大空孔掏槽爆破技术在硬岩快速掘进中的应用

佟强

摘 要：大空孔掏槽技术的成功应用改变了传统掏槽方式炮眼利用率低，循环进度小，影响单进水平的现状，解决硬岩快速掘进的技术难题。

关键词：大空孔掏槽；硬岩；快速掘进

巷道掘进是一个复杂的多工序交替过程，主要由破岩、装运和支护三大工序组成。由于七臺河矿区煤层围岩的岩性较完整，巷道支护简单，一般采用锚杆支护都能满足要求，因此支护工序一般对巷道的施工速度影响不大；岩石装运工作由于采用了皮带连续化运输和二运皮带转载等相应措施，影响进度的因素也得到了很好的解决。而破岩过程主包括打眼和爆破等程序，由于采用“三小”爆破技术，打眼速度有了很大的提高，大大的缩短了打眼时间。因此，我们认为目前制约着巷道施工速度的关键就是采用传统的爆破技术，循环进度低，从而直接影响巷道的施工速度。而影响爆破效果的关键就是掏槽技术，掏槽效果的好坏，直接影响巷道施工的循环进度，从而影响巷道的施工速度。目前，我矿掘进施工全部采用斜眼掏槽布置方式，循环进度低，掏槽效果差，受巷道断面影响大等是斜眼掏槽存在的最大问题，也是影响掘进速度的决定性因素。

针对上述存在的问题，我们积极探索，勇于创新，经过多次井下实践摸索，通过合理的劳动施工组织，终于试验成功了大空孔直眼掏槽爆破技术，实现了硬岩的快速掘进。使全岩巷道掘进循环进度由过去斜眼掏槽的1.2-1.3米增加到1.8-2.5米，全岩巷道单进也由过去不足七十米提高百米以上。

1 基本地质条件

七煤集团公司建设煤矿煤系地层属上侏罗纪鸡西群含煤地层，主要由城子河组上部和穆棱组下部组成。本区内岩层主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂岩及煤层组成，仅有少数的粗砂岩、含砺砂岩。岩石的坚固性系数f一般在8-12之间，局部最大可达16，层理、节理均不发育，岩石较完整，属稳定性岩层。

2 试验工作面情况

建设煤矿一采区11012掘进队施三片前石，巷道断面为半圆拱型巷道，设计宽度2.8米，高度为2.4米，断面积6.7平方米，双排20毫米直径， 1.6米长树脂锚杆支护，岩层为粉砂岩和粉细砂岩互层，岩石坚固性系数为12，炮掘法施工，MFB-150型发炮器引爆8#电雷管引爆三级乳化炸药爆破落岩。

3 大空孔掏槽设计

传统的掏槽方式爆破效果差的主要原因是需爆破岩体只有一个自由面，而且爆破瞬间破碎岩石没有补偿空间。而我们试验的大空孔掏槽技术就是利用防突钻机现在巷道中间施工一个φ115毫米的中心空孔，作为第二个自由面和破碎岩石的补偿空间。从而提高爆破效果。具体掏槽方式是：中心一个直径115毫米的大空孔，周边辅以4-8个直眼掏槽炮眼。掏槽炮眼主要采用了三角状掏槽、柱状掏槽和螺旋掏槽三种方式，其掏槽炮眼布置方式及装药结构见下图。

三角状掏槽 柱状掏槽 螺旋状掏槽

根据作业方式和施工组织管理及循环时间，确定掏槽眼深度在2.2-2.5米之间，采用空气柱连续装药结构，装药系数为70%，每眼装药7管0.9公斤炸药。每循环进度都能在2米左右。循环进度比采用斜眼掏槽提高0.8米，日进尺可提高1.5左右，月进尺提高45米，掘进单进提高近30%。

4 推广价值

通过采用大空孔爆破技术，掘进循环进尺可由过去的1.2-1.4米提高到1.8-2.5米，每循环可提高0.6-1.2米，单进可提高50米/月左右，提高单进近40%。同时，由于采用了中深孔爆破技术，每米巷道炸药耗量可减少2公斤左右，电管耗量可减少5发左右。七煤集团公司现有260个掘进队，其中施工全岩巷道的掘进队约120个左右。每年掘进总量均在30万米左右，其中全岩巷道大约12万米左右。若施工全岩巷道全部采用直眼掏槽中深孔爆破破技术，可减少掘进队40个，每年可节约通风费用及其他辅助费用300多万元。同时，每米巷道可节约火工品材料费180万元左右。可为七煤集团公司创造巨大的经济效益和安全效益。

5 结论

5.1 大空孔爆破技术完全适合于硬岩小断面快速掘进。

5.2 炮眼封泥长度要充足，应该将没有装药部分全部封堵。

5.3 大空孔与掏槽眼之间的距离一定要控制好，距离过小容易导致空孔与掏槽眼贯通，距离过大又不易形成第2个自由面和补偿空间的效果。从试验结果看，最小距离不应小于150毫米，最大不能超过450毫米。

5.4 由于循环进度的增加，支护要及时跟上，杜绝空顶作业。

5.5 由于采用直眼掏槽，掏槽眼装药量较多且较集中，要制定落实防止放炮崩风筒技术措施。

5.6 采用直眼掏槽，掏槽各炮眼之间要保持完全平行，因此要求工人要有较高打眼技术水平。