1《中深孔三小一次爆破技术研究》工作报告Word下载.docx

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近几年来，以单仁亮教授为首的中国矿业大学（北京）岩巷掘进科研小组研究开发了一种高效的准直眼掏槽方式，并已在全国10多个矿区得到了非常成功的应用。

准直眼强力掏槽方式就是一种充分结合了直眼掏槽和楔形掏槽各自的优点，并采用了合理的时间间隔进行分层分次掏槽的综合性掏槽技术。

准直眼强力掏槽中所有炮孔采用同等深度，主掏槽孔微倾斜（近似为直眼），孔底间距大，配合中心直眼，采用合理时间间隔进行分层分次爆破。

准直眼强力掏槽图解如图1所示。

（a）掏槽炮眼布置图（b）掏槽剖面图（c）1-6号孔爆后图（d）7-8号孔爆后图

图1准直眼强力掏槽图解

在准直眼强力掏槽中，1-6号孔为主掏槽孔，近似的直眼，即微倾斜孔，它们与工作面夹角为75-850；

中心7-8号孔为直眼，称为中心次掏槽孔，下部装药，上部为空孔。

爆破中1-6号主掏槽孔先于7-8号中心次掏槽孔起爆。

1-6号起爆时，7-8号孔的上部相当于2个空孔，为1-6号孔爆破提供了一定的自由面和补偿空间；

起爆后，1-6号孔的装药将对它所包围的岩体进行破碎，且利用炮孔轴线与自由面斜交的自由面将靠近自由面的岩石抛出，只剩下下部有一部分的岩石抛不出去，但这部分的岩石在爆炸作用下将受到损伤，其中的节理、裂隙会得到扩展，且为7-8号孔下部装药爆破提供了自由面和有利条件。

1-6号孔爆破后如图1c所示。

7-8号孔爆破为双孔爆破漏斗作用，它不仅将1-6号孔未爆出的岩体破碎，而且还可以将1-6号孔已破碎但未抛出的碎渣抛出，形成我们所希望达到的深度和大小的槽腔，7-8号孔爆后如图1d所示。

试验表明，这种掏槽方式的掏槽效率能达到设计深度的95%以上，且适应性很强，只要对岩性了解，适当调整槽腔大小和装药单耗，效果均能达到。

目前，由于广大煤矿在浅孔爆破中均采用楔形掏槽方式，工人对楔形掏槽比较熟悉，本掏槽方式的布眼与楔形掏槽类似，合乎他们的习惯，很容易被工人掌握。

准直眼强力掏槽的优点在于：

充分利用了炮孔，在主掏槽孔1-6号起爆时，充分利用了7-8号孔上部未装药部分的空孔效应，增强了第一次爆破效果，没有“浪费”炮孔，可以更有利于提高炮孔利用率；

与直眼掏槽相比，减少了掏槽眼数量，扩大槽腔体积，为后续炮孔爆破提供了更大的自由面和补偿空间，不会出现后续炮孔炸药被压死的现象；

准直眼微倾斜，充分利用了掌子面提供的自由面，增强了爆破效果，同时其倾角比楔形掏槽小，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。

2.2周边眼光爆技术研究

周边眼光面爆破有许多优点：

巷道成型规整，减少掘进超欠挖量；

巷道围岩受爆破震动小，保持了围岩地完整和稳定，有利于锚喷支护；

减少炸药消耗量，降低成本。

因此在巷道掘进爆破中一般采用周边光面爆破。

光面爆破时，相邻炮眼间形成贯通裂缝并将岩石从岩体中分离，这是应力波和爆生气体共同作用的结果。

由于应力波在岩体中传播的速度远远高于其产生裂纹的传播速度，所以当应力波越过裂纹尖端后，应力波产生的径向裂纹在爆生气体的准静态压力所产生的膨胀作用下进一步扩展。

应力波自中心径向传播时，遇到辅助眼爆破产生的自由面反射成拉伸应力波，由于岩石抗拉强度较低，岩石发生拉断破坏，使得岩石从在自由面拉断破坏。

试验研究的重点就是确定周边眼孔距和抵抗线合理比值、炮眼密集系数。

（1）两相邻孔产生的应力波相遇造成初始裂隙之后，应力波才能到达抵抗线边缘。

考虑到雷管本身的误差以及起爆时差，实际中不可能做到两孔同时起爆，有时要靠先起爆的孔来完成，所以一般软弱岩体、中等坚硬岩体和比较坚硬岩体，孔距通常小于或等于抵抗线厚度。

（2）两相邻孔在裂隙贯通之前，应力波应到达自由面，并产生拉伸应力波。

炮眼密集系数不能太小，以保证两孔裂隙贯通前，炮孔到自由面方向的岩体已经受到一定程度的破坏。

2.3现场试验

从2008年1月起，研究组对赵楼矿井的几条巷道行实地考察，制定了初步试验方案，并根据现场的情况进行调整和试验。

经过考察，了解现场地质条件、施工现状、设备配置，调整和优化初步设计方案。

2008年3月6日研究组进行正式方案的实施，试验期间，进行现场指导，以便工人能够熟练掌握方案要求，提高他们作业素质，以实现试验的初衷。

2.3.1南部运输大巷及其联络巷试验情况

研究组在南部运输大巷主要进行前期的考察和探索工作，在开始时期，南部大巷的工序和断面在变化中，小断面时我们进行了初期的试验。

初期的试验，由于大巷周围岩石主要是白砂岩，塑性变形能力强，炸药为二级煤矿许用乳化炸药，猛度小，试验初期阶段，周边形状得到很好的控制，但是爆破进尺与原设计相比并没有提高。

