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[摘 要]浅析煤矿岩巷掘进爆破参数的确定、合理选择掏槽眼及光面爆破参数与微差间隔时间。
[关键词]岩巷掘进 中深孔 光面爆破 合理选择参数
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0364-01
1 引言
在岩巷掘進施工中，其采用中深孔可有效减少辅助作业时间，提高单循环进尺，现在已被广泛的应用。但是，在爆破参数选取的不合理或施工组织不当时，也会影响巷道掘进速度。在不改进掘进方法、不增添新设备、不增加施工人员的前提下，为提高煤矿岩巷的施工速度和施工质量，通过分析各爆破参数对爆破效果的影响，从而提出合理的爆破参数和施工技术措施，能取得较好的掘进施工速度和效果，这在一些施工中已经得到了有效的验证。因此，研究爆破参数对爆破效果的影响也很有必要。巷道施工采用全断面一次爆破法，采用“三八”制组织生产和“三掘三喷”作业方式，是一种很好的施工组织形式。
2 爆破参数的确定
1）掏槽形式。对于直眼掏槽形式来说，较为常见的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等。经过现场的应用试验，三角分阶分段直眼掏槽及双空眼菱形掏槽和单空眼四角柱掏槽方式，通过综合分析和比较，三角分阶分段掏槽方式还是有较好的优势。
2）三角分阶分段掏槽方式的优点。它可增大槽腔体积，提高掏槽深度，抛掷作用小，爆堆集中，并利于装岩；三角分阶分段掏槽对上、下装药槽眼实施上、下两分段，上分段装药爆破后形成漏斗形槽腔，既为下分段创造了一个新的自由面，又可使下分段装药利用其在岩石中的残余应力和大量的爆生裂隙增强岩石的破碎；装药分段毫秒起爆，同时也改善了炸药爆炸能量与岩石破碎的匹配关系，这样使更多的能量用于岩石破裂、破碎，而更少的能量用于碎块的抛掷。
3）三角分阶分段掏槽方式的操作程序。装药分段起爆实质上是对抵抗线进行分解，三角分阶分段直眼掏槽的掏槽眼按顺序逐眼加深，分段延续起爆，逐步扩大和加深槽腔。采用三角分阶分段直眼掏槽方式确定后，就要合理确定浅孔、深孔的装药量；周边眼距、光爆层厚度确定；最后可采用1—5段毫秒电雷管全断面一次起爆。
应用三角分阶分段直眼掏槽方式在某处进行爆破试用，其炮眼利用率达到了90%以上，超挖也小于lOOmm、欠挖也小于50mm，眼痕率大于60%，月进尺取得了突破性进展。
3 合理选择掏槽眼
1）掏槽方式选择的问题。掏槽眼爆破是在一个自由面的条件下进行的，由于岩石的夹制作用很大，破碎岩石的条件也十分困难。而掏槽爆破的好坏，在很大程度上都决定了其他炮眼的爆破效果，显然掏槽方式选择不当，就会严重影响掘进的爆破效果。所以，我们必须合理选择掏槽形式。当前，在中深孔爆破时，一般都采用直眼掏槽。而直眼掏槽的形式也有多种，其各种掏槽形式的共同特点，就是利用空眼做首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间。显然，直眼掏槽就要设置有数量不等的平行空眼以作为保障。
2）炮眼间距和装药量的合理选择。对于中深孔直眼掏槽炮眼的布置参数来说，目前尚没有非常适宜的确定方法。掏槽爆破主要也就是利用炸药的能量爆破的破裂作用，使槽腔内的岩石充分破坏。所以，掏槽眼应布置在破裂区内，其掏槽眼间距Q应小于破裂区半径Rk。
4 光面爆破参数与合理微差间隔时间的选择
光面爆破则是保证巷道成形规整，减少周边围岩破坏的关键所在。而光面爆破参数的选择，主要也就是根据岩石性质和巷道断面轮廓来合理的确定之。
