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摘要：本文结合工程实例，主要阐述了在坚硬岩层掘进过程中应用中深孔直眼掏槽爆破施工技术，以及合理选取掏槽形式和爆破参数，能有效的提高工程施工速度。
关键词：中深孔 直眼掏槽爆破 坚硬岩 应用
我矿在岩巷掘进中习惯采用四眼楔形掏槽爆破法施工,但四眼楔形掏槽在坚硬岩中存在掏槽效果差,制约了单循环进尺，严重影响矿井的生产接替，提高坚硬岩石巷道掘进速度已成为我矿一个迫在眉睫的问题，岩巷中深孔直眼爆破是解决此问題的有效方法之一。
1. 工程概况
北采区+330集运巷掘面是重点开拓工程。该巷道设计标高+330.778m，设计长度为615 m，巷道坡度为+3‰，断面为半圆拱形，设计宽度2.2 m，设计高度为2.5m，断面面积为5.3m2，设计层位为F8煤层顶板，掘进巷道岩性以细粉砂岩为主，岩石硬度系数为8.5-10.7，施工方式为炮掘，耙斗装岩机出碴，1 t矿车运输。
2. 掏槽眼爆破技术参数选取
岩巷掘进爆破时，由于只有一个自由面，四周岩石夹制力很大，爆破条件困难。掏槽的作用是形成槽腔，既为后续炮孔爆破创造自由面又为岩石破碎提供补偿空间。影响掏槽爆破的因素很多，且各因素之间相互影响，相互制约，掏槽爆破技术是岩巷中深孔爆破的关键，是决定炮孔利用率的主要因素。因此，必须合理选择掏槽形式和爆破参数，使岩石完全破碎并抛出，获得较高的炮孔利用率。
2.1.掏槽方式的选取
在中深孔爆破时，一般采用直眼掏槽。直眼掏槽的形式有多种，较为常见的有五花眼掏槽、菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等。各种掏槽形式的共同点，是利用空眼做首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间。因此，直眼掏槽均有数量不等的平行空眼。确定掏槽方式还应综合考虑以下原则：①掏槽形式越简单越好，雷管段数不宜过多，否则难以实现巷道全断面一次爆破；② 掏槽眼爆破后，能形成较大的第二个自由面和较高的炮眼利用率；③首爆装药炮眼应占有一定比例的空眼。
试验中，我们认为五花眼掏槽可增大第二个自由面表面积，提高掏槽深度。其特点是科学利用空心眼的作用，掏槽眼布置六个，其中周边五个空气眼与中心一个眼间隔为50mm，炮眼都垂直于工作面，各炮之间必须保持平行，炮眼深度不受巷道断面限制，中心眼装药，周边五个眼不装药，为掏槽爆破提供空间。通过布置5个的空心眼作为附加自由面，利用爆破爆破作用的破碎圈来破碎岩石，而后借助爆生气体的余能将已破碎岩石从槽内抛出，达到掏槽目的。通过现场实验，循环进尺可达1.2-1.6米，从而大大提高了单进水平。
2.2.掏槽眼爆破参数的合理选取
2.2.1.炮眼间距的选取
掏槽眼爆破效果的好坏，关键在于合理掌握槽眼与空眼的距离，而眼距又与岩层硬度、炸药质量、空眼数目有关。实践表明，在岩层及炸药质量一定的前提下，增加空眼数目，不仅能有效地防止槽眼“挤死”，同时爆破深度也大大提高，而且可适当增加眼距，使掏槽区横断面尺寸增大。经过试验和对比，在布置五个空眼掏槽的情况下，空眼与各槽眼的间距可取以下数值：
w=(1.2-2)d
w—— 炮眼间距，mm；
