摘要：讨论了影响巷道掘进爆破性能的主要因素，提出了合理确定这些因素的方法和相应的技术措施。
关键词：岩巷掘进;爆破参数;掘进效率
常规的岩巷掘进爆破施工，导致炮眼利用效率较低、炸裂岩石碎块散乱、爆堆分布过远、成型质量不高以及周围岩层破坏严重等一系列问题；同时较小的巷道宽度、不多的自由面以及很强的受夹制作用等更在很大程度上影响了巷道掘进的安全程度和稳定程度。
一、炮眼的种类和作用
用于巷道掘进的钻孔类型可根据其位置、作用、布置和相关参数分为钻孔、崩落钻孔和周向钻孔。崩落的关键是崩落眼和周向眼的崩落，为崩落眼和周向眼的崩落创造了有利条件，直接影响循环进尺和掘进结果;外围眼与巷道掘进极限的超限和对周围岩石的影响有关。直接控制成型质量。
二、影响中深孔爆破的技术参数
1.炮眼深度。（1）钻眼机械的影响。对于普通气腿钻机(如7655型、常用的lt-24型)，在相同的钻进条件下，相同钻机每增加1.0 m孔，钻进速度下降4%~10%，且随钻进深度的增加，钻进速度下降得越快。特别是当孔深超过3.0m时，由于钎焊质量的增加，克服钎焊弹性变形的冲击功增大，出粉难度也增大。其次，钻杆与眼壁之间的摩擦阻力增大，能耗增加。手动绘制条形图也相当困难。因此，使用普通气腿钻时，孔深应控制在2.5m以内。重型导轨凿岩机配以凿岩车，可以克服气腿凿岩机轴向推力大、扭矩大的缺点。掘进冲程为3.5m~4.0m，一次不更换钻机，非常有利于巷道掘进中深孔爆破。（2）循环作业方式的影响。保持正常的循环速率是保证隧道快速掘进的最有效方法之一。在保证正常循环运行的前提下，在施工力量、技术水平、设备条件等条件下，应尽可能提高射孔深度。不要坚持深孔和中孔爆破来加深钻孔，这样增加了钻孔时间，不能保证正常的循环运行，反而会降低掘进的速度。
2.炮眼直径和装药直径。炮眼直径大小直接影响到钻眼速度、全断面炮眼数目、炸药单耗、岩石破碎块度及巷道掘进爆破效率等。炮眼直径较大时，可采用较大直径的药卷，炸药的爆速好爆轰稳定性较高，爆炸能量相对集中，利于岩石的爆破破碎，特别对于坚硬岩石，较大的装药直径能增强岩石的爆破破碎作用，提高爆破效率，同时增大炮眼直径，还可以减少工作面炮眼数目。但较大的炮眼直径增加了打眼的难度，与小直径炮眼相比，其钻眼速度明显降低。因此，可根据巷道岩石情况和炮眼作用选用炮眼直径和装药直径。
3.掏槽爆破。目前巷道掘进中深孔爆破时，最常用的掏槽形式是垂直楔形掏槽，它可以充分利用工作面这一唯一的自由面，使用较少的炮眼消耗和炸药消耗，却能够获得较大的掏槽面积和槽腔体积。直眼掏槽也较多采用，直眼掏槽的形式有多种，较为常见的有菱形掏槽、各种角柱掏槽等。各种掏槽形式的共同特点是利用数量不等的平行空眼作为首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的膨胀补偿空间。据已有研究结果，在众多的角柱形直眼掏槽形式中，菱形掏槽、三角柱掏槽最为实用，炮眼少，布置简单、易掌握，且占用雷管段数少，较复杂一点的单空眼四角柱挤压抛渣掏槽（中空眼超深200 mm，适量装药，滞后2段起爆）能获得较高的掏槽效率。另有一些较为有效的中深孔乃至深孔（炮眼深度大于2.5 m）爆破直眼掏槽方式是阶段直眼掏槽和孔内分段直眼掏槽。前者是将掏槽眼深度分成若干段（多为两段），不同掏槽眼的眼底位于不同的平面上，按由浅入深的顺序分阶段进行掏槽。后者则是在掏槽装药炮眼内实施上下两分段，分段装药间以一定长度的炮泥相隔，由外向内顺序起爆。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆两种直眼掏槽方式的掏槽机理是一样的，前分段掏槽（或上分段装药）爆破后，在应力波和爆轰气体的综合作用下，槽腔内岩石被破碎并向工作面方向推移，形成漏斗形槽腔，为后分段掏槽（或下分段装药）创造了一个新自由面，并由此改变了深部岩石所受的夹制作用，使其强度降低，有利于岩石的爆破破碎和运动。同时还造成下分段岩石中的残余应力和大量的爆生裂隙以增强岩石的破碎。分段间装药微差起爆，也改善了炸药爆炸能量与岩石破碎的匹配关系，使更多的能量用于岩石破裂破碎和更少的能量用于碎块的抛掷。研究结果表明这两种掏槽方式可增大槽腔体积，提高掏槽深度，抛掷作用小，爆堆集中，利于装岩。对于f>10的坚硬岩石，当巷道断面较大时，还可以采用双楔形掏槽、直眼和斜眼复合式掏槽（线形和垂直楔形、菱形和垂直楔形复合）。
