摘 要 在傳統(tǒng)的堅(jiān)硬巖石施工過程中，由于工程復(fù)雜，鉆研效率低、作業(yè)時(shí)間長，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度與施工質(zhì)量。本文結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)中深孔爆破在硬巖施工中的應(yīng)用進(jìn)行具體分析與闡述。
關(guān)鍵詞 中深孔爆破；硬巖；施工；應(yīng)用
在傳統(tǒng)普通氣腿鑿巖機(jī)的巷道施工過程中，淺孔爆破是最常用的掘進(jìn)爆破作業(yè)方法，一般爆破效率與質(zhì)量較高，炮孔深度約為1.6m~1.8m，循環(huán)進(jìn)尺則有1.4m~1.6m，即使爆破效率較差的情況下，也約有1.0m左右。在淺孔爆破的循環(huán)轉(zhuǎn)換施工工藝中，涉及到的重復(fù)環(huán)節(jié)較多，無形中浪費(fèi)了更多輔助作業(yè)的時(shí)間，例如清理工作面、放炮通風(fēng)、排矸、各道工序的準(zhǔn)備等，消耗較多的材料，工作效率有限，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，再加上較高的成本，與現(xiàn)代化煤礦建設(shè)的發(fā)展速度嚴(yán)重不符。
近年來，中深孔爆破技術(shù)在硬巖巷道的掘進(jìn)工作中開始應(yīng)用，可有效縮短輔助作業(yè)的實(shí)踐，提高單循環(huán)狀態(tài)的進(jìn)尺，已被公認(rèn)為當(dāng)前提高掘進(jìn)速度的有效技術(shù)方式之一，也是未來硬巖巷道施工的發(fā)展方向，已具備一些研究資料與實(shí)例驗(yàn)證。但是在具體應(yīng)用中，需要什么樣的設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)條件，如何提升爆破效率與爆破效果，確保成形質(zhì)量，也是施工過程中必須思考的問題。
1 合理確定爆破參數(shù)
1.1 炮眼的深度選擇
通過選擇適當(dāng)?shù)呐谘凵疃�，可以確保在鉆研過程中，提高鉆進(jìn)速度。在硬巖巷道的掘進(jìn)施工過程中，如果利用傳統(tǒng)式氣腿鑿巖機(jī)，在同等巖石條件與施工條件下，每增加1m的炮眼深度，就會(huì)隨之降低鉆眼速度約為4%~10%，也就是說，炮眼深度與鉆眼速度成反比。尤其當(dāng)鉆眼深度超過了2.5m~3.0m，由于提高了釬子質(zhì)量，因此克服釬子彈性變形的沖擊力也隨之增加，提高排粉難度。因此，在應(yīng)用普通的氣腿鑿巖機(jī)工作時(shí)，應(yīng)該將炮眼深度控制在2.5m~2.8m范圍內(nèi)，且眼深在2.5m之內(nèi)，否則將極大影響鉆眼速度。
科學(xué)的炮眼深度設(shè)計(jì)應(yīng)該和循環(huán)作業(yè)方式相一致，既可確保完整循環(huán)，又可實(shí)現(xiàn)正規(guī)作業(yè)。這樣，每班明確各自目標(biāo)與責(zé)任，更加方便管理，同時(shí)配合完成錨噴支護(hù)工作，可盡量控制炮眼深度，提高掘進(jìn)效率。另外，通過中深孔爆破方式，應(yīng)采取小班循環(huán)作業(yè)，根據(jù)巷道的實(shí)際施工條件和巖石情況，一般炮眼深度控制在2.2m左右。
1.2 炮眼與藥卷直徑
通過提高藥卷的直徑，可以提高爆轟壓力、爆炸速度，提高爆轟與殉爆的穩(wěn)定性，增強(qiáng)爆炸應(yīng)力的波峰值、作用時(shí)間、沖擊量等，同時(shí)增強(qiáng)巖石的破壞程度。因此，以當(dāng)前煤礦采取水膠炸藥的形式來看，使用的藥卷直徑越大，那么炸藥的爆炸能力也越強(qiáng)，但是也要考慮到，炮眼直徑的增加，將對(duì)炮眼鉆進(jìn)速度產(chǎn)生影響。但是在堅(jiān)固性系數(shù)并不大的巖石中，鉆眼速度的下降不明顯，因此可采取增加炮眼直徑的方式，提高整體效果。根據(jù)不同的炮眼種類與作用，在炮眼直徑與藥卷直徑的選擇中，數(shù)值有所不同。
1.3 掏槽爆破應(yīng)用
在傳統(tǒng)的淺孔爆破中，選擇掏槽形式多為垂直楔形，可充分利用唯一自由面的工作面，減少炮孔與炸藥的消耗量，以此獲得更多掏槽面積與體積空間。