d—— 炮眼直径，mm。
五花眼掏槽爆破后，形成圆柱状自由面。为进一步扩大自由面，往往在掏槽眼的外围布置3-4个扩槽眼。其中心距：7、8、9、10号眼与中心眼1号眼距为250mm（详见炮眼布置图）。
2.2.2.装药量的选取
根据掏槽爆破要求，装药爆破要将第二个自由面内的岩石充分破碎并抛出，因此，装药量较其它炮眼要大。直眼掏槽药量的经验计算公式为
式中 —— 掏槽眼单眼装药量，kg；
—— 炸药单耗，取q=26～32 kg／m3，软岩取小值，硬岩取大值；
—— 炮眼长度，m；
—— 炸药密度，现g／cm3；
m—— 装药槽眼数，个。
得出，=1.05 kg/个
通过现场试验，中心孔掏槽眼装药量为1.05 kg，其它掏槽眼装药量为0.6 kg。
2.2.3.炮眼深度的选取
在确定炮眼深度时，应根据岩石的坚硬程度、巷道断面大小、循环作业方式、钻眼机械、所用炸药的爆炸能力等因素来确定，其中最重要的是设备条件和循环作业时间。
合理的炮孔深度应与钻眼机械相适应，有资料表明：岩巷掘进时，若采用普通的气腿式凿岩机，在相同的岩石条件下施工，采用同一根钎子钻孔，每增加1m孔深，其钻孔速度就下降4﹪-10﹪，且随着钻孔深度的增加，钻孔速度就下降得越快。特别是当炮孔深度超过2.5m时，由于钎子重量增加，使克服钎子弹性变形的冲击功增大，排粉难度也增大；同时钎杆与孔壁间摩擦阻力增大，能量消耗增加，人工拔钎也相当困难。因此，使用普通气腿式凿岩机，炮孔深度宜控制在2.5m以内。
合理的炮孔深度还应能保证每班完成整循环，并能保证实现正规循环作业。这样，每班工作任务明确，便于组织和管理，在合理的炮孔深度内力求最高掘进工效。
结合我矿330集运巷掘进使用普通的气腿式凿岩机（ZY-24型）的情况，为保证炮眼利用率平均达到90％以上，确定眼深为1．8～2．0m。
3.现场爆破试验
3.1. 中深孔直眼掏槽炮眼布置图（S掘=5.3m2）
3.2. 中深孔直眼掏槽爆破说明书
3.3.现场实验结果(选三组试验数据如下)：
第一组:
地点：330集运巷 日期:2011年3月20日早班
跟班技术员:秦立栋、钟权伟
第二组:
地点：330集运巷 日期:2011年3月21日早班
跟班技术员:秦立栋、钟权伟
第三组:
地点：330集运巷 日期:2011年3月22日早班
跟班技术员:秦立栋、钟权伟
通过这段时间的实验，在提高单进上取得了明显的成效。采用五花眼直眼掏槽，炮眼利用率达到了90％以上，单循环进尺在1.5米左右，爆破效果较好。
3.4.存在问题分析
3.4.1.五花眼掏槽方式的关键技术在于要保证六个掏槽眼不能相互打通，若打通掏槽就失去作用。
3.4.2.打眼时应控制好各炮眼的深度一致以及各炮眼的间距与排距。
3.4.3.为了保证正规循环，必须经常根据围岩硬度、打眼时间对眼深进行适当调整，这对现场作业人员素质要求相对要高。
4.结论
在岩巷中深孔爆破施工中，只有选用适宜的掏槽形式，设计合理的炮眼间距、炮眼深度及装药量，才能确保掏槽眼的爆破效果，为其它炮眼的爆破创造有利条件，以达到提高岩巷掘进速度的目的。
参考文献：
[1]王文龙．钻眼爆破[M]．北京：煤炭工业出版社，1984．
[2]单仁亮，周纪军，黄宝龙，等.巷道掏槽爆破影响因素分析[J].煤炭科学技术,2010,38.
