中深孔爆破技术在池坪芦坑煤矿中的应用

涂联湖

摘要：通过对池坪芦坑煤矿＋800 m集中运输巷的试验可以得知，采用中深孔爆破作业能够对坚硬岩的爆破起到很好的效果，且工效高，巷道成形质量好，值得被推广和运用。

关键词：池坪芦坑煤矿；运输巷；坚硬岩；中深孔

中图分类号：TD235.3 文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）08－0050－02

1矿井概况

池坪芦坑煤矿位于三明市三元区南东170°，直距约20 km，行政区划属三元区中村乡松阳村管辖。矿区位于闽西南坳陷带龙岩—大田坳陷盆地的北段，次级褶皱青水—溪南向斜北端西翼，属中低山构造侵蚀地貌，地势西北高、东南低。煤系地层整体构造为不对称、宽缓的背斜。矿区面积为3 478.4 m2，煤炭资源总量为17 855 000 t，可采储量为11 095 000 t，设计生产能力为3×105 t/a，服务年限为为26.4年，主要开采5，10，14，15，16，18，26和28号煤层。目前的生产采区为101和102采区。

2工程概况

池坪芦坑煤矿102采区＋800 m集中运输巷的设计长度为800 m，设计断面为直墙半圆拱型，净宽2.4 m，净高2.4 m，采用锚喷支护，喷浆厚度为0.08 m，掘进断面为5.64 m2。该集中运输平巷大部分位于侏罗系上统长林组（J3c），其范围内的岩石由砾砂岩、砂砾岩、凝灰质砂砾岩和夹粉砂岩等组成，颜色呈浅灰、青灰和紫红色，一般为中厚层或巨厚层状，层理多为不清晰的缓波状层理，碎屑分选性较差；砾石多为石英岩，少量为砂质岩、硅质岩，砾径为2～10 mm，呈次圆或次棱角状，

且在屋脊线中心的正上方有同一条往返飞的航线外加一条相邻的平行航线。设计相邻航线时，使尖顶房位于该航线的边缘。

基站应尽量在检校区附近，可架设在已知坐标的控制点上或选择一个固定点用GPS快速静态连续长时间观测，解算后作为该点的坐标。本次试验选择用后一种方法测得的固定点作为基站点。

根据测区范围共布设了6条航线，红色为检校航线如图1所示。为了确定机载激光雷达系统对地定位精度，还布设了24个控制点（如图1所示分布），控制点为1.5 m×1.2 m的木板，表面涂层白漆，提高了反射率，便于识别提取。安放控制点时，用四条木腿（高约0.7 m）撑起，使木板脱离地面，但要保证安放后的木板是水平的。航线设计时，要尽量保证每个控制点至少被扫到2次以上，增加激光点落在木板上的概率。安装完设备后，按照设计的航线飞行到指定的高度采集数据，对于控制点的测量采用南方GPS边连式静态测量，每站45 min。

图1航线设计图

对于检校区和测区得到的数据都需要先做以下处理：①对激光原始数据进行包括测距误差（加、乘常数误差）和测角误差的单机误差改正，改正参数须参照航飞前试验的检校参数。②将改正后的激光数据与IMU，DGPS数据集成解算，解算过程中，须消除包括偏心量误差、内插误差和时间同步误差的集

成误差。③最后得到WGS－84坐标下只含有安置角误差的点云数据。

利用测区内的“人”字顶和公路求得系统的安置角见表1.将安置角改正之后获得测区的森林部分的点云图。

表1安置角解算值

安置角 Roll /° Pitch /° Heading /°

检校场求解的安置角 1.369 0.685 0.079

测区求解的安置角 1.351 0.697 0.093

由表1可以看出，检校区法和测区法求得的安置角存在误差，造成误差主要有两种可能：①组合仪器长途运输，路途颠簸使设备间磨合晃动，使安置角大小发生轻微变化；②由于航向点间距达到0.35 m，使得俯仰角误差在0°～0.025°之间，航向角误差在0°～0.07°之间，由表1可知在误差范围之内。此结果表明，利用检校场求取的安置角，在不拆除激光和IMU直接搬到测区航测的情况下，直接应用到测区的方法是可行的。

4结束语

综上所述，机载激光雷达技术是一种主动式对地观测系统，该系统可以实现对空间三维坐标同步、快速、精确的获取。但是，由于对这种技术还没有形成成熟的检校方法，因此，对机载激光雷达系统的检校方法的研究一直是国内外学者的研究热点。本文通过结合相关的具体实例，对机载激光雷达误差检校进行了探讨，为有关的研究能提供参考范例。

参考文献

［1］祝燕.机载激光雷达点云数据检校方法研究［J］.铁道勘测与设计，2012（03）.