但是在硬巖巷道中采取中深孔爆破方式，如果巷道的斷面較小，那么如果繼續(xù)采取斜孔楔形掏槽，就會(huì)受到巷道的斷面寬度影響，因此大多選擇直孔掏槽方式；如果巷道斷面比較大，那么還是可以采用楔形掏槽。結(jié)合施工環(huán)境、實(shí)際條件等，合理設(shè)計(jì)楔形斜孔掏槽，控制掏槽的垂直深度。為了減少在深孔底部的巖石夾指影響，提高操腔中的巖石運(yùn)動(dòng)與破碎效率，應(yīng)該在槽腔的中心位置布置直孔，每兩個(gè)槽孔之間的距離為14.0m，孔底之間的距離則為2.0m~3.0m。
1.4 光面爆破
將硬巖巷道施工中的周邊眼布置在掘進(jìn)的輪廓線中，將鉆眼向外傾斜，眼底約為輪廓線以外5.0m~10.0cm的位置，各炮眼的深度一致、相互平行。另外，還應(yīng)對(duì)周邊的眼間距進(jìn)行控制，減少最小抵抗線和裝藥量，一般將頂眼的距離設(shè)計(jì)為3.0m~4.0m，幫眼的距離為4m，周邊眼的最小抵抗線是4.0m~5.0m，實(shí)際炮眼密度系數(shù)則約0.7~0.8。
1.5 裝藥結(jié)構(gòu)
在巖石巷道的周邊眼位置，采取水墊層的裝藥結(jié)構(gòu)。這樣，既可降低爆炸的沖擊力，減少孔壁的圍巖破壞，又可提高爆破的均勻性，控制超挖或者欠挖情況，以此降低爆破的效應(yīng)，同時(shí)可提高炮眼中瓦斯聚集的安全性，確保爆破作業(yè)的順利完成。在裝藥過程中，應(yīng)先將起爆藥卷放置在眼底位置，然后連續(xù)完成設(shè)計(jì)藥量的注入工作，加入5~6個(gè)水泥炮。另外，在裝藥之前，應(yīng)該清理炮孔中的泥水和巖渣，確保裝藥的連續(xù)性，可直接到達(dá)孔底，利用炮泥將孔口封實(shí)，封堵的炮泥長度約為5.0m~6.0m。
1.6 其他爆破參數(shù)
結(jié)合巷道斷面巖層的實(shí)際情況，在周邊眼間或者掏槽眼位置布置合理的崩落眼，且與掏槽眼相近的輔助眼和掏槽眼的間距為2.5m~3.0m，其他的崩落眼間距以及排距則為5.0m~6.0m，控制炮眼密集系數(shù)0.8左右。底眼的開眼位置應(yīng)該高出巷道底板的1.0m~2.0m，適當(dāng)設(shè)置下扎，將眼底落在巷道底板之外的1.5m~2.0m位置。
2 爆破效果分析
在施工的精心準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)、組織下，利用中深孔爆破方式，可極大提高掘進(jìn)速度及成巷質(zhì)量。可提高炮孔利用率高達(dá)90%，成形質(zhì)量較好，且可將超挖量控制在一定范圍內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)欠挖狀態(tài)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，這種方法的周邊孔痕率僅為40%~70%，可充分破壞工作面的巖石，爆破的速度、塊度較為均勻，爆堆相對(duì)集中，便于管理。而且拋擲到耙矸機(jī)后面的矸石量非常少，減少了清理矸石和航道的時(shí)間，降低工作強(qiáng)度，更方便裝巖機(jī)的裝巖工作，確保巷道掘進(jìn)設(shè)備不會(huì)受到落實(shí)的破壞，通過及時(shí)調(diào)車，提高裝巖機(jī)的工作時(shí)間與工作效率，降低成本、增強(qiáng)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
3 幾點(diǎn)施工體會(huì)
在應(yīng)用中深孔爆破施工過程中，主要獲得以下幾點(diǎn)體會(huì)：
1）通過掏槽，可有效提高爆破效率，高度重視眼位的布置，提高打眼和裝藥效率。在選擇掏槽眼時(shí)，以直眼掏槽為主，布置在巷道斷面的中下部位置，掏槽面積應(yīng)為巷道斷面整體的5%~10%；2）合理利用炸藥能量，提高炸藥工作效率，挖掘能量潛力。通過高效、合理的裝藥結(jié)構(gòu)，可充分起爆所有裝藥，提高能量效率，確保質(zhì)量；3）由于堅(jiān)硬巖石的特殊性，方便頂板管理，適合采取中深孔爆破方式，使組織設(shè)計(jì)、施工生產(chǎn)更趨合理化，提高循環(huán)進(jìn)尺深度，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]李向明，高毓山，姜永豐.提高中深孔爆破質(zhì)量技術(shù)實(shí)踐[J].金屬礦山，2009(4).
