摘要：基于薄煤层半煤岩巷道掘进单循环进尺较低，根据理论计算与实践相结合，研究了中深孔光面爆破技术，提高了半煤岩巷掘进速度和成型质量。本文通过采用理论分析--实验室模拟试验--现场工业试验相结合的研究手段，对薄煤层半煤岩巷道中深孔光面爆破技术进行研究，依据坚薄煤层半煤岩港道中深孔光面爆破参数的理论研究结果，本文的研究成果可为薄煤层半煤岩巷道中深孔掘进光面爆破施工提供有益的参考。
关键词：半煤岩巷道；中深孔；光面爆破；应用效果
1工程简介
田庄煤矿主采16上和17煤层，平均厚度分别为1.2m和0.9m，均属薄煤层，该矿开拓、掘进工作面主要布置在二水平，均以半煤岩施工，分别沿16、17层煤顶板布置，层间距平均6.4米。16煤顶板十下灰岩厚度5-6米，灰色，深灰色，稳定，致密，块状。内部有三条泥质条带，将其分成四个分层，最底层厚度1米左右，较完整。直接底为铝质粘土岩，厚度0.7-1米，浅灰色、青灰色含粉砂质，松软、遇水膨胀。17煤直接顶十一灰不稳定，常相变泥岩，直接底粘土岩，松软遇水后具有膨胀性。该矿通过“改变炮眼布置、增加炮眼深度”工艺改进，进尺大创新，半煤岩巷道掘进突破瓶颈，成功实施中深孔光面爆破技术，月进尺增幅近20%。
2工程实验
2012年10月开始，矿成立中深孔光面爆破课题小组，针对掏槽眼、周边眼的深度与装药量进行技术攻关，总结现有楔形眼掏槽和直眼掏槽的优点，设计出中深孔不同阶微差准直眼掏槽光面爆破技术。
2.1炮眼深度
推行中深孔爆破技术，能尽量减少工艺性间断时间，提高单循环进尺，在不破坏作业循环的情况下，可明显提高总进尺。其中炮眼深度是决定循环进尺的主要因素，但炮眼深度也不是越深越好，应根据具体条件确定最佳孔深，使凿岩工艺与凿、装、运设备组成的机械化作业线相匹配，确保正规循环。该矿普遍采用YT-24型气腿式凿岩机，当炮眼过深时，由于钎子重量增加，使克服钎子弹性变形的冲击功增大，排粉困难，其次钎杆与与眼壁间摩擦力增大，能量消耗增大。导致每增加1m，钻眼效率下降4%～10%，且随着钻眼深度的增加，速度下降速度越快。眼深超过2.5m时，钻眼速度比0.5m时降低69%，因此，炮眼深度一般控制在1.8～2.2m以内较为合适。目前爆破采用1.8m钻杆，在此基础上眼深增加0.4m采用2.2米钎杆，因此炮眼深度定为2.2m，以此作为循环进尺目标。
2.2炸药单耗
在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石方体积与所用的装药量成正比，只要确定合理的炸药单耗就能计算总装药量。决定炸药单耗的因素很多，包括：炸药性质、岩石性质、巷道断面、装药直径、炮眼直径和炮眼深度等。因此，要精确的计算单位炸药消耗量q很困难，在实际工作中可根据经验公式和国家定额标准来进行确定。
2.3装药量计算
2.3.1计算装药量
在确定出炸药单耗后，根据预定的每一掘进循环爆破的岩石体积，按照下面公式计算每次爆破或每一个循环所需要的总装药量Q：
Q=qV=qSLη
式中 V——每一个循环预定爆破岩石体积，m³；
S——巷道掘进断面积，㎡；
L——工作面炮眼的平均深度，m；
η——炮眼利用率
巷道断面为5㎡，炮眼平均深度2.2m，炮眼利用率95%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据平均炸药单耗1.19kg/m³，计算得Q=12.44kg
2.3.2设计炮眼布置
该矿中深孔光面爆破试验巷道，两帮锚网支护，矩形断面，宽2.5m，高2m，断面面积5㎡，十下灰顶板，平均倾角3°。试验前田庄矿一直采用1.8m钻杆，循环进尺保持在1.6m左右，进尺增长处于瓶颈期，很难有所大的突破。针对田庄矿的实际情况，我们自主设计了炮眼布置，其他参数为：炮孔直径42mm，矿用二级乳化炸药，药卷直径32mm，长度200mm，重量150g/支，采用煤矿许用毫秒延期电雷管。