1）确定炮眼密集系数和周边炮眼间距。根据现场试验的经验，对于光面爆破炮眼密集系数K的取值，通常为0.8—1.0较为合适。通过双孔双自由面爆破模型试验证明，在综合分析炮眼断裂面的平整程度、爆破漏斗体积、炮眼利用率等指标的基础上，从而可以知道光爆炮眼密集系数可以适当增大。而巷道曲率半径大时，所需的破坏力就小。光面层可以厚一些，其K值可取0.8左右。反之，拱顶曲率半径小，跨度小，所需的破坏力就大一些，此时K值可取1.0，但是不宜超过1.2。对于合理的周边炮眼间距，应能保证爆破后炮眼间贯通裂隙的完全形成。在综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯通裂缝形成过程中的作用时，炮眼间距可按下式计算：E=2Pb/st +2Rk，式中E为周边炮眼间距（m）；Pb 为爆炸气体充满炮眼时的准净压力（MPa）。通过此方式选取的确定的炮眼密集系数和周边炮眼间距才有较好的爆破效果。
2）炮眼装药结构。一般较合理的光爆装药结构，则为径向空气间隙不耦合和轴向空气垫层不耦合装药。根据有关文献的分析报道，在确定炮眼装药结构参数时，应重点从以下两方面考虑：①要保证围岩无过度压缩性破坏，这就要求作用在眼壁上的初始压力必须小于岩石动态抗压强度；②要保证炮眼的连心线方向孔壁开裂，这就要求作用于眼壁上的初始拉力必须大于岩石的抗拉强度。而周边眼采用反向装药时，孔内装填水炮泥，孔口封堵炮泥。当炸药爆炸时，水炮泥变成水雾与空气一起充当冲击波的传播介质，因空气柱的存在，使冲击波的强度降低，这就减轻了装药段对围岩的破碎。同时，空气柱也使爆炸产物能在整个炮孔内产生了膨胀，避免了挂“门帘”现象，使得周边眼的眼痕更加完整，其岩壁也无大裂隙了。
3）选择炮眼深度和毫秒延期间隔时间。中深孔爆破先要确定炮眼深度，而炮眼深度主要是根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型等因素确定的。其中最重要的就是设备条件和循环作业时间。钻眼速度与钻眼深度成反比；钻眼深度的增加，达到一定深度后，钻眼速度也会明显下降。气腿式凿岩机，钻眼速度在眼深2.Om左右变化不大，一旦超过2.5m以后其钻眼效率就会明显降低。所以，为提高循环进尺，加快掘进速度，也不能无限制地来加深炮眼的深度。而炮眼深度过大，也势必会增加打眼和辅助作业时间，这样会降低钻眼速度。根据掘进施工经验，为保证炮眼利用率平均达到90%以上，眼深为1.8—2.3m时比较合适。
通过大量的理论与实践业充分证明，岩巷掘进自由面小、空间小，岩石所受的夹制作用大，其变形、移动和破坏都受到很大的阻碍，尤为是掏槽爆破和中深孔或深孔爆破时更为明显。若延期时间间隔短，不能使岩石破碎后充分移动和新自由面完全形成，此时炮眼利用率低，块度大、抛掷远，这就影响爆破效果。结合现场实际情况，综合考虑再含瓦斯的岩巷中施工，必须满足总延期时间不超过130ms的要求，确定所用雷管的延期间隔时间为25ms较为合适。
5 结 语
通过理论分析与实践经验表明，岩巷深孔爆破施工时，结合光面爆破施工技术，不但能提高施工速度，而且还能降低材料消耗和施工成本，并能提高经济效益。中深孔爆破和光面爆破结合，既能保证质量，又能提高掘进速度。但是，只有在设计合理的炮眼深度、选择适宜的掏槽形式、装药结构和毫秒延期间隔时间及光爆参数前提下，才能取得如此好的施工质量和效果。
参考文献
[1] 徐颖，等.光面爆破合理炮孔密集系数的研究[J].工程爆破，1998（1）.
[2] 徐颖，等.光面爆破软垫层装药结构参数理论分析[J].煤炭学报，2000（6）.
[3] 田会礼，等.大断面岩巷中深孔爆破试验研究[J].煤炭工程，2004（9）.
[4] 天运生，等.定向断裂控制爆破理论分析及现场应用[J].煤炭工程，2005（3）.
