔脚线并联合成一股，然后将不同段合成的脚线股串联合成一个整股，整股线通过与起爆电缆与发爆器连接，发爆器则通过连线网络将每个雷管通电激发点火，然后引爆各个孔内的炸药。

进一步的，爆破顺序为：

1)首先，一次掏槽的斜眼采用Ⅰ段0ms电雷管进行一次大楔直掏槽构成一次大楔形，一次掏槽的直眼构成一次直眼，一次掏槽中一次大楔形形成1.6～2.0m大槽腔开口，为二次掏槽提供大槽开口腔自由面；

2)然后，二次掏槽的斜眼采用Ⅱ段25ms雷管进行二次大楔直掏槽构成二次大楔形，与二次掏槽的直眼空孔部分构成二次大楔直掏槽，二次直眼空孔部分为二次大楔形斜眼沿巷道轴向深部提供自由面，二次大楔形与二次空孔直眼进一步将槽腔扩大，形成二次槽腔；

3)然后，掏槽眼中的二次掏槽的直眼空孔孔内的孔底炸药体采用Ⅲ段50ms构成三次直眼掏槽爆破，直眼底部装药部分将一次和二次破碎岩石进一步抛掷出槽腔，为辅助、崩落眼、底眼爆破提供自由面，加深槽腔底部至孔深2.5m位置；

4)然后，辅助眼和底眼采用Ⅴ段75ms进一步扩大2.5m深槽腔；

5)最后，周边眼T型聚能爆破形成2.5m深光面效果。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明目的在于提供一种适用于薄煤层、梯形断面、断面面积小于10m2的半煤岩巷，可实现一次爆破成型、掏槽深度2.5m、巷道周边光爆成型好、矸石抛掷距离近、大块矸石占比小、掏槽效率高的中深孔光面爆破方法。

本发明解决了工人打斜眼角度难控制的问题，且设计的斜眼角度满足一次掏槽和二次掏槽的角度要求，孔深可以采用规格型钎杆长满足，更为重要的采用本方法设计的炮眼布置，在施工时，工人仅需掌握住“将YT29A型气腿式凿岩机钎杆前端至于凿岩点位上，后端偏移至贴近巷道两帮”这一条施工要领，即可满足斜眼施工角度，简便易操作，省去了测试斜眼角度的中间过程，且无需依赖工人打眼经验，现场应用效果非常好。

采用红漆按照掏槽眼布置方案尽量将半煤岩巷掏槽区域设置在巷道中部偏下的岩石区，从而避免将掏槽眼布置在煤层中由邻近掏槽眼的末端起爆眼易受邻近周边炮眼爆炸冲击波的挤压，而出现的哑炮现象。

附图说明

图1是本发明主体设计图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明局部图；

图4是T型聚能管结构图；

图5是装药示意图；

图6是T型聚能管上设置圆台间隔块示意图；

图7是圆台间隔块结构图；

图8是T型聚能管装药系统示意图；

图9是实施例图；

其中：101.煤层，102.岩石，103.一次斜眼，104.破碎眼，105.二次斜眼，106.三次中心直眼，107.辅助眼，108.底眼，109.周边眼，203.一次斜眼装药段，204.一次破碎直眼装药段，205.二次斜眼装药段，206.三次直眼装药段，207.辅助眼装药段，209.周边眼装药段，103.一次斜眼，104.破碎眼，105.二次斜眼，106.三次中心直眼，203.一次斜眼装药段，204.一次破碎直眼装药段，205.二次斜眼装药段，206.三次直眼装药段，401.周边切向V型聚能槽，402.周边径向V型聚能槽，403.T型聚能管顶盖，404.T型聚能管尾盖，518.T型聚能药包，519.水炮泥，520.黄泥，521.圆台间隔块，523毫秒延时电雷管，523脚线，524.T型聚能管，521.圆台间隔块，525.T聚能凹槽，801.巷道风管，802.六方转换头，803.气压调节阀，804.气罐压力表，805.气罐，806.塑料胶管，807.注射器后盖，808.注射器开关，809.注射器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅图1至图9，本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