该技术采用准直眼作为主掏槽眼，孔底间距宽，炮眼深度大，可杜绝穿孔现象；辅助掏槽眼布置在主掏槽眼中间，能清空槽腔，为后续爆破提供自由面；合理的周边眼间距是确保巷道成型的关键，要达到光面爆破效果，对不同硬度的岩层，以及底角炮眼而言，周边眼间距不宜相同的，经现场实验，在煤中，周边眼间距为400mm，泥岩与中细砂岩中以及底角眼间间距为350mrn为宜。最小抵抗线为400一500mm。装药量：煤眼150g/m，岩石炮眼225g/m。因爆破软岩，爆破之后眼痕率不明显，但壁面平整。辅助眼：间距与最小抵抗线分别为500mm，600mm，装药量450g/m。掏槽眼：间距为500mm．装药量450g/m，底眼与顶眼分别为225g/m，300g/m。另外底角与顶角适当多装药。根据现场观察，泥岩虽松软，f值与煤层相等，数值较小，但比煤更“吃药”，与f值为4，5的中砂岩相当。
该技术首先在1712中顺进行试验，施工采用φ32×2.2m钻杆替代原φ32×1.8m钻杆，每循环布置炮眼21个，炸药单耗1.19kg/m³，首次试验单循环进尺达2.0m，攻克了小断面巷道掏槽难题，为中深孔光面爆破成功奠定了基础。
3工程效果
3.1光爆成型效果好
中、深孔爆破，严格按照光爆要求布置掏槽及周边眼，掏槽成功率高，周边眼眼距严格控制为300mm---400mm，能有效地控制爆破效果，控制爆破质量，周边眼眼痕率不明显，但巷道周边成型平整，不欠挖，超挖也不大于100㎜。
3.2降低材料消耗、提高经济效益
（1）炸药、雷管消耗统计：采用中深孔光面爆破后，每米雷管、炸药量的消耗降低12.5%，全年可节约35万元，从而降低了材料消耗费用，实现了降本增效的效果。（2）爆破矸石块度均匀：一般矸石尺寸不超过300×200×150㎜，且爆堆集中，便于扒装运输。
3.3大大提高了掘进循环进尺
中深孔准直眼光面爆破技术的应用，单循环进尺提高20%以上，月单进水平大幅提高。实例：田庄煤矿自采用中深孔光面爆破技术以来，5608皮带顺槽月进尺达到264米，全矿顺槽平均月进尺达220米。
4工程应用
目前，该技术已全面推广，取得了显著的安全技术经济效益：1矿井采掘接续更加趋于合理。采用中深孔准直眼掏槽、中深孔光面爆破技术，大大提高了掘进速度及单进水平，从而缓解了因条带式开采采掘生产接续紧张的局面。2创新和完善了正规循环作业方式。采用中深孔准直眼掏槽、中深孔光面爆破技术，一次成巷，班打班清，每个小班正常情况下两个循环进尺，创新和完善了正规循环作业方式，更加有利于劳动生产组织和管理，提高了掘进工效。3为安全生产打下了坚实的基础。由于采用中深孔准直眼掏槽爆破技术，光爆成型好，能最大限度地保持巷道围岩稳定性，同时大大改善了施工人员的作业环境，减少了单位进尺的工时消耗，提高了施工人员的劳动积极性，为安全生产打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]赵铁锤，袁亮，葛世荣等.煤矿总工程师技术手册.北京：煤炭工业出版社，2010.
[2]殷作如 编.煤矿企业劳动定额定员管理.北京：煤炭工业出版社 2011.
作者简介：李保林（1969年—）山东省金乡县人，工程师，主要从事煤矿薄煤层开采技术研究工作。
论文作者:李保林1,杜国斌2,刘玉越3
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/18
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