［2］刘凯华，张建霞，左建章.机载激光雷达单机检校方案研究［J］.测绘科学，2010（06）.

〔编辑：李珏〕

Discuss the Airborne Laser Radar Error Calibration

Shen Wenliang

Abstract: At present, domestic and airborne laser radar measurements are facing technical problems to eliminate systematic errors. Based on this, the airborne laser radar calibration errors were discussed in order to provide a reference for stakeholders.Key words: airborne laser radar; error; calibration; aircraft

不定向排列；岩石普氏系数在7～12之间。

所爆岩石在岩体结构类型上属于碎裂结构或碎裂块状结构，地质类型和构造特征上呈现“坚硬”性。岩层产状：走向30°，倾向110°，倾角40°，巷道掘进方位48°。该区段掘进工作面在初期时采用的是传统的斜眼掏槽爆破作业方式，当掘进至岩石普氏系数大于8的位置时，产生了一系列问题，例如钻头磨损较快、钻头更换频繁、冲炮现象的出现、炮眼利用率急剧下降、个别部位炮眼利用率低至30%、爆破落岩大块率高、耙岩机装岩效率下降、循环进尺下降和循环时间增长，严重影响工程进度等。作业人员根据以往的经验，会为增加炮眼利用率而增加炮眼个数，加大装药量，但循环进尺的增加却不明显，反而增加了循环时间。

3解决方案

为进一步加快施工进度，以保质、保量地完成计划任务，该矿区的施工受到了矿井领导的高度重视，并为该矿区成立了攻关小组，深入现场进行分析和比对，最后通过与来自福建省的福鼎作业队进行沟通和交流，决定试用直眼掏槽中深孔爆破技术进行施工。攻关项目小组人员负责现场实践、跟班，确保整个试验工作的顺利开展。

3.1参数

采用YZ-28型气腿式风动凿岩机，配用长度分别为1.6 m、2.0 m、2.2 m、2.5 m、2.8 m、3 m、3.3 m七种型号的钢钎和32 mm的梅花型钢钻头；采用海峡科化生产的三级煤矿安全乳化炸药，药卷直径为27 mm，长度为200 mm，重量为120 g；采用海峡科化生产的1～5段毫秒电雷管。

3.2测试步骤

3.2.1钻眼速度

前20 d为试验阶段，第一个测试为钻眼速度，通过记录从第15天到第20天的平均循环进尺和各长度钻杆打眼的平均值可以得出其数值，具体数值如表1所示。

表1试验阶段后5 d煤矿平均循环进尺和各长度钻杆打眼的平均值

钻杆长度

/m 孔深

/m 钻孔用时

/min 频率

/（min/m） 炮眼利用率

/% 循环进尺

/m

1.6 1.35 2.64 1.65 78 1.05

2.0 1.75 3.52 1.76 76 1.33

2.2 1.95 4.40 2.00 79 1.54

2.5 2.25 5.83 2.33 82 1.85

2.8 2.55 9.04 3.23 78 1.99

3.0 2.75 13.08 4.36 77 2.12

3.3 2.05 18.88 5.72 77 2.35

当钻孔深度大于2.25 m后，打眼所消耗的时间显著增大，加上供风时间的限制，因此选用深为2.25 m的炮眼，长度为2.5 m的钻杆进行施工。

3.2.2爆破方式和爆破参数选取

测试期采用直眼掏槽分次爆破和直眼掏槽光面爆破法进行施工，通过测试表明，分次爆破和光面爆破在炮眼利用率上差别不大，但分次爆破辅助工序烦琐；二次装药连线放炮作业人员受炮烟的影响大；未装药的炮眼需要进行眼口的保护。

