煤矿坚硬岩石巷道中深孔爆破技术应用研究

第14卷　第3期Vol114,No13工程爆破　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年9月ENGINEERINGBLASTINGSeptember　2008

文章编号:1006-7051(2008)03-0031-03

煤矿坚硬岩石巷道中深孔爆破

技术应用研究

孟德军1,何爱忠1,朱　昊1,宗　琦2

(1.淮北矿业集团岱河煤矿,;2.摘　要:,提高单循环进尺。根据现场巷

道断面和形状、,通过对炮孔深度、掏槽形式和掏槽参数、、炸药单耗、起爆方式等技术问题分析研究,并在施工中不断,平均炮孔利用率大于90%,巷道成形质量良好,周边40～70%。

关键词:岩石巷道;中深孔爆破;掏槽形式;光面爆破中图分类号:TD823　　文献标识码:A

APPLICATION&RESEARCHONMEDIUM2DEEP2HOLEBLASTINGTECHNOLOGYINCOAL

MINESOLIDROCKTUNNEL

MENGDe2jun,HEAi2zhong,ZHUHao,ZONGQi

1

1

1

2

(1.HuaibeiMiningGroupCo.DaiheCoalMine,Huaibei235001,Anhui,China;

2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,AnhuiUniversityof

ScienceandTechnology,Huainan232001,Anhui,China)

ABSTRACT:Medium2deep2holeblastingtechnologycanreduceassistantoperationtimeofmanykindsofloopfunction,andenhancetheadvancementfootageofsingle2cycle.Thispaper,basedonthesectionandshapeofinsitetunnel,rockpropertyandconstructioncondition,lowerpowercoal2minewater2gelexplo2sive,discussedthetechnicalproblemssuchasholedepth,cutpatternsandparameters,smoothingblastingparameters,cavedblastingparameters,chargingstructure,unitexplosiveconsumption,detonationpat2ternandsoon,andwhichwereoptimizedduringtheconstruction.Theapplicationresearchinterpretedin2towelltechnologicalandeconomicresultsbygivinganaverageholeavailabilitymorethan90%,wellqual2ityofthetunnelshape,and40%～70%ofperipheralholerateintermsofhalf2holemarks.KEYWORDS:Rocktunnel;Medium2deep2holeblasting;Cutpattern;Smoothingblasting

1　引　言

目前,在采用普通气腿式凿岩机钻孔的施工条件下,浅孔爆破仍是煤矿岩石巷道掘进最常用的爆

收稿日期:2008-03-07

作者简介:孟德军,高级工程师、硕士。

破作业方式,通常能获得较高的爆破效率,一般炮孔

深度116～118m,循环进尺可达到114～116m,爆破效率较差时有110m左右。浅孔爆破循环转换过程中工艺重复多,相对增加了辅助作业时间,如放炮通风时间、排矸时间、工作面清理及各工序准备时间等,材料消耗量大、成本高、工效低,而且增加了工人

工　程　爆　破

的劳动强度,与目前煤矿建设的快速发展很不适应。

而岩巷掘进中深孔爆破技术则可减少辅助作业时间、提高单循环进尺,因而被认为是加快掘进速度最为有效的技术手段之一,也是目前岩巷掘进爆破的发展方向,国内也有不少研究资料和成功的工程实例〔1～4〕。但是如何在现有凿岩设备和生产技术条件下,提高爆破效率、改善爆破效果、增加进尺、保证成形,仍是岩巷特别是较为坚硬的岩石巷道掘进中深孔爆破工作中亟待解决的技术课题。我们在岩石巷道掘进中对中深孔爆破技术进行了应用研究,获得了理想的爆破效果。

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,同时配合锚喷支护,在合理的炮孔深度内力求最高掘进工效。结合巷道坚硬岩石条件,设计炮孔深度为212m。312　掏槽爆破

浅孔爆破时最常用的掏槽形式是垂直楔形掏槽,它可以充分利用工作面这一唯一的自由面,使用却能够获得较大的掏,当巷道断,;而巷道断面较大时,也。根据实际情况,设计采用楔形斜孔掏槽,掏槽孔深度(垂直深度)214m。为克服深孔底部岩石的夹制作用、增强槽腔内岩石的破碎和运动,在槽腔中心布置两个214m的直孔,每对槽孔孔口间距1400mm、孔底间距控制在200～300mm,倾角76°。中心两个槽孔装药同用一段雷管起爆。313　光面爆破参数周边孔布置在巷道掘进轮廓线上,钻孔时向外偏斜,孔底落在轮廓线外50～100mm,炮孔相互平行,深度一致。为保证巷道成形质量,严格控制周边孔(特别是顶孔)间距、最小抵抗线及装药量,设计顶孔孔距在350～400mm、帮孔孔距400mm,周边孔最小抵抗线550mm,实际炮孔密集系数m=017～018。

理论分析和工程实践均已证明,较合理的光爆装药结构是不耦合装药,即径向空气间隙不耦合和轴向空气垫层不耦合装药,在目前尚未广泛使用特制小直径光爆药卷的情况下,现场仍以普通药卷代替,这样则应采用轴向软垫层不耦合装药。而由于煤矿安全的特殊性,不能采用空气不耦合装药,因此应采用轴向水垫层不耦合装药结构(装水炮泥)。

根据经验,岩石巷道光面爆破时的装药集中度取值为:松软岩石100～150g/m,中硬岩石120～200g/m,坚硬岩石200～300g/m〔5～7〕。设计顶孔装药集中度160g/m。

根据巷道断面情况,在掏槽孔和周边孔间均匀布置辅助孔和崩落孔,紧挨掏槽孔的辅助孔与掏槽孔孔口间距应控制在250～300mm,其他崩落孔间距和排距控制在550～700mm,炮孔密集系数控制在m=018～112。各类炮孔爆破参数如表1所示。