[3]东兆星，吴士良．井巷工程[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2004．
[4]王咸阳，温孝勤．爆破器材, 1986,3．
[5]唐序武．中小企业管理与科技(上旬刊), 2009,9．
作者简介：张金雷，男，助理工程师，2003年毕业于福建资源工业学校，现在福建煤电股份有限公司大瑶煤矿从事采掘工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：中深孔 直眼掏槽爆破 坚硬岩 应用
我矿在岩巷掘进中习惯采用四眼楔形掏槽爆破法施工,但四眼楔形掏槽在坚硬岩中存在掏槽效果差,制约了单循环进尺，严重影响矿井的生产接替，提高坚硬岩石巷道掘进速度已成为我矿一个迫在眉睫的问题，岩巷中深孔直眼爆破是解决此问題的有效方法之一。
1. 工程概况
北采区+330集运巷掘面是重点开拓工程。该巷道设计标高+330.778m，设计长度为615 m，巷道坡度为+3‰，断面为半圆拱形，设计宽度2.2 m，设计高度为2.5m，断面面积为5.3m2，设计层位为F8煤层顶板，掘进巷道岩性以细粉砂岩为主，岩石硬度系数为8.5-10.7，施工方式为炮掘，耙斗装岩机出碴，1 t矿车运输。
2. 掏槽眼爆破技术参数选取
岩巷掘进爆破时，由于只有一个自由面，四周岩石夹制力很大，爆破条件困难。掏槽的作用是形成槽腔，既为后续炮孔爆破创造自由面又为岩石破碎提供补偿空间。影响掏槽爆破的因素很多，且各因素之间相互影响，相互制约，掏槽爆破技术是岩巷中深孔爆破的关键，是决定炮孔利用率的主要因素。因此，必须合理选择掏槽形式和爆破参数，使岩石完全破碎并抛出，获得较高的炮孔利用率。
2.1.掏槽方式的选取
在中深孔爆破时，一般采用直眼掏槽。直眼掏槽的形式有多种，较为常见的有五花眼掏槽、菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等。各种掏槽形式的共同点，是利用空眼做首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间。因此，直眼掏槽均有数量不等的平行空眼。确定掏槽方式还应综合考虑以下原则：①掏槽形式越简单越好，雷管段数不宜过多，否则难以实现巷道全断面一次爆破；② 掏槽眼爆破后，能形成较大的第二个自由面和较高的炮眼利用率；③首爆装药炮眼应占有一定比例的空眼。
试验中，我们认为五花眼掏槽可增大第二个自由面表面积，提高掏槽深度。其特点是科学利用空心眼的作用，掏槽眼布置六个，其中周边五个空气眼与中心一个眼间隔为50mm，炮眼都垂直于工作面，各炮之间必须保持平行，炮眼深度不受巷道断面限制，中心眼装药，周边五个眼不装药，为掏槽爆破提供空间。通过布置5个的空心眼作为附加自由面，利用爆破爆破作用的破碎圈来破碎岩石，而后借助爆生气体的余能将已破碎岩石从槽内抛出，达到掏槽目的。通过现场实验，循环进尺可达1.2-1.6米，从而大大提高了单进水平。
2.2.掏槽眼爆破参数的合理选取
2.2.1.炮眼间距的选取
掏槽眼爆破效果的好坏，关键在于合理掌握槽眼与空眼的距离，而眼距又与岩层硬度、炸药质量、空眼数目有关。实践表明，在岩层及炸药质量一定的前提下，增加空眼数目，不仅能有效地防止槽眼“挤死”，同时爆破深度也大大提高，而且可适当增加眼距，使掏槽区横断面尺寸增大。经过试验和对比，在布置五个空眼掏槽的情况下，空眼与各槽眼的间距可取以下数值：
w=(1.2-2)d
w—— 炮眼间距，mm；
d—— 炮眼直径，mm。
五花眼掏槽爆破后，形成圆柱状自由面。为进一步扩大自由面，往往在掏槽眼的外围布置3-4个扩槽眼。其中心距：7、8、9、10号眼与中心眼1号眼距为250mm（详见炮眼布置图）。