该方法主要有：①利用一种订制规格钎杆长定角度的设计方法，设计出掏槽眼孔布置结构。②采用红漆按照掏槽眼布置方案将半煤岩巷掏槽区域设置在巷道中部偏下的岩石区。③采用YT29A型气腿式凿岩机，采用钎杆长度定掏槽眼角度的方法，实现精准的掏槽眼孔施工。打完掏槽眼后，按照周边间距打周边眼，最后在周边眼和掏槽眼空白区域按照最小抵抗线原理打辅助眼。④掏槽爆破利用一次大楔形+聚能直眼掏槽→二次大楔形+中心空孔直眼掏槽→三次直眼孔底抛掷掏槽的复合式掏槽方法，实现半煤岩巷掏槽深度2.5m；然后掏槽形成2.5m深的空槽腔，则为辅助眼、底眼爆破提供了自由面，保证辅助眼底眼爆破深度达到2.5m，辅助眼、底眼爆破至2.5m深形成的腔体为周边爆破提供新的自由面，从而保证周边爆破深度达到2.5m。⑤周边爆破采用T型聚能爆破管装置及装药步骤，实现周边爆破T型聚能光面爆破。该方法主要技术措施：

该方法具体的实现通过五步：

第一步：首先利用一种规格钎杆长定角度的设计方法，设计出掏槽眼孔布置结构。

在半煤岩巷钻爆掘进中，由于巷道断面宽度只有3～3.2m，遇到煤层倾斜时，巷道空间出现下帮低、上帮高的情形，这种小断面、奇异梯形断面，造成巷道内很难布置机械化钻车，只能采用YT29A型气腿式凿岩机，在打直眼时，钻眼角度易于控制，而对于斜眼打孔时，则由于工人操作水平参差不齐，靠人工很难将斜眼角度控制的十分准确，而对于掏槽爆破来讲，斜眼的角度又是掏槽效果的关键，直接决定了整体爆破效果。现有的半煤岩巷打斜眼时均采用经验估计，对于角度控制十分困难，角度误差通常导致掏槽失败，严重影响爆破效果。

本发明专利的发明特征之一，是提出了一种依靠规格钻杆长度定角度的方法，具体实现步骤如下：

①首先确定采用多重楔直掏槽方法。一次掏槽采用斜眼(眼孔1～8)+直眼(眼孔9～12)，二次掏槽采用斜眼(眼孔13～19)+空孔直眼(眼孔20～22中空孔部分)，三次掏槽采用直眼(眼孔20～22底部装药段)。该掏槽方法不同于一般楔直混合掏槽特征在于槽腔开口e取值1.8m～2.4m(属于大楔形掏槽)，一次掏槽斜眼角度a要求在55°～68°，二次掏槽斜眼角度b要求在75°～84°，直眼(眼孔20～22)孔深较设计进尺h深200mm～300mm，一次直眼(眼孔9～12)孔深h1为设计进尺h的70％～75％，一次直眼(眼孔9～12)间距d取500～600mm。

②然后根据一次直眼(眼孔9～12)间距d＝500～600mm以巷道中心线左右对称布置(眼孔9～12)，眼深取0.8m～1.2m；一次斜眼开口e取1.8m～2.4m(属于大楔形掏槽)以巷道中心线对称布置，确定起孔位置A(图2中A点)，以确定的起孔位置A为圆心，以规格1.6～1.8m钎杆长为半径画圆，圆与巷道轮廓线的交点即为钎杆末端位置B(图2中B点)，然后根据三角关系计算求出钎杆与掌子面夹角a(与一次斜眼孔与掌子面的夹角a成对角)，然后较核a是否满足55°～68°范围内，如果不满足，则调整e和钎杆长度L1，直至a满足55°～68°范围。

