高硬度岩石巷道掘进掏槽方式技术研究与应用

（辽宁省第四地质大队有限责任公司，辽宁 阜新 123000）

1 概述

目前，本矿山掘进巷道采用直眼掏槽方式，但是掏槽效果差，掘进速度低，岩石硬度大时对巷道掘进快慢有一定的影响。同时对巷道成型后的形状有影响。需要找出一种掏槽方式，提高掘进质量、加快掘进速度。针对上述存在的问题，积极探索，经过多次井下实验摸索。通过实验总结出适合本矿山的掏槽方式及布孔参数。使本矿山在巷道掘进效率和速度有了显著的提高。

2 地质条件及施工要求

2.1 地质条件

阜新新民金矿T1号矿体倾角55°～85°。矿体平均水平厚度在12.65米左右。金矿体赋存标高在+100m～+310m之间。金矿体顶、底板岩层较稳定。岩石坚固性系数f一般在10～15，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。

2.2 巷道掘进施工要求

（1）在巷道掘进爆破后岩石的块度方面，要求块度小、均匀，爆破后的岩石成堆，便于装岩运输。

（2）掘进速度方面要快，利于生产。

（3）要求爆破后的巷道轮廓平整、光滑，保证巷道断面形状在施工误差允许范围内。

（4）在炸药使用上，要求节约成本。提高炮孔利用率。

（5）控制爆破震动和飞散。

3 掏槽方式技术改进设计

3.1 掏槽方式设计理念

增加炮眼深度会改善凿岩爆破工作的技术经济指标，一般情况下，炮眼深度大了，会增加循环爆破岩石量，有助于提高装岩机的生产率，同时减少打眼的持续时间，减少每米巷道的装药爆破和通风时间，但是炮眼深度过长爆破效果不好，过短不经济，通过实验找出一个适合本矿山的掘进深度。

在直眼掏槽中，补偿孔直径是43mm时，爆破效果是不理想的，因为补偿孔断面面积太小，炮眼之间的爆破岩石体积增量大大受到了炮眼间距的限制。在这种情况下，炮眼之间的距离甚至有很小的偏差就会极大的影响爆破效果，炮眼之间的破碎岩石在全深度上没有地方补偿时，破碎岩石会经常被压实，而且也不可能从槽腔内被清除出来，结果炮眼利用率低。因此要找出合理的孔间距和补偿孔的数量及布置方式。本矿山主要通过实验分析，确定合理的孔深、孔间距及补偿孔的孔数。从而确定掏槽眼布置形式。

3.2 掏槽炮孔布置参数确定

3.2.1 掏槽炮孔布置参数的基本方法

爆破孔与补偿孔的孔间距离是掘进爆破的决定性参数，是达到一定爆破效果的保证。为了确定爆破布孔的参数，本矿山在井下硬岩巷道进行的多次实验。目的是确定在坚硬岩石中，用同种炸药、爆破孔与补偿孔孔径相同的条件下，爆破孔与补偿孔的合理孔间距。首先，布置A1：该距离一定保证两炮孔之间的岩石爆破破碎，槽腔内的岩石完全能被清除出来。其次，布置A2，A3，A4等，直到达到爆破标准条件：矿石坚固性系数f=15，补偿孔与爆破孔之间的岩石保证完全破碎，在槽腔内的被压实的岩石最少，炮眼利用系数等于0.95，槽腔尺寸最大为止。并确定有效爆破孔深。

炮眼利用系数计算：

式中ΣIC—没有被爆破完的留在工作面上的炮孔总长度（炮窝子），mm；L—钻眼深度，mm；n—爆破炮眼数目。

补偿系数计算：

式中V补——补偿空间；V岩——被崩落岩石体积。

3.2.2 确定孔间距

根据上述基本方法及本矿山实际的情况，在岩石坚固性系数f=14～18下进行。本矿山使用YT27凿岩机，炮孔直径43mm，补偿孔直径43mm。钎杆长分别为1.5m，2.5m，3m、4m。在实验巷道上分别以不同的炮孔长度进行实验，找出最优的孔间距和孔深。本次实验在140中段水平巷道中进行，炸药为2#改性岩石炸药，反向起爆，导爆管雷管微差爆破。

实验结果表：

表1 孔间距、孔深爆破实验结果表

根据上述实验结果，综合评价确定孔深2.5m、孔间距150mm，在本矿山的岩石条件下为最优。

3.3 掏槽方式确定及优化

根据上述确定的布孔参数，孔深2.5m，孔间距150mm，分析确定本矿山的巷道掘进最优掏槽方式。以100中段，140中段180中段6条独头巷道为实验巷道，本次实验均以直眼掏槽方式进行。

通过上述表格实验结果分析，六角星型掏槽方式在炮孔利用系数、破碎状态、及炸药消耗等方面都有一定优势。在本矿山的地质条件和设备配置情况下，应用六角星型掏槽方式掘进巷道具有较好的优势。

4 结论

（1）高硬度岩石巷道掘进技术的研究和实验，分析出六角星型掏槽方式，更适合在本矿山这类硬度高的岩石中掘进巷道。

（2）六角星型掏槽方式的应用，爆破后掘进进尺2.3m，达到了预期掘进进尺。抛渣效果理想，利于装运。掏槽效果较好，面积大，平直。巷道整体爆破后，成型较完整、光滑。大大提高了掘进速度，节省成本，在生产效益和经济效益方面取得了良好的效果。

（3）六角星型掏槽方式在岩石坚固性系数f=10～18范围内应用较为理想，在具有这类岩石的地下矿山中具有推广价值。