3.3打眼位置

打眼前先按巷道中线画出巷道轮廓线，以确定各炮眼的位置。在钻眼时要严格控制好炮眼的角度和方向，尽可能成一条直线。

3.4 掏槽方法

将9眼直线掏槽布置在巷道中下部，中间眼为装药眼，周围8眼为空眼，各眼之间相距15 cm，眼底不得相通，掏槽眼比其他眼深20 cm，掏槽眼眼底落在同一个平面上。直眼掏槽不利用工作面，而是利用周边8眼空间充当的自由面。周边眼要尽量缩小边眼与巷道轮廓线的距离：眼底比轮廓线偏外10～15 cm，周边眼间距50～80 cm，底眼、眼底要比底板低，保证底板不飘高，便于铺轨。具体数据如表2所示。

表2各眼间的排列位置和参数

眼号 炮眼名称 眼数 炮眼角度 装药量 眼深/m 起爆顺序 联线方式 备注

水平角 垂直角 卷/眼 kg/眼 合计

1～9 掏槽眼 9 90° 0 9 1.08 1.08 2.45 1 反向串联 中眼装药，其它为空眼

10～16 辅助眼 7 90° 0 6 0.72 5.04 2.25 2

17～25 周边眼 9 85° 5° 8 0.96 8.64 2.25 3

26～30 底眼 5 90° －10° 8 0.96 4.80 2.25 4

合计 30 19.56

3.5装药联线

采用反向大串联方式，每个眼用水炮泥和黄土封实。

测试期为20 d，需要完成45个循环。测试前期的15个循环，由于对中深孔爆破不熟悉，循环率仅为50%，炮眼利用率为65%～95%. 后期经过对工序、打眼等方面的不断改良，第16～45个的循环率高为80%，单循环进尺除个别1.6 m、部分1.7 m外，大部分都在2.0 m以上，炮眼利用率基本上为90%以上。

整个测试历时226 d，圆满完成了102采区＋800 m集中运输平巷800 m的掘进工程量，采用二班制作业，平均月单进和日进尺分别为120 m和4.42 m，优良品率达90%以上。如果采用三班制作业，月度进尺可达160 m。

3.6方案评价

实施该方案的优点主要有：①炮眼利用率高，基本能达到90%以上；②巷道成形情况较好，优良品率达90%以上；③工效好，月度单进水平较高。缺点主要有：①采用直线直眼掏槽法，9个掏槽眼之间的间距仅为150 mm，眼底不能相通，而且眼底必须落在同一平面上，质量要求高，如果没有熟练的作业人员，则很难对其进行控制；②在供风限制的条件下，放炮后没时间在打耙岩机挂钩眼；③爆炸冲击波较大，对电气设备、耙岩机的破坏性较大。

4结束语

在岩石普氏系数大于8时使用中深孔爆破，不仅能取得较好的爆破效果，而且也有助于工效的提高。通过试验，中深孔爆破技术在池坪芦坑煤矿及周边的运用中取得了很大成功。

〔编辑：王霞〕

In Deep Hole Blasting Technology Application in Chipinglukeng Coal Mine

Tu Lianhu

Abstract: Based on Chipinglukeng Coal Mine + 800 m concentrated transportation lane test learn that using middle deep hole blasting operation can to a hard rock blasting have very good effect, and high efficiency, roadway forming of good quality and worthy of popularization and application.

Key words: Chipinglukeng Coal Mine; transportation lane; hard rock; deep hole

表1试验阶段后5 d煤矿平均循环进尺和各长度钻杆打眼的平均值

钻杆长度

/m 孔深

/m 钻孔用时

/min 频率

/（min/m） 炮眼利用率

/% 循环进尺

/m

1.6 1.35 2.64 1.65 78 1.05

2.0 1.75 3.52 1.76 76 1.33

2.2 1.95 4.40 2.00 79 1.54

2.5 2.25 5.83 2.33 82 1.85

2.8 2.55 9.04 3.23 78 1.99

3.0 2.75 13.08 4.36 77 2.12

3.3 2.05 18.88 5.72 77 2.35

当钻孔深度大于2.25 m后，打眼所消耗的时间显著增大，加上供风时间的限制，因此选用深为2.25 m的炮眼，长度为2.5 m的钻杆进行施工。

3.2.2爆破方式和爆破参数选取

测试期采用直眼掏槽分次爆破和直眼掏槽光面爆破法进行施工，通过测试表明，分次爆破和光面爆破在炮眼利用率上差别不大，但分次爆破辅助工序烦琐；二次装药连线放炮作业人员受炮烟的影响大；未装药的炮眼需要进行眼口的保护。