③然后二次斜眼孔(眼孔13～19)外错一次斜眼孔f距离以巷道中心线对称布置，f值一般取(0～400mm)，确定二次斜眼起孔位置C后(图2中C点)，以确定的起孔位置C为圆心，以规格2.5m钎杆长为半径画圆，圆与巷道轮廓线的交点即为钎杆末端位置D(图2中D点)，然后根据三角关系计算求出钎杆与掌子面夹角b(与二次斜眼孔与掌子面的夹角b成对角)，然后较核b是否满足75°～85°范围内，如果不满足，则调整f，直至a满足75°～85°范围。

④然后布置三次直眼(眼孔20～22)，以巷道中线对称布置，间距500mm～700mm，孔深较进尺h深200mm，按照h＝2.5m计算，直眼孔深宜取2.7m，选取3m规格钎杆即可满足。

⑤然后根据周边眼和掏槽眼之间空白区域，按最小抵抗线原则，布置辅助眼(眼孔23～29)，将辅助眼布置在周边眼和二次斜眼中间，辅助眼角度由底部决定，孔底位置距离周边眼孔底距离不大于600mm为原则布置。

该设计方法的有益效果是：本设计方法解决了工人打斜眼角度难控制的问题，且设计的斜眼角度满足一次掏槽和二次掏槽的角度要求，孔深可以采用规格型钎杆长满足，更为重要的采用本方法设计的炮眼布置，在施工时，工人仅需掌握住“将YT29A型气腿式凿岩机钎杆前端至于凿岩点位上，后端偏移至贴近巷道两帮”这一条施工要领，即可满足斜眼施工角度，简便易操作，省去了测试斜眼角度的中间过程，且无需依赖工人打眼经验，现场应用效果非常好。

第二步：然后，标记孔眼位置。采用红漆按照掏槽眼布置方案尽量将半煤岩巷掏槽区域设置在巷道中部偏下的岩石区(见图1中眼孔1～22)，从而避免将掏槽眼布置在煤层中由邻近掏槽眼的末端起爆眼易受邻近周边炮眼爆炸冲击波的挤压，而出现的哑炮现象。

第三步：然后，打眼。采用YT29A型气腿式凿岩机，根据钎杆长度定掏槽眼角度的设计参数，在施工时，工人仅需掌握住“将YT29A型气腿式凿岩机钎杆前端至于凿岩点位上，后端偏移至贴近巷道两帮”这一条施工要领，即可实现斜眼角度的精准控制，误差很小。

第四步：然后，炸药装填。

分别向掏槽孔、辅助孔、崩落孔、底眼孔、周边眼孔内装填炸药，完成全断面炸药装填。本发明专利重点涉及掏槽孔的装药步骤及装药结构：

1)首先掏槽眼(眼孔编号1～8)按照孔长70％～75％连续装药，钻孔直径42mm，炸药采用直径32mm、200mm长三级乳化炸药，不耦合系数1.31，单孔采用一个带有Ⅰ段0ms延时电雷管的脚线和一根与炸药装填长度等长的煤矿用导爆索引爆，正向装药，采用黄泥封孔，封孔长度不小于0.5m。

2)然后掏槽眼(眼孔编号9～12)装填2节直径32mm、200mm长三级乳化炸药，不耦合系数1.135，单孔采用一个带有Ⅰ段0ms延时电雷管的脚线，正向装药，采用黄泥封孔，封孔长度不小于0.3m。

3)然后掏槽眼(眼孔编号13～19)按照孔长70％～75％连续装药，钻孔直径42mm，炸药采用直径32mm、200mm长三级乳化炸药，不耦合系数1.31，单孔采用一个带有Ⅱ段25ms延时电雷管的脚线，正向装药，采用黄泥封孔，封孔长度不小于0.5m。

4)然后掏槽眼(眼孔编号20～22)每个孔内孔底装药，装入2节直径32mm、200mm长三级乳化炸药，采用一根带脚线的Ⅲ段50ms延时电雷管，黄泥封堵装填长度不小于0.5m。