在其联络巷的试验中适当调整方案，并使用了猛度高的岩石水胶炸药。

两巷道爆破图表如下所示。

表1南部运输大巷装药量表

名称

编号

孔深

（m）

眼距

（mm）

圈距

角度

装药量（kg）

填塞

起爆

顺序

联接

方式

垂直

水平

眼数

每眼

总量

主掏眼

1-8

2.5

500

90o

82o

8

1.2

9.6

≥500

串

联

次掏眼

9-11

3

0.45

1.35

300

一圈眼

12-22

550

200

90o

11

13.2

二圈眼

23-34

620

12

1.05

12.6

周边眼

35-53

480

400

92o

19

0.6

11.4

底眼

54-60

7

8.4

合计

60

56.55

表2南部运输大巷预期爆破效果表

序号

项目名称

单位

数量

1

炮眼利用率

%

90

5

循环雷管消耗

个

2

循环进尺

m

2.25

6

单位炸药消耗

kg/m3

1.93

循环实岩体积

m3

29.23

单位雷管消耗

个/m3

2.05

4

循环炸药消耗

kg

循环炮眼长度

150.0

图2南部运输大巷炮眼布置图

表3联络巷装药量表

10.8

0.75

辅掏眼

12-17

500

82o

8.1

18-21

580

5.4

22-34

450

13

17.55

三圈眼

35-50

16

21.6

51-71

350

21

15.75

72-82

612

14.85

82

96.3

表4联络巷预期爆破效果表

2.43

39.62

2.07

205

图3联络巷炮眼布置图

2.3.2一区轨道下山试验情况

2008年4月16日开始在一采区轨道下山巷道进行为期半个月的试验，根据巷道围岩情况，研究组设计了相应的爆破图表，如下所示。

表5轨道下山装药量表

1-6

7.2

7-8

0.9

9-19

20-33

680

660

14

34-54

460

9.45

55-62

62

52.95

表6轨道下山预期爆破效果表

1.39

38.12

1.63

155

图4轨道下山断面炮眼布置图

3.主要试验成果

通常，衡量巷道爆破效果好坏的指标主要包括：

炮眼利用率、眼痕率、单位（实体岩石）炸药消耗，有时也使用单位（实体岩石）雷管消耗。

由于打眼在岩巷掘进中往往占据较长的时间，对岩巷快速掘进具有重要影响，本项目首次引入一个新的参数：

单位（实体岩石）炮眼长度来评价爆破设计的优劣，也就是爆破单位体积的原岩需要打多长的炮孔。

（1）炮眼利用率

试验前炮眼的眼深为2米，进尺平均为1.5米，炮眼利用率75％。

试验时，除了前几次试验由于工人打的眼深浅不一或装药没有装进去导致进尺不理想外，其它试验的爆破效果都很理想。

从现场记录的数据可以看出严格按照试验方案施工，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。

试验前后炮眼利用率柱状图参看图5。

图5炮眼利用率柱状图

（2）单位岩体炮眼长度

每槽炮所钻炮孔长度与爆破下来的岩石实体体积之比，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。

从试验数据统计表来看，试验期间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。

其柱状示意图6如下。

图6单位岩体炮眼长度柱状图

（3）单位炸药消耗

试验统计数据表明，新设计方案炸药单耗平均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试验前少用0.4kg。

其详细对比参看示下图。

图7单位炸药消耗柱状图

（4）单位雷管消耗

试验统计数据表示，新方案的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。

图8单位雷管消耗柱状图

（5）眼痕率

试验前由于多次放炮和周边眼间距过小，眼痕率不高，新方案实施后，只要根据设计的位置和角度打眼，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。

4.结论

通过在赵楼矿岩巷中深孔“三小”一次爆破技术的试验研究，分析了矿山岩巷中深孔爆破掘进中存在的问题，应用爆破基本理论，基本解决了制约掘进单进水平的最为关键的爆破方面的技术问题，试验取得了圆满成功，实现了岩石巷道安全、优质、高效掘进。

通过试验研究可以得到如下结论：

（1）在三小条件下，岩巷的爆破掘进面临炮眼多、炸药消耗量大、掏槽难等问题，特别是中深孔爆破中，本次试验采用准直眼强力掏槽技术在三小条件下成功地实施了中深孔一次爆破。

试验证明了准直眼强力掏槽技术具有很好的适应性，很高的掏槽效率，并且具有简单、实用、效率高、炮眼数少、工人易于掌握等特点，为岩石巷道快速掘进提供了技术保障。

（2）通过准直眼强力掏槽、优化的周边眼光面爆破和一次爆破，减少了炮眼数目，控制了超欠挖，缩短了辅助作业时间，在保证爆破效率和爆破质量的前提下，提高了岩巷的掘进速度。

经过2个多月现场试验和指导，三小条件下中深孔一次爆破技术逐渐地被项目的工人所接受，并熟练掌握，必将使岩巷施工单进和工效提高到一个新的水平。

（3）中深孔一次爆破技术不但降低了单位炸药消耗量、单位雷管消耗量、单位岩体炮眼长度，而且很好地控制了巷道成型、超欠挖、破碎岩石的大块率，大幅度提高了眼痕率，从而有效地降低了施工成本。

同时在支护时，因减少了超欠挖而要扩帮或充填空洞工作量，而减少了支护工作量。