提高掘进爆破效率.docx

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提高掘进爆破效率

提高掘进爆破效率，寻求（变玄武岩）支护方式研究

（技改项目结题报告）

一、项目概要

在老厂分矿的新区建设中，竹叶山坑每年承担着公司和矿内的重点工程占全矿的70%。

竹叶山坑掘进重点工程施工任务重，时间紧，岩石条件差，施工困难，有很大部分工程都在松散破碎的变玄武岩中掘进。

由于变玄武岩节理裂隙发育，岩体较为松散，单体岩块却比较坚硬，在掘进施工中，凿岩打眼十分困难，巷道规格难以控制，安全隐患大。

在2005年初，竹叶山坑攻关队在1750炸药库掘进施工中首次遇到了变玄武岩。

当时，由于缺乏对变玄武岩的认识和了解，在掘进中采用了一般普通的凿岩爆破方法施工。

掘进施工中，巷道顶板的岩石由于受到了爆破影响，爆破使岩体原生裂隙遭受到了强烈的震动破坏，形成了松散大块浮石和潜在的安全威胁。

因此，不当的掘进施工方法带来了极大的安全隐患，掘进迎头由于顶板大面积冒落，导致发生了一起工亡事故。

事故的发生不仅给企业单位的生产和个人家庭生活带来极大的不幸和影响，还给企业单位和个人家庭造成了重大的损失。

对炸药库的掘进，为了保证施工安全，掘进的巷道和硐室采用了14#工钢襄临时支护，掘进工程量250多米全部采用全断面混凝土浇灌支护，以及混凝土全断面浇灌加部分工钢襄联合支护。

竹叶山坑1750炸药库建设施工历时一年多，既增加了建设工期，又耗费了巨额的生产成本费用。

鉴于竹叶山坑在炸药库变玄武岩中的掘进施工情况和影响，对公司“两大平台”建设的工程项目在变玄武岩中的掘进，多采用“浅眼多茬”，锚杆锚网金属襄加喷射混凝土联合支护方法，安全效果固然十分很好，但是，掘进成本高，施工进度慢，并且掘进爆破效率和工效低，支护工作量大，严重地影响了“两大平台”新区的开拓施工建设。

因此，2006年，我坑针对在变玄武岩中的掘进，就如何提高掘进爆破效率和采用合理的支护方式，成立了科研技改攻关小组，以《提高掘进爆破效率，寻求（变玄武岩）支护方式》为攻关研究课题，并对课题积极开展了工作。

竹叶山坑攻关队施工的1785南沿重点工程大部分都是变玄武岩。

因此，我们根据课题，选择了攻关队1785南沿变玄武岩掘进迎头作长周期的跟班蹲点进行对爆破和支护方法的技术研究攻关。

一年来，通过对松散的变玄武岩迎头掘进爆破和支护方法试验研究，工作上取得了成效，基本掌握变玄武岩松散迎头的掘进排眼爆破方法和支护方式，摸索出了一些较为合理的凿岩爆破参数。

并通过对不同类别和不同级别的岩石分别多次进行掘进爆破试验，也收到良好的效果。

通过选用合理的凿岩爆破参数，改善了掘进巷道的稳固性，减少了架金属襄支护，并提高了爆破效率和工班效率，加快了掘进施工进度，确保了新区建设找矿和开拓项目计划的完成。

二、国内外同类技术现状及研究目的意义

根据查寻有关方面的资料，目前，国内外许多矿山井下在玄玄武和变玄武岩中的掘进爆破和支护方面都还没有较成功的有效方法和理论，许多工作都还处于探索研究的工业试验阶段。

我矿的新区建设开拓工程有很大部分都是在变玄武岩中掘进，因此，我坑对此项工作的摸索和研究，无疑是具有十分重要的现实意义。

三、研究攻关的主要内容

1、对松散的变玄武岩迎头掘进，必须了解和掌握变玄武岩的岩石地质构造和物理力学性质，根据变玄武岩的物理特性和力学性质，来合理确定凿岩爆破参数，以提高爆破效率和工班效率。