2　巷道概况

,三心拱形,412m、314m、净断面积131026m2。,喷层厚度100mm,因此巷道掘进宽度414m、掘进高度315m、掘进断面积14115m2。该段巷道范围内无地质构造,岩层走向为20°、倾向110°,倾角8°、岩性有泥岩、砂质泥岩,细粒砂岩以及中粗粒砂岩,其中以坚硬中粗粒砂岩为主,岩石坚固性系数f=8～10,预计该巷道掘进中局部可能会有滴、淋水现象,无沼气。确定选用有较高冲击功的新型YT229型气腿式岩石风动凿岩机,配用长度215m的钎杆及直径38mm的球齿型钎头,炮孔直径40mm左右。采用淮北矿业集团化工厂生产的三级煤矿安全水胶炸药,药卷直径35mm、长度400mm、质量350g,1～5段毫秒电雷管,矿用防爆型起爆器。

3　爆破参数设计

311　炮孔深度

合理的炮孔深度应与钻孔机械相适应,有资料表明〔5〕: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215～310m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215m以内。

合理的炮孔深度还应能保证每班完成整循环,

孟德军等:煤矿坚硬岩石巷道中深孔爆破技术应用研究

表1　巷道掘进中深孔爆破参数

Table1　Parametersofmedium2deep2holeblastingintunneldriving

炮孔名称

孔号

孔数

/个

2673661017865

孔深

/m214214212212212212212212212

孔距

/mm400400400700600650400340630

抵抗线

/mm

一阶掏槽孔1～2二阶掏槽孔3～8辅助孔9～12,16～18崩落孔13～15崩落孔19～21,28～30崩落孔22～27帮孔31～40顶孔41～57底孔58～65合计

250700700700550卷/孔31031531021021521021010315

装药量kg/孔1105112250187501700187501700135kg211713561125211125120918491875

起爆顺序

ⅠⅠⅡⅡⅢⅢⅣⅤⅤ

连线方式串联

314　爆破效果

。参考文献:

〔1〕宗　琦,郝　飞.提高岩巷掘进爆破速度和质量的若干

技术问题[J].中国煤炭,2004,30(10):39-43.〔2〕李四辈,张舒畅,田运生.中深孔光面爆破在新三矿快速

掘进中的应用[J].煤炭科学技术,2005,33(8):18-21.〔3〕李聚振.中深孔爆破技术在大断面巷道施工中的应用

[J].河北煤炭,2005(1):41-43.〔4〕田会礼,周茂普.大断面岩巷中深孔爆破试验研究[J].

煤炭工程,2004(9):62-64.〔5〕高尔新,杨仁树.爆破工程[M].徐州:中国矿业大学出

版社,1999.〔6〕王文龙.钻孔爆破[M].北京:煤炭工业出版社,1989.〔7〕徐　颖,宗　琦.地下工程爆破理论与应用[M].徐州:

中国矿业大学出版社,2001.

量都有较大提高4318m,9016%,巷道成形质量良好,超挖量基本上控制在150mm以内,无欠挖,据不完全统计,周边孔痕率在40%～70%。

工作面岩石破碎充分、爆破块度均匀、大块率很低,经多个循环的粗略观测统计,除个别有少量大块外(个别岩石大块的最大尺寸也不超过500mm),块径一般都在50～250mm。爆堆也较为集中,大量岩石的抛掷距离被控制在6～15m的范围内,抛掷到耙矸机以后的矸石量很少,这就大大减少了人工清矸清道的工作量,利于装岩机装岩,同时也有效地保护了巷道掘进设备和器具免受落石的撞击破坏。同时调车及时,有效地提高了装岩机的装岩工时利用

(上接第87页)

〔12〕魏承景,谢逢午1静态破碎技术[M]1南宁:广西科学

技术出版社,19891〔13〕孙建鼎1静态破碎技术及其应用[J]1云南冶金,1994

(4):1-31〔14〕伍明1钠基膨润土新用途-静态胀裂剂[J]1建材工业

信息,2001(12):151〔15〕马志刚,王瑾1试论静态胀裂剂及其性能改进[J]1煤

矿爆破,2002(1):4-81〔16〕徐迅,雷斌,齐砚勇1静态爆破剂的配制与试验尝试

[J]1煤矿爆破,2006(3):35-361〔17〕王先进1新型无声爆破材料的试制及应用[J]1石材,

1994(4):21-231〔18〕渡边明1静态破碎剂的应用[J]1戈鹤川译1爆破,

1985,(4):32-351〔19〕杜力1混配法生产静态胀裂剂[J]1适用技术市场,

1990(12):3-51〔20〕王作鹏,杜华善,张现亭1一种新型静态胀裂剂的研

制[J]1煤矿爆破,2004(2):14-161〔21〕张爱莉,姚刚1静态爆破的设计及应用[J]1建筑技

术,2002,33(6):420-4211〔22〕朱益军,戴显荣,杜国其,等1静态破碎法在隧道洞顶

危岩处理中的应用[J]1中国市政工程,2005(3):46-481〔23〕刘清荣1静态胀裂剂研究现状与展望[J]1爆破,1990

(1):1-91〔24〕白聚波,李荣菊1用静态破裂剂破裂混凝土的设计与

施工[J]1爆破,2000,17(1):64-671〔25〕KazikaevJM,LugininaIG,Sheremet’evY,Baksheev

IS1Someessentiallynovelmethodsandtechniqueofdestructiveexplosions1RockFragmentationbyblasting[M]1Rossmanith(ed)1993,Balkema,Rotterdam:445-4471