2.2.2.装药量的选取
根据掏槽爆破要求，装药爆破要将第二个自由面内的岩石充分破碎并抛出，因此，装药量较其它炮眼要大。直眼掏槽药量的经验计算公式为
式中 —— 掏槽眼单眼装药量，kg；
—— 炸药单耗，取q=26～32 kg／m3，软岩取小值，硬岩取大值；
—— 炮眼长度，m；
—— 炸药密度，现g／cm3；
m—— 装药槽眼数，个。
得出，=1.05 kg/个
通过现场试验，中心孔掏槽眼装药量为1.05 kg，其它掏槽眼装药量为0.6 kg。
2.2.3.炮眼深度的选取
在确定炮眼深度时，应根据岩石的坚硬程度、巷道断面大小、循环作业方式、钻眼机械、所用炸药的爆炸能力等因素来确定，其中最重要的是设备条件和循环作业时间。
合理的炮孔深度应与钻眼机械相适应，有资料表明：岩巷掘进时，若采用普通的气腿式凿岩机，在相同的岩石条件下施工，采用同一根钎子钻孔，每增加1m孔深，其钻孔速度就下降4﹪-10﹪，且随着钻孔深度的增加，钻孔速度就下降得越快。特别是当炮孔深度超过2.5m时，由于钎子重量增加，使克服钎子弹性变形的冲击功增大，排粉难度也增大；同时钎杆与孔壁间摩擦阻力增大，能量消耗增加，人工拔钎也相当困难。因此，使用普通气腿式凿岩机，炮孔深度宜控制在2.5m以内。
合理的炮孔深度还应能保证每班完成整循环，并能保证实现正规循环作业。这样，每班工作任务明确，便于组织和管理，在合理的炮孔深度内力求最高掘进工效。
结合我矿330集运巷掘进使用普通的气腿式凿岩机（ZY-24型）的情况，为保证炮眼利用率平均达到90％以上，确定眼深为1．8～2．0m。
3.现场爆破试验
3.1. 中深孔直眼掏槽炮眼布置图（S掘=5.3m2）
3.2. 中深孔直眼掏槽爆破说明书
3.3.现场实验结果(选三组试验数据如下)：
第一组:
地点：330集运巷 日期:2011年3月20日早班
跟班技术员:秦立栋、钟权伟
第二组:
地点：330集运巷 日期:2011年3月21日早班
跟班技术员:秦立栋、钟权伟
第三组:
地点：330集运巷 日期:2011年3月22日早班
跟班技术员:秦立栋、钟权伟
通过这段时间的实验，在提高单进上取得了明显的成效。采用五花眼直眼掏槽，炮眼利用率达到了90％以上，单循环进尺在1.5米左右，爆破效果较好。
3.4.存在问题分析
3.4.1.五花眼掏槽方式的关键技术在于要保证六个掏槽眼不能相互打通，若打通掏槽就失去作用。
3.4.2.打眼时应控制好各炮眼的深度一致以及各炮眼的间距与排距。
3.4.3.为了保证正规循环，必须经常根据围岩硬度、打眼时间对眼深进行适当调整，这对现场作业人员素质要求相对要高。
4.结论
在岩巷中深孔爆破施工中，只有选用适宜的掏槽形式，设计合理的炮眼间距、炮眼深度及装药量，才能确保掏槽眼的爆破效果，为其它炮眼的爆破创造有利条件，以达到提高岩巷掘进速度的目的。
参考文献：
[1]王文龙．钻眼爆破[M]．北京：煤炭工业出版社，1984．
[2]单仁亮，周纪军，黄宝龙，等.巷道掏槽爆破影响因素分析[J].煤炭科学技术,2010,38.
[3]东兆星，吴士良．井巷工程[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2004．
[4]王咸阳，温孝勤．爆破器材, 1986,3．
[5]唐序武．中小企业管理与科技(上旬刊), 2009,9．
作者简介：张金雷，男，助理工程师，2003年毕业于福建资源工业学校，现在福建煤电股份有限公司大瑶煤矿从事采掘工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。