5)在掏槽眼装药完毕后，辅助眼、底眼均采用Ⅳ段75ms延时电雷管，正向装药，封泥长度不小于500mm。

6)周边眼采用1.8m长T型聚能管，装药，Ⅴ段100ms延时电雷管。

采用注射器风压装药系统给T型聚能管装药时：

①首先将依次将巷道风管(图8中801)→六方转换头(图8中801)→气压调节阀(图8中803)→气罐压力表(图8中804)→气罐(图8中805)→塑料胶管(图8中806)→注射器后盖(图8中807)→注射器开关(图8中808)→注射器(图8中809)连接好。

②然后，调节气压调节阀(图8中803)至气罐压力表(图8中804)读数为0.3～0.5MPa；

③拧开注射器后盖(图8中807)，将乳化炸药外皮用电工刀隔开，挤入注射器内，至注射器内充满乳化炸药，然后扣动注射器开关，使得气包内气压缓慢挤入注射器内，逐渐将注射器内乳化炸药挤出；

④将挤出的炸药均匀填进T型聚能管尾管(图4中403)，填满炸药后，将T型聚能管顶盖(图4中401)滑入尾管中，然后套上圆台间隔块(图7中521)，按照装药设计要求，塞入带脚线雷管。

第五步：然后，连线。

全断面按照雷管段数区别采取小并联，大串联连线方式，即Ⅰ～Ⅴ段毫秒延时电雷管，按照相同段数电雷管的孔脚线并联合成一股，然后将不同段合成的脚线股串联合成一个整股，整股线通过与起爆电缆与发爆器连接，发爆器则通过连线网络将每个雷管通电激发点火，然后引爆各个孔内的炸药。

第六步：爆破。

爆破时，按照以下爆破顺序和方法依次发生：

1)首先，掏槽眼(眼位号1～8)采用Ⅰ段0ms电雷管进行一次大楔直掏槽(即1～8构成一次大楔形，9～12构成一次直眼)，一次掏槽中一次大楔形形成1.6～2.0m大槽腔开口，为二次掏槽提供大槽开口腔自由面，并降低二次掏槽眼的深部夹制作用。

2)然后，掏槽眼(眼位号13～19)采用Ⅱ段25ms雷管进行二次大楔直掏槽(即13～19孔内炸药体(图3中的205)构成二次大楔形，与20～22直眼空孔部分(图3中的207)构成二次大楔直掏槽)，二次直眼空孔部分具有为二次大楔形斜眼沿巷道轴向深部提供自由面的功能，二次大楔形与二次空孔直眼进一步将槽腔扩大，形成二次槽腔。

3)然后，掏槽眼中的眼位号20～22孔内的孔底炸药体(图3中的206)采用Ⅲ段50ms构成三次直眼掏槽爆破，直眼底部装药部分将一次和二次破碎岩石进一步抛掷出槽腔，起到清空槽腔为辅助、崩落眼、底眼爆破提供自由面，同时可充分将一次和二次楔形在底部形成的鼓肚残孔清除干净，加深槽腔底部至孔深2.5m位置。

4)然后，辅助眼(眼位23～29)和底眼(眼位40～45)采用Ⅴ段75ms进一步扩大2.5m深槽腔。

5)最后，周边眼(眼位37～39、30～34)T型聚能爆破形成2.5m深光面效果。

实施例：

本发明专利在四川达竹煤电柏林煤矿0433(K24)机巷掘进中进行了应用，0433(K24)机巷掘进段煤层0.6m，为半煤岩巷，巷道的掘进层位如图9所示，从巷道断面岩层条件可以看出属于薄煤层倾斜小断面半煤岩巷钻爆法掘进。

新方案采取了本专利的一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，在此方法基础上，设计了钻爆参数和施工工艺，取得了良好的效果。

