摘要 ：本文论述了岩巷掘进中影响爆破效率的主要因素有：掏槽型式及其参数、炮眼深度和周边眼参数等；并提出了上述影响因素如何合理确定和相应的技术措施，对提高煤矿岩巷掘进速度有一定的指导意义。
关键词：岩巷掘进、爆破，影响因素
一、引言
目前国内煤矿岩巷掘进速度一般在60～100m/月之间，甚至有的更低，大多数的岩巷掘进队伍仍采用小于2m 的浅眼爆破, 循环进尺很低, 明显增加了辅助工序所占时间的比例，并且爆破效果较差, 炮眼利用率只有70%左右, 较差的在50%左右。由于采用不合理的周边眼参数, 导致对围岩的严重破坏和造成超欠挖严重, 提高了支护费用，等等。由于普遍存在上述几方面的弊病, 严重影响了岩巷施工速度, 同时还导致了人力、物力和材力的浪费, 降低了掘进效率。根据岩巷掘进爆破经验以及理论分析, 影响岩巷掘进爆破效率的主要因素有: 掏槽方式及其装药量、炮眼深度、周边眼爆破参数、起爆时差和炮眼利用率等。
二、掏槽爆破的影响
掏槽爆破是岩巷掘进施工中的关键, 决定了整个爆破质量和掘进效果。掏槽爆破时, 破碎岩石的条件十分困难, 如何提高掏槽爆破的成功率和效率, 是提高岩巷掘进速度和爆破效率的主要因素, 而掏槽效果的好坏又主要取决于掏槽方式及其参数。因此, 根据围岩地质情况和掘进面大小选择合理的掏槽方式及其参数, 是很重要的。
2.1 掏槽方式
掏槽方式分为斜眼掏槽和直眼掏槽。理论分析掏槽方式分为斜眼掏槽和直眼掏槽。理论分析和实践表明, 斜眼掏槽( 主要是楔形掏槽) 适用于2m 以下的浅眼,其炮眼利用率较高, 在我矿普遍使用斜眼掏槽。
2.2 装药量
装药量是影响斜眼掏槽效果的主要因素, 药量的确定取决于岩石的物理力学性质、炸药品种、岩石所处状态以及布孔参数。那种认为装药量越多, 爆破效果越好, 炮眼利用率也越高的想法是一种误解。事实上, 根据爆破漏斗理论, 当炮眼深度一定时, 装药量大于临界值, 爆破漏斗体积和深度随装药量增大而增大; 当装药量增大到漏斗体积和深度达到最大值时, 若继续增大药量, 漏斗体积反而减小, 甚至会造成整个掏槽的失败( 即所谓破碎岩石的再生) 。
三、炮眼深度的影响
炮眼深度是井巷快速掘进的基本技术参数, 它对整个钻爆工作及其技术经济效果有决定性的作用。目前, 确定炮眼深度有以下几种方法:
3.1.以循环进尺来确定, 其优点是确保了正规的循环作业；
3.2 以能够获得最高的掘进速度和最低的工时消耗为标准, 从每米工时消耗和钻眼速度变化等方面综合分析加以确定。其优点是可以确保较快的速度和获得较高的效率；
3.3 理论计算。根据理论分析与试验研究, 确定出合理的炮眼深度。总之, 合理确定炮眼深度对于加快掘进速度和提高掘进效率是很重要的。
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四、周边眼参数的合理确定
岩巷掘进中能否实现理想的斜眼掏槽爆破效果, 周边眼参数的合理确定也是很关键的。主要参数有炮眼间距和最小抵抗线。
4.1 炮眼间距的确定
控制爆破中岩石破裂过程有三种不同的理论解释: ( 1) 应力波波峰干扰理论( 动作用理论) : ( 2) 爆生气体的膨胀作用理论( 静作用理论) : ( 3) 应力波与爆生气体综合作用理论。对于不同的装药结构、不同的岩石和炸药性能, 上述三种理论各有其合理性。
在具体确定炮眼间距时, 应以理论公式作为指导, 根据实践经验来确定。
4.2 最小抵抗线的确定
掘进爆破中周边眼最小抵抗线W 的大小直接影响光爆的效果。W过大, 光爆层岩石将得不到适当的破碎, 甚至不能使其沿炮眼底部切割下来；W过小, 在反射波作用下, 围岩内产生较多裂隙, 影响围岩稳定, 造成超挖和巷道壁面不平整。常用确定最小抵抗线W的方法有三种: (1)根据炸药单耗来确定:(2)根据豪柔公式确定: (3)根据炮眼密集系数m确定。经验表明, 为获得良好的爆破效果, m值应根据岩石性质来选择, 一般取m=0.8～1.0,硬岩取大值, 软岩取小值, 则最小抵抗线W=E/m。
4.3 起爆时差的影响
起爆时差对爆破质量及效果有无影响, 目前尚无争议。现场实践表明, 不考虑时差大小, 掘进中也可取得高质量的爆破的效果。中国矿业大学北京研究生部利用动光弹对同时起爆、长时差起爆和短时差起爆三种情况, 进行了试验观察分析, 得到了如下结论:(1)同时起爆和短时差起爆均能取得良好的爆破效果, 而长时差起爆效果较差;(2)在实际生产中, 绝对的同时起爆难以做到, 多数是处于短时差起爆;(3)通过改进现有雷管精度, 缩短起爆时差有利于提高爆破效果。
五、结语
5.1 掏槽爆破是在单自由面条件下起爆的, 破碎岩石的条件最困难, 通过选择合理的掏槽方式及装药量, 可以实现中深孔掏槽爆破较高的成功率和炮眼利用率；
5.2 炮眼深度存在一个最优值, 应以提高巷道掘进效率为前提, 结合现场实际情况综合确定, 长期实践表明, 中深孔爆破( l=2～3m) 优于浅孔爆破(l=1.5～2m)；
5.3 爆破效果的好坏很大程度上依赖于周边眼参数的合理选择, 如何在尽量少打眼的基础上达到高质量的爆破要求, 是今后研究的重点；
5.4 大量试验表明, 周边眼的起爆时差对光爆效果有较大影响, 应痛过各种措施确保周边眼尽量做到同时起爆。除了上述列举的三个主要方面的因素外, 影响岩巷掘进爆破效率的因素还有: 爆破施工工艺、钻眼质量、起爆方式等。
参考文献：
［1］姜彦忠.爆破技术基础[M].北京:中国铁道出版社.1999.
［2］傅菊根;井巷掘进爆破炮眼利用率的影响因素[J];爆破器材;1998年03期
论文作者:邹龙
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
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