2、寻求在变玄武岩中掘进的合理支护方式。

四、项目方案实施工作

1、选择攻关队施工的1785南沿变玄武岩掘进迎头，分期跟班蹲点进行掘进凿岩爆破和支护方法的技术研究攻关。

根据了解和掌握变玄武岩的岩石地质构造和物理力学性质，变玄武岩，其主要物理力学性质为岩体原生节理裂隙发肓，导致岩体松散破碎，单体岩石却比较坚硬，其f值达10-12，在掘进中，较难凿岩打眼，容易爆破的特点。

因此，必须选用合理的凿岩爆破参数，采用控制爆破，才能保证巷道的规格质量，并减轻因爆破对巷道迎头围岩的破坏，以减少迎头巷道架金属襄支护，降低支护成本。

2、根据变玄武岩的物理力学性质来确定掘进凿岩爆破参数。

在变玄武岩中掘进爆破和支护，提高掘进的爆破效率，寻求合理的支护方式。

课题项目研究针对在变玄武岩中掘进所存在的问题认真进行分析，掌握变玄武岩的地质构造和物理性质，提高爆破效率，改进支护方式，并通过对在不同的岩石类别，不同岩石级别掘进爆破试验，合理确定深眼的凿岩爆破参数。

3、凿岩爆破试验工作

第一期试验时间：

2006年2月、3月

（1）、试验目的：

使用1.8米长的钢钎凿岩，采用多茬浅眼爆破方法，观察巷道迎头的稳固情况；

（2）、试验地点：

1785南沿主巷，1785南沿主巷回车道；

（3）、迎头规格：

2.4×2.6m2；

（4）、迎头岩石：

较松散的变玄武岩；

（5）、实施：

2月份在主巷试验打2茬炮，3月份在主巷打3茬炮和回车道打5茬炮，共打10茬炮，掘进进尺14.8m。

平均：

每茬炮打30个眼，眼深1.54m，进尺1.48m,，多采用桶形或直龟裂楔形混合式掏槽。

每茬炮消耗16.8kg炸药，爆破效率为96.3%，工班效率为0.247。

（收集资料请见附表一）

巷道围岩一周后有部份脱落，需架金属襄和喷射混凝土联合支护。

爆破效果分析，迎头周边眼采用普通装药爆破，炸药直径φ35mm，装药系数为60~65%，填塞一定量的炮泥，分别用不同段的爆破顺序爆破。

对松散的变玄武岩，相对装炸药量过多，爆破时，孔内的炸药爆炸产生的爆轰能量和爆压的作用加剧了孔壁的岩石更加松散，破坏了岩石的稳定性，造成巷道围岩脱落，掘进的大部分巷道必须采用架金属襄加锚杆锚网和喷射混凝土联合支护才能满足巷道安全的需要。

第二期试验时间：

2006年4月

（1）、试验目的：

用2米长钎杆凿岩，比较爆破效率和巷道围岩的稳固情况。

（2）、试验地点：

1785南沿主巷，257排平巷；

（3）、迎头规格：

2.4×2.6m2；

（4）、迎头岩石：

变玄武岩、半风化花岗岩；

（5）、实施：

在主巷打5茬炮，在257排打4茬炮，共打9茬炮，掘进进尺15m。

平均：

每茬炮打32个眼，眼深1.73m，掘进进尺1.65m，采用桶形掏槽。

每茬炮消耗28.8kg炸药，爆破效率为95.1%，工班效率为0.275，工效提高了11.3%。

（收集资料请见附表二）

巷道围岩一周后有少量脱落，局部需架金属襄和喷射混凝土联合支护。

爆破效果分析，迎头周边眼采用普通装药爆破，炸药直径φ35mm，装药系数为50~55%，填塞一定量的炮泥，采用不同段起爆。

同样，对松散的变玄武岩，装炸药量还是过多，爆破时，炸药爆炸产生的爆轰波能量和爆压的作用还是破坏了巷道围岩的稳定性，造成巷道围岩局部脱落，大部分巷道需要喷射混凝土支护，局部需要架金属襄加锚杆锚网和喷射混凝土联合支护才能满足巷道安全的需要。

