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1、煤矿中深孔爆破掏槽参数确定岩巷中深孔爆破合理掏槽型式的确定 在井巷掘进爆破中，每循环都必须首先掏槽，为大量的继爆炮孔创造破碎补偿空间和自由面。岩巷掘进影响进尺的关键因素就是掏槽爆破，要提高炮眼利用率，就应首先选择合理的掏槽型式和掏槽参数。因此，掏槽爆破是井巷爆破技术中的主要难点和关键。多年来某矿业集团在岩巷掘进中普遍采用1. 5 m 的浅孔爆破，月进尺一直徘徊在60 80 m，而且成巷质量差，支护费用高，造成采掘接续紧张。后来在原有设备条件下进行了中深孔爆破试验，取得了一定成功。但由于凿岩难度大，工人劳动强度大，为改善这种现状，矿方投资购置了阿特拉斯科普柯凿岩台车，侧卸式装岩机，为实施中深孔爆
2、破，创造了良好条件。 1. 直眼掏槽破岩机理 井巷掏槽爆破一般分为直眼掏槽和斜眼掏槽两种。对于中深孔爆破，由于斜眼掏槽的应用受到巷道断面宽度的限制，所以必须采用直眼掏槽方式。其突出优点是眼深不受巷道断面的限制，并利于机械化钻孔和多台钻机同时作业；其最大缺点是向工作面方向的抛渣能力很弱。从技术难易程度上来讲，直眼掏槽较为复杂，要求严格。直眼掏槽爆破实际上是单自由面下具有一定排列规律和起爆时续的柱状药卷装药的一种群孔爆破。它的特点是炮眼间距小，炸药单耗高，抛掷排渣困难。研究表明，槽腔在形成过程中，大体可分为两个阶段：第一阶段，爆炸冲击波对岩石进行粉碎性破碎，即破碎过程；第二阶段，爆生气体余压膨胀，
3、从而将已破碎的岩石抛出腔外，即抛掷排渣过程。 对于掏槽爆破来讲，保证槽腔成型质量及提高其清洁度是很重要的。根据槽腔形成机理，掏槽眼爆破后，只有装药上端部炸药使岩石破碎，形成弱抛掷，产生爆破漏斗，而柱状装药则仅产生挤压破碎作用，只有极少的能量用于岩石的抛出，绝大部分破碎岩石仍滞留于掏槽眼内，这对后继辅助眼和周边眼的爆破极为不利。为使槽腔体积大而干净，并克服岩石的“再生”现象，在掏槽部位中心钻一同直径超深200 300 mm 的空孔，不用堵塞，在中空孔中适当装入一定量、延迟起爆的炸药，以加强抛掷作用。它不仅起到一般空孔的作用，提供临空面和破碎补偿空间，而且还能把装药孔破碎的岩石，进一步破碎抛出槽外
4、，从而加大掏槽的有效深度与体积。 2. 直眼掏槽爆破参数的确定 2.1 掏槽眼间距确定 一般直眼掏槽均布置空孔，作为首爆炮孔的自由面和破碎膨胀空间。首爆炮孔爆炸后，其柱状冲击波或应力波在岩体介质中引起破坏，其破坏区域可分为粉碎区、破裂区以及弹性区。因此，在掏槽设计时，主要以柱状装药在介质中产生的破碎区大小为依据确定孔距。对于井下小直径炮孔装药爆破所产生的破碎圈半径通常为孔径的3 5 倍，即掏槽眼间距应设计为孔径的3 5 倍。同时应保证炮孔的堵塞长度和质量，堵塞长度不应小于孔间距的 1.5 倍。这样才能保证反射引起的爆生气体能量释放前，将孔间岩石在爆炸应力波作用下完全被挤压破碎。 2.2 掏槽药
5、量 根据掏槽爆破要求，爆后要将槽腔内岩石充分破碎并抛出，因此，装药量较其它炮孔要大。直眼掏槽药量的经验计算公式为3： 3. 选择掏槽型式的试验情况 掏槽爆破效果受多方面因素的影响，如岩石特性、炸药性能、操作技术水平等，如何根据该矿的具体情况，通过试验选择适合的直眼掏槽爆破型式是本次试验研究的重点。试验巷道为该煤矿- 450左翼大巷，位于中细砂岩中，岩层完整性较好，岩石硬度系数f = 8，掘进断面15.3 m2。钻眼机具为阿特拉斯科普柯双臂液压凿岩台车。根据厂家提供的说明书，当钻眼深度为3.0 m 时，凿岩台车达到最佳工效。由于该矿以前从未进行过眼深达3.0 m 的中深孔爆破，因此试验时在巷道断
6、面单独进行掏槽试验，以便找出适合于煤矿巷道岩石特性的掏槽方式，然后再应用于全断面一次爆破。直眼掏槽若选用较大直径的中空孔，爆破效果相对较好，但钻车需更换大直径的钻头，比较费时，故在试验时掏槽眼均采用直径为42 mm 的钻头钻眼。试验爆破器材采用2 # 岩石硝铵炸药，5 段毫秒电雷管。 试验初期分别选取了如图1 所示的三角分阶分段掏槽、菱形掏槽、正方形抛射掏槽3 种型式分别进行试验。 试验选用的掏槽型式示意图通过试验发现，由于掘进巷道岩石坚硬，完整性较好加之掏槽眼较深，以上几种方式掏槽区域范围小，岩石的夹制作用非常大，掏槽爆破效果不理想。 根据试验中出现的问题，在正方形抛射掏槽的基础上，形成了复
7、式桶形直眼掏槽方式。该方式掏槽区域范围较大，在中空眼中装延时起爆的炸药可起到抛掷排渣的作用。复式桶形掏槽共布置9 个炮孔，其中1 8 为正常掏槽眼，深3.0 m，孔径44 mm ，9 号眼为空眼，超深300 mm，在其底部装2 卷药，不用堵塞。1 4 号眼采用1 段毫秒雷管起爆，5 8 号眼采用2 段毫秒雷管起爆，中心抛射眼采用3 段毫秒雷管起爆，以加强抛渣。具体布置见图2，图中数字代表炮眼编号，通过计算，确定a 为150 mm，b 为200 mm。图2 复式桶形掏槽示意图 试验结果表明，对于该巷道的岩石情况，比较而言，复式桶形直眼掏槽掏槽效果较好，炮眼利用率达95%以上。多种掏槽爆破的试验结果见表1。 4 结语 岩石巷道掘进，掏槽爆破是关键。在掏槽型式的选择时，应考虑掏槽型式简单、工人容易掌握的原则。通过试验研究表明，复式桶形掏槽方式完全适合煤矿大巷中深孔爆破。掏槽爆破后形成槽腔较深，炮眼利用率达95%以上。该掏槽型式较其它几种型式的直眼掏槽炮眼数目多几个，掏槽爆破区域较大，且爆破后形成的槽腔较深且干净，可为后继辅助眼及周边眼的爆破创造较好的自由面及破碎膨胀空间，从而使循环进尺达到理想水平，其优越性是显著的。直眼掏槽对钻孔精度要求高，必须保证钻眼位置和角度的精确度，做到“快、准、直、齐”。需要对凿岩台车操作人员强化培训，提高工人技术素质。