3.3打眼位置

打眼前先按巷道中线画出巷道轮廓线，以确定各炮眼的位置。在钻眼时要严格控制好炮眼的角度和方向，尽可能成一条直线。

3.4 掏槽方法

将9眼直线掏槽布置在巷道中下部，中间眼为装药眼，周围8眼为空眼，各眼之间相距15 cm，眼底不得相通，掏槽眼比其他眼深20 cm，掏槽眼眼底落在同一个平面上。直眼掏槽不利用工作面，而是利用周边8眼空间充当的自由面。周边眼要尽量缩小边眼与巷道轮廓线的距离：眼底比轮廓线偏外10～15 cm，周边眼间距50～80 cm，底眼、眼底要比底板低，保证底板不飘高，便于铺轨。具体数据如表2所示。

表2各眼间的排列位置和参数

眼号 炮眼名称 眼数 炮眼角度 装药量 眼深/m 起爆顺序 联线方式 备注

水平角 垂直角 卷/眼 kg/眼 合计

1～9 掏槽眼 9 90° 0 9 1.08 1.08 2.45 1 反向串联 中眼装药，其它为空眼

10～16 辅助眼 7 90° 0 6 0.72 5.04 2.25 2

17～25 周边眼 9 85° 5° 8 0.96 8.64 2.25 3

26～30 底眼 5 90° －10° 8 0.96 4.80 2.25 4

合计 30 19.56

3.5装药联线

采用反向大串联方式，每个眼用水炮泥和黄土封实。

测试期为20 d，需要完成45个循环。测试前期的15个循环，由于对中深孔爆破不熟悉，循环率仅为50%，炮眼利用率为65%～95%. 后期经过对工序、打眼等方面的不断改良，第16～45个的循环率高为80%，单循环进尺除个别1.6 m、部分1.7 m外，大部分都在2.0 m以上，炮眼利用率基本上为90%以上。

整个测试历时226 d，圆满完成了102采区＋800 m集中运输平巷800 m的掘进工程量，采用二班制作业，平均月单进和日进尺分别为120 m和4.42 m，优良品率达90%以上。如果采用三班制作业，月度进尺可达160 m。

3.6方案评价

实施该方案的优点主要有：①炮眼利用率高，基本能达到90%以上；②巷道成形情况较好，优良品率达90%以上；③工效好，月度单进水平较高。缺点主要有：①采用直线直眼掏槽法，9个掏槽眼之间的间距仅为150 mm，眼底不能相通，而且眼底必须落在同一平面上，质量要求高，如果没有熟练的作业人员，则很难对其进行控制；②在供风限制的条件下，放炮后没时间在打耙岩机挂钩眼；③爆炸冲击波较大，对电气设备、耙岩机的破坏性较大。

4结束语

在岩石普氏系数大于8时使用中深孔爆破，不仅能取得较好的爆破效果，而且也有助于工效的提高。通过试验，中深孔爆破技术在池坪芦坑煤矿及周边的运用中取得了很大成功。

〔编辑：王霞〕

In Deep Hole Blasting Technology Application in Chipinglukeng Coal Mine

Tu Lianhu

Abstract: Based on Chipinglukeng Coal Mine + 800 m concentrated transportation lane test learn that using middle deep hole blasting operation can to a hard rock blasting have very good effect, and high efficiency, roadway forming of good quality and worthy of popularization and application.