第三期试验时间：

2006年8月

（1）、试验目的：

再用2.5米长钎杆掘进凿岩爆破，收集有关参数，并与使用短钎杆掘进凿岩爆破效果和支护进行分析比较；

（2）、试验地点：

1785南沿主巷，254排平巷；

（3）、迎头规格：

2.4×2.6m2；

（4）、迎头岩石：

变玄武岩、半风化花岗岩；

（5）、实施：

在主巷打4茬炮，在257排打4茬炮，共打8茬炮，掘进进尺16.1m。

平均：

每茬炮打32个眼，眼深2.19m，掘进进尺2.06m。

采用桶形掏槽。

每茬炮消耗炸药24.5kg，爆破效率为93.9%，工班效率为0.343，工效比使用1.8m钎杆提高了38.86%，炸药消耗比使用1.8m钎杆每米进尺增加4.8%。

（收集资料请见附表三）

用2.5米长钎杆掘进凿岩爆破，打眼穿孔速度慢，打眼操作难度大，难以掌握打眼角度；装药爆破后，巷道围岩相对破坏性小，巷道成形较好，不需要架金属襄支护，采用喷射混凝土支护就可满足巷道支护的安全需要。

爆破效果分析，对前两期掘进试验结果分析和总结，迎头周边眼采用准光面控制爆破，炸药直径φ32mm，装药系数改为30~35%，炮泥填塞不小于150mm，顶眼和帮眼分别采用同段起爆。

通过改变小直径装药和起爆方式，炸药在孔中爆炸所产生的爆轰波能量和爆压的作用相对只破坏了孔壁的局部围岩，爆破时，减轻了对巷道稳定性的破坏，极大地改善了松散变玄武岩迎头围岩的稳固性，大部分掘进巷道只需要喷射混凝土支护能满足巷道安全的需要。

4、掘进支护方式

1785南沿变玄武岩掘进支护，在以往的掘进施工中，由于掘进爆破对巷道围岩产生的破坏性很大，顶帮岩石脱落严重，大部分巷道必须用锚杆锚网加金属襄喷射混凝土甚至架密集金属襄和喷射混凝土联合支护，才能满足巷道安全的需要。

试用2.5米的长钎杆打眼，采用不耦合系数装药控制爆破，相对比使用其他短钎杆打眼常规爆破，其控制爆破对巷道顶板和帮壁岩石破坏性小，围岩的稳固性较好，其掘进的巷道岩石暴露面时间可长达一个月。

因此，使用金属襄支护相对较少，大部分巷道只须喷射混凝土支护就能满足安全的要求。

五、研究成果

1、使用2.5m的长钎杆掘进，在我矿乃至公司和国内矿山都还不普遍，犹其在松散的变玄武岩掘进中使用2.5m的长钎杆凿岩爆破更是少有。

因此，我坑在松散的变玄武岩掘进中使用2.5m的长钎杆凿岩爆破所取得的有关参数成果，在矿内、公司和国内矿山井下掘进中具有领先水平。

2、由于使用2.5m的长钎杆在掘进凿岩爆破中，采用了准光面和不偶合系数装药的控制爆破，减少了爆破对巷道围岩的破坏，因此，巷道支护采用喷射混凝土支护就可满足巷道安全的需要。

并延长了巷道岩石的暴露面时间，延长了支护的周期。

六、经济效益和社会效益

1、经济效益概算

（1）、掘进凿岩爆破

a、在掘进方面，如果长期使用2.5m的长钎杆在2.4×2.6规格的迎头掘进，工班工效为0.343，比普通掘进工效0.247高0.096，一个掘进小组的平均工班按180个工班计，每月至少多掘进17.28m进尺，每米进尺按1500元计，一个月将多创造经济价值25920元，全年可创经济价值311040元。

b、炸药消耗，与同等规格和使用2.5m长钎杆打眼深的浙江队相比，他们一茬平均消耗40kg炸药，我们的试验迎头一茬炮平均消耗24.5kg炸药，同比一茬炮节约15.5kg炸药79元，即每米进尺节约7.75kg炸药39.5元。