(1)钻爆参数设计

适应性：采用YT29A型气腿式凿岩机，钻孔钎杆规格1.8m，2.5m，2.7m(按实际钻孔深度计算)，钻孔直径42mm～43mm，根据臂长、钻杆倾斜角、断面之间的匹配关系，适宜半煤岩巷断面宽度3.0～3.2m。

炮眼布置：该爆破方法炮眼(如图1所示)，由掏槽眼(眼位号1～22)、辅助眼(眼位号23～29和35,36)、底眼(40～45)、周边T型聚能光面爆破眼(30～34、37～39)组成。其中掏槽眼(眼位号1～8和9～12)采用Ⅰ段0ms雷管进行一次掏槽；掏槽眼(眼位号13～19)采用Ⅱ段25ms雷管进行二次掏槽；掏槽眼(眼位号20～22)采用Ⅲ段50ms进行三次掏槽；辅助眼(眼位号23～29、35～36)、底眼(眼位号40～45)均采用Ⅳ段75ms爆破；周边T型聚能光面爆破眼(30～34、37～39)采用Ⅴ段100ms雷管，每分段中的每个眼位采用引线并联连接，然后将各分段串联，一次起爆。

炮眼结构：根据规格钎杆长定角度设计方法，设计出一次掏槽眼(眼位号1～8)采用1.8m钎杆，间距e取值1600mm，眼孔与掌子面夹角a＝68°。一次直眼(9～12)采用1.8m钎杆，钎杆上做好1.0m标记，打孔1.0m深，间距e取值500mm。二次掏槽眼(眼位号13～19)采用2.5m钎杆，间距f取值200mm，眼孔与掌子面夹角a＝75°。其余眼孔深度和角度按照正常抵抗线原则布置。周边T型聚能孔按照硬岩间距400mm～500mm，软岩500mm～700mm的原则进行布置。

(2)钻爆工艺

1)、施工工艺流程：打前进炮眼→全断面装药→连线→爆破→铺网、背前探梁→打锚桩眼、挂滑子→扒迎头→打顶锚杆→出碴/扒碴→打帮锚杆→打前进炮眼。

2)、打眼施工工艺：根据炮眼布置图先采用红漆进行人工定眼位→先点出周边眼→找出巷道中心点，按照设计尺寸要求标出掏槽眼→同时用两台采用YT29A型气腿式凿岩机以“钻杆长度定角度方法”进行掏槽眼钻眼，钻眼时钻臂采用平行定角、迈步上移、先下后上的方式打掏槽眼→然后打辅助眼→打周边眼→打底眼。

3)、装药的施工工艺：验孔，在装药前用炮棍插入炮眼内，检查炮眼的深度、角度和炮眼内的情况；清孔，待装药的炮眼，必须用压风管吹净炮眼内的煤、岩和水，以防止煤、岩粉堵塞炮眼，使药卷不能密接或装不到眼底；装药，装药时要按照爆破说明书中的装药量和雷管的起爆顺序按段数进行装药；封孔，采用水沙袋+粘土炮泥封孔，封孔效果好，操作简单，快速方便。

4)T型聚能管药包安装工艺:制作T型聚能管药包，按照T型聚能管→水炮泥→黄泥的顺序填塞，并采用Ⅴ段雷管和脚线并联连接。

5)、联线施工工艺：掏槽眼→辅助眼→周边眼→底眼，采用分段并联，整体串联的方式；

6)、装药方式：正向装药。

(3)应用效果

试验结果显示：单次掏槽深度维持在2.4～2.5m，且一次爆破成型，光面率占比80％～95％，超欠挖现象大幅度减小，爆破后无明显大块矸石，符合井下运输要求，抛掷矸石距离最远25m，平均15～20m，大大减小了粑斗机设备后移距离，节省了大量的设备挪移时间和工程量。在四六班制小班循环的施工组织管理，大大提高掘进效率，单循环进尺9.6～10m，每天四循环，每天平均进尺9.6m～10m，月进尺维持在270m～300m，月进尺较原来提高1.8～2倍。