[5] 赵建华.中深孔光面爆破在台阶式快速掘进中的运用[J].煤矿爆破，2007（4）：29-30.
[关键词]岩巷掘进 中深孔 光面爆破 合理选择参数
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0364-01
1 引言
在岩巷掘進施工中，其采用中深孔可有效减少辅助作业时间，提高单循环进尺，现在已被广泛的应用。但是，在爆破参数选取的不合理或施工组织不当时，也会影响巷道掘进速度。在不改进掘进方法、不增添新设备、不增加施工人员的前提下，为提高煤矿岩巷的施工速度和施工质量，通过分析各爆破参数对爆破效果的影响，从而提出合理的爆破参数和施工技术措施，能取得较好的掘进施工速度和效果，这在一些施工中已经得到了有效的验证。因此，研究爆破参数对爆破效果的影响也很有必要。巷道施工采用全断面一次爆破法，采用“三八”制组织生产和“三掘三喷”作业方式，是一种很好的施工组织形式。
2 爆破参数的确定
1）掏槽形式。对于直眼掏槽形式来说，较为常见的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等。经过现场的应用试验，三角分阶分段直眼掏槽及双空眼菱形掏槽和单空眼四角柱掏槽方式，通过综合分析和比较，三角分阶分段掏槽方式还是有较好的优势。
2）三角分阶分段掏槽方式的优点。它可增大槽腔体积，提高掏槽深度，抛掷作用小，爆堆集中，并利于装岩；三角分阶分段掏槽对上、下装药槽眼实施上、下两分段，上分段装药爆破后形成漏斗形槽腔，既为下分段创造了一个新的自由面，又可使下分段装药利用其在岩石中的残余应力和大量的爆生裂隙增强岩石的破碎；装药分段毫秒起爆，同时也改善了炸药爆炸能量与岩石破碎的匹配关系，这样使更多的能量用于岩石破裂、破碎，而更少的能量用于碎块的抛掷。
3）三角分阶分段掏槽方式的操作程序。装药分段起爆实质上是对抵抗线进行分解，三角分阶分段直眼掏槽的掏槽眼按顺序逐眼加深，分段延续起爆，逐步扩大和加深槽腔。采用三角分阶分段直眼掏槽方式确定后，就要合理确定浅孔、深孔的装药量；周边眼距、光爆层厚度确定；最后可采用1—5段毫秒电雷管全断面一次起爆。
应用三角分阶分段直眼掏槽方式在某处进行爆破试用，其炮眼利用率达到了90%以上，超挖也小于lOOmm、欠挖也小于50mm，眼痕率大于60%，月进尺取得了突破性进展。
3 合理选择掏槽眼
1）掏槽方式选择的问题。掏槽眼爆破是在一个自由面的条件下进行的，由于岩石的夹制作用很大，破碎岩石的条件也十分困难。而掏槽爆破的好坏，在很大程度上都决定了其他炮眼的爆破效果，显然掏槽方式选择不当，就会严重影响掘进的爆破效果。所以，我们必须合理选择掏槽形式。当前，在中深孔爆破时，一般都采用直眼掏槽。而直眼掏槽的形式也有多种，其各种掏槽形式的共同特点，就是利用空眼做首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间。显然，直眼掏槽就要设置有数量不等的平行空眼以作为保障。
2）炮眼间距和装药量的合理选择。对于中深孔直眼掏槽炮眼的布置参数来说，目前尚没有非常适宜的确定方法。掏槽爆破主要也就是利用炸药的能量爆破的破裂作用，使槽腔内的岩石充分破坏。所以，掏槽眼应布置在破裂区内，其掏槽眼间距Q应小于破裂区半径Rk。
4 光面爆破参数与合理微差间隔时间的选择
光面爆破则是保证巷道成形规整，减少周边围岩破坏的关键所在。而光面爆破参数的选择，主要也就是根据岩石性质和巷道断面轮廓来合理的确定之。