4.光面爆破。巷道周边光面爆破最重要的爆破参数是炮眼间距。合理的炮眼间距应保证炮眼间贯通裂隙完全形成，为此，应采用较小的炮眼间距，淮北矿业集团内部提倡岩巷周边眼间距选取300 mm左右，根据多年的巷道掘进爆破实践经验，认为对于较为坚硬的岩石巷道，周边眼间距可放大到400 mm甚至更大（不宜超过500 mm），而对于较为松散软弱的泥岩类巷道，周边眼间距则应严格控制在300 mm左右。周边眼光面爆破炮眼密集系数多取值为m=0.7~1.0，即300 mm~400 mm的周边眼间距，其最小抵抗线（即光爆层厚度）可选取为450 mm~500 mm。煤矿井下最优的周边眼装药结构为轴向水垫层不耦合装药。先装填炸药药卷至眼底，再装填3~4卷水炮泥，水垫层装药结构既可减缓爆炸冲击压力对孔壁周边围岩的破坏，又能实现均匀爆破作用，避免眼底超挖和眼口欠挖，更为重要的是能避免炮眼内瓦斯积聚，炸药爆炸后形成水雾降低爆破时的温度，防止引燃瓦斯。巷道周边光面炮眼装药量通常用装药集中度来控制，所选装药集中度的大小要求爆破后在炮眼周围的岩石中不产生粉碎性破坏。对于较松散软弱的岩石，因其强度低塑性大，爆破容易，爆后岩石易塌落，因此实施光面爆破尤为重要。
5.崩落爆破。合理地布置工作面炮眼，坚持先布置掏槽眼、次布置周边眼、然后布置崩落眼的原则，注重掏槽和周边，兼顾岩石破碎与崩落。崩落眼是巷道断面内、特别是大断面巷道破碎岩石的主要炮眼。崩落眼应以掏槽眼为中心，在掏槽眼和周边眼之间均匀布置，根据巷道断面大小、岩石性质、采用的炮眼直径和药卷直径等合理选取崩落眼炮眼间距和最小抵抗线，通常可取450mm~700mm，炮眼密集系数m=0.8~1.2。以保障有较高的爆破效率、均匀的爆破块度，利于提高耙矸机的装岩生产率。
6.装药结构和炮眼填堵。《煤矿安全规程》要求采用正向起爆，第三百二十二条规定“在高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域的采掘工作面采用毫秒爆破时，若采用反向起爆，必须制定安全技术措施”。因此，建议在无沼气的岩石巷道掘进中深孔爆破施工时，在加强检测监控、保证安全的前提下，采用连续装药、反向起爆，特别是坚硬岩石巷道中掏槽眼宜采用反向起爆，以延长爆生气体在炮眼中的存在时间和岩石中爆炸应力场的存在时间，增强岩石的破坏作用，提高掏槽爆破效率。但底眼应采用正向装药起爆并加彩带，以便有拒爆现象时容易发现和处理。
为提高岩巷掘进速度，采用中深孔光面爆破技术是最为有效的手段之一，充分分析和研究影响岩巷掘进中深孔爆破速度和质量的技术因素、解决好中深孔爆破设计及施工中的若干技术问题是保证有较高的炮眼利用率、较规整的周边成型、较均匀的爆破块度的技术关键。同时加强施工组织管理也是相当重要的，有了合理的技术方案和技术参数，再加上有力的施工组织和严格按设计的爆破图表和技术说明书施工，可以肯定，岩巷掘进中深孔光爆定能取得良好效果。
参考文献：
[1]李艳．特硬岩立井掘进中合理炮孔深度的试验研究[J]．地下空间与工程学报，2017，（6）．
[2]吴涛．煤矿岩石巷道中深孔爆破掏槽技术应用研究[J]．爆破，2017，（4）.
论文作者:郏齐飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/15
标签：炮眼论文; 岩石论文; 巷道论文; 崩落论文; 直径论文; 间距论文; 钻孔论文; 《基层建设》2019年第21期论文;