Claims (8)

1.一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，利用钻杆长度定角度的原理，设计出掏槽眼孔布置结构；

步骤2，根据掏槽眼孔布置结构标记孔眼位置；

步骤3，根据钻杆长度定掏槽眼角度的设计参数进行打眼；同时在巷道轮廓线周边根据岩性软硬设置不同间距的周边眼，在周边眼以内、掏槽眼区域以外的区域，布置辅助眼、崩落眼和底眼；

步骤4，分别向掏槽孔、辅助孔、崩落孔、底眼孔、周边眼孔内装填不同段数的雷管或炸药，完成全断面炸药装填；

步骤5，全断面按照雷管段数区别采取小并联，大串联的连线方式进行连线，发爆器则通过连线网络将每个雷管通电激发点火，然后引爆各个孔内的炸药。

2.根据权利要求1所述的一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，其特征在于，步骤1中，具体包括：

1)首先采用多重楔直掏槽方法：一次掏槽采用斜眼加直眼，二次掏槽采用斜眼加空孔直眼，三次掏槽采用直眼；槽腔开口e取值1.8m～2.4m，一次掏槽斜眼角度a要求在55°～68°，二次掏槽斜眼角度b要求在75°～84°，直眼孔深较设计进尺h深200mm～300mm，一次直眼孔深h₁为设计进尺h的70％～75％，一次直眼间距d取500～600mm；

2)然后根据一次直眼间距d＝500～600mm以巷道中心线左右对称布置一次直眼，眼深取0.8m～1.2m；一次斜眼开口e取1.8m～2.4m以巷道中心线对称布置，确定起孔位置A，以确定的起孔位置A为圆心，以规格1.6～1.8m钎杆长为半径画圆，圆与巷道轮廓线的交点即为钎杆末端位置B，然后根据三角关系计算求出钎杆与掌子面夹角a，然后较核a是否满足55°～68°范围内，如果不满足，则调整e和钎杆长度L1，直至a满足55°～68°范围；

3)然后二次斜眼孔外，距一次斜眼孔f距离以巷道中心线对称布置，f值取0～400mm，确定二次斜眼起孔位置C后，以确定的起孔位置C为圆心，以规格2.5m钎杆长为半径画圆，圆与巷道轮廓线的交点即为钎杆末端位置D，然后根据三角关系计算求出钎杆与掌子面夹角b，然后较核b是否满足75°～85°范围内，如果不满足，则调整f，直至a满足75°～85°范围；

4)然后布置三次直眼，以巷道中线对称布置，间距500mm～700mm，孔深较进尺h深200mm，按照h＝2.5m计算，直眼孔深宜取2.7m，选取3m规格钎杆；

5)然后根据周边眼和掏槽眼之间空白区域，按最小抵抗线原则，布置辅助眼，将辅助眼布置在周边眼和二次斜眼中间，辅助眼角度由底部决定，孔底位置距离周边眼孔底距离不大于600mm。

3.根据权利要求1所述的一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，其特征在于，步骤2中，具体包括：采用红漆按照掏槽眼布置结构将半煤岩巷掏槽区域设置在巷道中部偏下的岩石区。

4.根据权利要求1所述的一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，其特征在于，步骤3中，具体包括：采用YT29A型气腿式凿岩机，根据钻杆长度定掏槽眼角度的设计参数，在施工时，将YT29A型气腿式凿岩机钎杆前端至于凿岩点位上，后端偏移至贴近巷道两帮。

5.根据权利要求1所述的一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，其特征在于，步骤4中，具体包括：

1)首先一次掏槽的斜眼按照孔长70％～75％连续装药，钻孔直径42mm，炸药采用直径32mm、200mm长三级乳化炸药，不耦合系数1.31，单孔采用一个带有Ⅰ段0ms延时电雷管的脚线和一根与炸药装填长度等长的煤矿用导爆索引爆，正向装药，采用黄泥封孔，封孔长度不小于0.5m；