1）确定炮眼密集系数和周边炮眼间距。根据现场试验的经验，对于光面爆破炮眼密集系数K的取值，通常为0.8—1.0较为合适。通过双孔双自由面爆破模型试验证明，在综合分析炮眼断裂面的平整程度、爆破漏斗体积、炮眼利用率等指标的基础上，从而可以知道光爆炮眼密集系数可以适当增大。而巷道曲率半径大时，所需的破坏力就小。光面层可以厚一些，其K值可取0.8左右。反之，拱顶曲率半径小，跨度小，所需的破坏力就大一些，此时K值可取1.0，但是不宜超过1.2。对于合理的周边炮眼间距，应能保证爆破后炮眼间贯通裂隙的完全形成。在综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯通裂缝形成过程中的作用时，炮眼间距可按下式计算：E=2Pb/st +2Rk，式中E为周边炮眼间距（m）；Pb 为爆炸气体充满炮眼时的准净压力（MPa）。通过此方式选取的确定的炮眼密集系数和周边炮眼间距才有较好的爆破效果。
2）炮眼装药结构。一般较合理的光爆装药结构，则为径向空气间隙不耦合和轴向空气垫层不耦合装药。根据有关文献的分析报道，在确定炮眼装药结构参数时，应重点从以下两方面考虑：①要保证围岩无过度压缩性破坏，这就要求作用在眼壁上的初始压力必须小于岩石动态抗压强度；②要保证炮眼的连心线方向孔壁开裂，这就要求作用于眼壁上的初始拉力必须大于岩石的抗拉强度。而周边眼采用反向装药时，孔内装填水炮泥，孔口封堵炮泥。当炸药爆炸时，水炮泥变成水雾与空气一起充当冲击波的传播介质，因空气柱的存在，使冲击波的强度降低，这就减轻了装药段对围岩的破碎。同时，空气柱也使爆炸产物能在整个炮孔内产生了膨胀，避免了挂“门帘”现象，使得周边眼的眼痕更加完整，其岩壁也无大裂隙了。
3）选择炮眼深度和毫秒延期间隔时间。中深孔爆破先要确定炮眼深度，而炮眼深度主要是根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型等因素确定的。其中最重要的就是设备条件和循环作业时间。钻眼速度与钻眼深度成反比；钻眼深度的增加，达到一定深度后，钻眼速度也会明显下降。气腿式凿岩机，钻眼速度在眼深2.Om左右变化不大，一旦超过2.5m以后其钻眼效率就会明显降低。所以，为提高循环进尺，加快掘进速度，也不能无限制地来加深炮眼的深度。而炮眼深度过大，也势必会增加打眼和辅助作业时间，这样会降低钻眼速度。根据掘进施工经验，为保证炮眼利用率平均达到90%以上，眼深为1.8—2.3m时比较合适。
通过大量的理论与实践业充分证明，岩巷掘进自由面小、空间小，岩石所受的夹制作用大，其变形、移动和破坏都受到很大的阻碍，尤为是掏槽爆破和中深孔或深孔爆破时更为明显。若延期时间间隔短，不能使岩石破碎后充分移动和新自由面完全形成，此时炮眼利用率低，块度大、抛掷远，这就影响爆破效果。结合现场实际情况，综合考虑再含瓦斯的岩巷中施工，必须满足总延期时间不超过130ms的要求，确定所用雷管的延期间隔时间为25ms较为合适。
5 结 语
通过理论分析与实践经验表明，岩巷深孔爆破施工时，结合光面爆破施工技术，不但能提高施工速度，而且还能降低材料消耗和施工成本，并能提高经济效益。中深孔爆破和光面爆破结合，既能保证质量，又能提高掘进速度。但是，只有在设计合理的炮眼深度、选择适宜的掏槽形式、装药结构和毫秒延期间隔时间及光爆参数前提下，才能取得如此好的施工质量和效果。
参考文献
[1] 徐颖，等.光面爆破合理炮孔密集系数的研究[J].工程爆破，1998（1）.
[2] 徐颖，等.光面爆破软垫层装药结构参数理论分析[J].煤炭学报，2000（6）.
[3] 田会礼，等.大断面岩巷中深孔爆破试验研究[J].煤炭工程，2004（9）.
[4] 天运生，等.定向断裂控制爆破理论分析及现场应用[J].煤炭工程，2005（3）.
[5] 赵建华.中深孔光面爆破在台阶式快速掘进中的运用[J].煤矿爆破，2007（4）：29-30.