Key words: Chipinglukeng Coal Mine; transportation lane; hard rock; deep hole

表1试验阶段后5 d煤矿平均循环进尺和各长度钻杆打眼的平均值

钻杆长度

/m 孔深

/m 钻孔用时

/min 频率

/（min/m） 炮眼利用率

/% 循环进尺

/m

1.6 1.35 2.64 1.65 78 1.05

2.0 1.75 3.52 1.76 76 1.33

2.2 1.95 4.40 2.00 79 1.54

2.5 2.25 5.83 2.33 82 1.85

2.8 2.55 9.04 3.23 78 1.99

3.0 2.75 13.08 4.36 77 2.12

3.3 2.05 18.88 5.72 77 2.35

当钻孔深度大于2.25 m后，打眼所消耗的时间显著增大，加上供风时间的限制，因此选用深为2.25 m的炮眼，长度为2.5 m的钻杆进行施工。

3.2.2爆破方式和爆破参数选取

测试期采用直眼掏槽分次爆破和直眼掏槽光面爆破法进行施工，通过测试表明，分次爆破和光面爆破在炮眼利用率上差别不大，但分次爆破辅助工序烦琐；二次装药连线放炮作业人员受炮烟的影响大；未装药的炮眼需要进行眼口的保护。

3.3打眼位置

打眼前先按巷道中线画出巷道轮廓线，以确定各炮眼的位置。在钻眼时要严格控制好炮眼的角度和方向，尽可能成一条直线。

3.4 掏槽方法

将9眼直线掏槽布置在巷道中下部，中间眼为装药眼，周围8眼为空眼，各眼之间相距15 cm，眼底不得相通，掏槽眼比其他眼深20 cm，掏槽眼眼底落在同一个平面上。直眼掏槽不利用工作面，而是利用周边8眼空间充当的自由面。周边眼要尽量缩小边眼与巷道轮廓线的距离：眼底比轮廓线偏外10～15 cm，周边眼间距50～80 cm，底眼、眼底要比底板低，保证底板不飘高，便于铺轨。具体数据如表2所示。

表2各眼间的排列位置和参数

眼号 炮眼名称 眼数 炮眼角度 装药量 眼深/m 起爆顺序 联线方式 备注

水平角 垂直角 卷/眼 kg/眼 合计

1～9 掏槽眼 9 90° 0 9 1.08 1.08 2.45 1 反向串联 中眼装药，其它为空眼

10～16 辅助眼 7 90° 0 6 0.72 5.04 2.25 2

17～25 周边眼 9 85° 5° 8 0.96 8.64 2.25 3

26～30 底眼 5 90° －10° 8 0.96 4.80 2.25 4

合计 30 19.56

3.5装药联线

采用反向大串联方式，每个眼用水炮泥和黄土封实。

测试期为20 d，需要完成45个循环。测试前期的15个循环，由于对中深孔爆破不熟悉，循环率仅为50%，炮眼利用率为65%～95%. 后期经过对工序、打眼等方面的不断改良，第16～45个的循环率高为80%，单循环进尺除个别1.6 m、部分1.7 m外，大部分都在2.0 m以上，炮眼利用率基本上为90%以上。

整个测试历时226 d，圆满完成了102采区＋800 m集中运输平巷800 m的掘进工程量，采用二班制作业，平均月单进和日进尺分别为120 m和4.42 m，优良品率达90%以上。如果采用三班制作业，月度进尺可达160 m。

3.6方案评价

实施该方案的优点主要有：①炮眼利用率高，基本能达到90%以上；②巷道成形情况较好，优良品率达90%以上；③工效好，月度单进水平较高。缺点主要有：①采用直线直眼掏槽法，9个掏槽眼之间的间距仅为150 mm，眼底不能相通，而且眼底必须落在同一平面上，质量要求高，如果没有熟练的作业人员，则很难对其进行控制；②在供风限制的条件下，放炮后没时间在打耙岩机挂钩眼；③爆炸冲击波较大，对电气设备、耙岩机的破坏性较大。

4结束语

在岩石普氏系数大于8时使用中深孔爆破，不仅能取得较好的爆破效果，而且也有助于工效的提高。通过试验，中深孔爆破技术在池坪芦坑煤矿及周边的运用中取得了很大成功。

〔编辑：王霞〕

In Deep Hole Blasting Technology Application in Chipinglukeng Coal Mine

Tu Lianhu

Abstract: Based on Chipinglukeng Coal Mine + 800 m concentrated transportation lane test learn that using middle deep hole blasting operation can to a hard rock blasting have very good effect, and high efficiency, roadway forming of good quality and worthy of popularization and application.

Key words: Chipinglukeng Coal Mine; transportation lane; hard rock; deep hole