2)然后一次掏槽的直眼装填2节直径32mm、200mm长三级乳化炸药，不耦合系数1.135，单孔采用一个带有Ⅰ段0ms延时电雷管的脚线，正向装药，采用黄泥封孔，封孔长度不小于0.3m；

3)然后二次掏槽的斜眼按照孔长70％～75％连续装药，钻孔直径42mm，炸药采用直径32mm、200mm长三级乳化炸药，不耦合系数1.31，单孔采用一个带有Ⅱ段25ms延时电雷管的脚线，正向装药，采用黄泥封孔，封孔长度不小于0.5m；

4)然后二次掏槽的直眼每个孔内孔底装药，装入2节直径32mm、200mm长三级乳化炸药，采用一根带脚线的Ⅲ段50ms延时电雷管，黄泥封堵装填长度不小于0.5m；

5)在掏槽眼装药完毕后，辅助眼、底眼均采用Ⅳ段75ms延时电雷管，正向装药，封泥长度不小于500mm；

6)周边眼采用1.8m长T型聚能管，装药，Ⅴ段100ms延时电雷管。

6.根据权利要求5所述的一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，其特征在于，T型聚能管装药采用注射器风压装药系统，具体包括：

首先依次将巷道风管→六方转换头→气压调节阀→气罐压力表→气罐→塑料胶管→注射器后盖→注射器开关→注射器连接好；

然后，调节气压调节阀至气罐压力表读数为0.3～0.5MPa；

接着，拧开注射器后盖，将乳化炸药外皮用电工刀隔开，挤入注射器内，至注射器内充满乳化炸药，然后扣动注射器开关，使得气包内气压缓慢挤入注射器内，逐渐将注射器内乳化炸药挤出；

再接着，将挤出的炸药均匀填进T型聚能管尾管，填满炸药后，将T型聚能管顶盖滑入尾管中，然后套上圆台间隔块，按照装药设计要求，塞入带脚线雷管。

7.根据权利要求1所述的一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，其特征在于，步骤5中，全断面按照雷管段数区别采取小并联，大串联连线方式，即Ⅰ～Ⅴ段毫秒延时电雷管，按照相同段数电雷管的孔脚线并联合成一股，然后将不同段合成的脚线股串联合成一个整股，整股线通过与起爆电缆与发爆器连接，发爆器则通过连线网络将每个雷管通电激发点火，然后引爆各个孔内的炸药。

8.根据权利要求7所述的一种薄煤层半煤岩巷中深孔光面爆破方法，其特征在于，爆破顺序为：

1)首先，一次掏槽的斜眼采用Ⅰ段0ms电雷管进行一次大楔直掏槽构成一次大楔形，一次掏槽的直眼构成一次直眼，一次掏槽中一次大楔形形成1.6～2.0m大槽腔开口，为二次掏槽提供大槽开口腔自由面；

2)然后，二次掏槽的斜眼采用Ⅱ段25ms雷管进行二次大楔直掏槽构成二次大楔形，与二次掏槽的直眼空孔部分构成二次大楔直掏槽，二次直眼空孔部分为二次大楔形斜眼沿巷道轴向深部提供自由面，二次大楔形与二次空孔直眼进一步将槽腔扩大，形成二次槽腔；

3)然后，掏槽眼中的二次掏槽的直眼空孔孔内的孔底炸药体采用Ⅲ段50ms构成三次直眼掏槽爆破，直眼底部装药部分将一次和二次破碎岩石进一步抛掷出槽腔，为辅助、崩落眼、底眼爆破提供自由面，加深槽腔底部至孔深2.5m位置；

4)然后，辅助眼和底眼采用Ⅴ段75ms进一步扩大2.5m深槽腔；

5)最后，周边眼T型聚能爆破形成2.5m深光面效果。

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