攻关队平均一个月掘进110米进尺，可节约炸药：

节约炸药：

110米×7.75kg/米＝852.5kg

每公斤炸药按5.1元计，可节约：

852.5kg×5.1元/kg＝4348元；

全年掘进可节约炸药：

4348元/月×12月＝52176元。

（2）、巷道迎头支护

在松散的变玄武岩中迎头掘进，由于采用了较合理的凿岩爆破参数，爆破后的巷道围岩稳固性依然很好，迎头巷道一般采用喷射混凝土支护就可满足巷道安全的需要。

很保守地估算，使用2.5m的长钎杆掘进凿岩采用准光面控制爆破，相比较使用1.5m以下的钎杆常规凿岩打眼普通装药爆破（普通装药爆破对变玄武岩迎头巷道的围岩破坏性较大，需架设大量的金属襄支护），按每10m进尺至少可减少架金属襄支护3架，则百米进尺就减少了架金属襄支护30架。

按攻关队平均一个月掘进110米进尺，减少架金属襄支护33架，每架金属襄消耗14#工钢包括损耗在内需9m材料，14#工钢单价3.8元/kg计（不包含关襄材料费）：

33架金属襄需14#工钢材料费：

33架×9m/架×16.89kg/m×3.8元/kg＝19062元；

全年可节约金属襄材料费：

19062元/月×12月＝228744元。

支护人工费（按50元/架，33架/月，全年396架计）：

396架×50元/架＝19800元

上述三项掘进、材料和人工费全年将可节约合计：

611760元。

2、社会效益

竹叶山坑的重点工程掘进有很大一部分工程都在松散的变玄武岩中施工。

掘进施工困难，支护工作量大，导致工程施工进度慢，影响着新区的生产建设。

通过技改和科研工作，应用2.5m的长钎杆掘进施工，提高了掘进爆破效率和工班效率，应用合理的凿岩爆破参数，改善了掘进巷道的稳定性，减少了巷道架金属襄支护，降低了掘进成本，确保了工程的施工进度。

科研成果在全坑全矿进行推广应用，将会生产巨大经济效益和社会效益。

七、存在的问题及改进措施

1、存在的问题

（1）、在松散的变玄武岩中使用2.5m的长钎杆打眼较困难，主要穿孔速度慢，打眼操作要求技术高，一般人难以掌握打眼角度，特别是掏槽眼易打穿，影响爆破质量，规格眼角度掌握不好，容易造成超挖欠挖，影响工程质量。

（2）、在装药联线时，导爆管脚线要求有足够长度，形成材料浪费。

（3）、在掘进试验中的许多有关参数还达不到最佳优化，还没有形成理论系统化和操作标准化。

2、改进的措施和办法

（1）、不断对工人加强打眼操作技术的学习和培训，正确打眼操作，合理排眼，确保爆破，提高操作技能，提高综合素质。

（2）、对使用的设备工具，认真保管使用，防止锈蚀，防止设备老化，影响掘进凿岩操作，对旧钻头进行打磨，随时更换打钝的钻头，保证凿岩穿孔速度。

。

（3）、有条件时，采用先进的凿岩设备和耐磨钻头，提高打眼穿孔速度。

（4）、进一步优化使用2.5m长钎杆掘进凿岩爆破参数，使之形成一套完整的理论资料，正确指导凿岩爆破掘进施工。

（5）、积极查寻有关资料，随时了解和掌握有关矿山掘进方面的动态，学习、借鉴及引用他人有效成功的经验和理论来加速、推动、指导我们的工作。

八、项目主要参加人员

项目负责人：

杨绕生

小组人员：

殷宝林刘建生马洪云韦跃林

王华龙跃河陶立帅

九、结语：

竹叶山坑掘进攻关技术组，在2006年的科研项目技改工作中，通过对坑口工区掘进凿岩爆破工作中所存在的问题，认真进行技术分析和总结，对现场工作经过了多次认真技术指导掘进凿岩操作和爆破试验，并取得了一定的效果。

竹叶山坑掘进科研技改技术成果的取得，与矿部领导和生产办职能部门的大力支持和指导是分不开的；与坑口领导的重视和大力支持，以及工区施工队组的积极配合是分不开的，在此表示衷心的感谢。

我们将把所取得的成果积极推广应用到不同类别和级别的岩石掘进工作中；并把取得的成果在坑口工区队组推广应用，还将成果推广到外施队矿建公司施工的1600平台变玄武岩迎头中应用，使科技成果转化成最大的经济效益，同时提高工程的施工质量，加速我矿的新区开拓建设，使成果更好地服务于矿山生产。

竹叶山坑

2006年12月16日