[2]王春毅，程建勇.露天中深孔爆破處理地下采空區(qū)的實(shí)踐[J].采礦技術(shù)，2008(3).
[3]夏紅兵，徐穎，宗琦，傅菊根.深部大斷面硬巖巷道掘進(jìn)中深孔爆破參數(shù)研究[J].金屬礦山，2008(1).
[4]李龍，黃吉宏.中深孔爆破快速掘進(jìn)的試驗(yàn)與應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2006(3).
[5]宗琦，劉菁華.煤礦巖石巷道中深孔爆破掏槽技術(shù)應(yīng)用研究[J].爆破，2010(4).
[6]周楠，王德勝，吳應(yīng)天，孫超，程立年.降低中深孔爆破炸藥單耗方法的研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011(4).
關(guān)鍵詞 中深孔爆破；硬巖；施工；應(yīng)用
在傳統(tǒng)普通氣腿鑿巖機(jī)的巷道施工過程中，淺孔爆破是最常用的掘進(jìn)爆破作業(yè)方法，一般爆破效率與質(zhì)量較高，炮孔深度約為1.6m~1.8m，循環(huán)進(jìn)尺則有1.4m~1.6m，即使爆破效率較差的情況下，也約有1.0m左右。在淺孔爆破的循環(huán)轉(zhuǎn)換施工工藝中，涉及到的重復(fù)環(huán)節(jié)較多，無形中浪費(fèi)了更多輔助作業(yè)的時(shí)間，例如清理工作面、放炮通風(fēng)、排矸、各道工序的準(zhǔn)備等，消耗較多的材料，工作效率有限，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，再加上較高的成本，與現(xiàn)代化煤礦建設(shè)的發(fā)展速度嚴(yán)重不符。
近年來，中深孔爆破技術(shù)在硬巖巷道的掘進(jìn)工作中開始應(yīng)用，可有效縮短輔助作業(yè)的實(shí)踐，提高單循環(huán)狀態(tài)的進(jìn)尺，已被公認(rèn)為當(dāng)前提高掘進(jìn)速度的有效技術(shù)方式之一，也是未來硬巖巷道施工的發(fā)展方向，已具備一些研究資料與實(shí)例驗(yàn)證。但是在具體應(yīng)用中，需要什么樣的設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)條件，如何提升爆破效率與爆破效果，確保成形質(zhì)量，也是施工過程中必須思考的問題。
1 合理確定爆破參數(shù)
1.1 炮眼的深度選擇
通過選擇適當(dāng)?shù)呐谘凵疃�，可以確保在鉆研過程中，提高鉆進(jìn)速度。在硬巖巷道的掘進(jìn)施工過程中，如果利用傳統(tǒng)式氣腿鑿巖機(jī)，在同等巖石條件與施工條件下，每增加1m的炮眼深度，就會(huì)隨之降低鉆眼速度約為4%~10%，也就是說，炮眼深度與鉆眼速度成反比。尤其當(dāng)鉆眼深度超過了2.5m~3.0m，由于提高了釬子質(zhì)量，因此克服釬子彈性變形的沖擊力也隨之增加，提高排粉難度。因此，在應(yīng)用普通的氣腿鑿巖機(jī)工作時(shí)，應(yīng)該將炮眼深度控制在2.5m~2.8m范圍內(nèi)，且眼深在2.5m之內(nèi)，否則將極大影響鉆眼速度。
科學(xué)的炮眼深度設(shè)計(jì)應(yīng)該和循環(huán)作業(yè)方式相一致，既可確保完整循環(huán)，又可實(shí)現(xiàn)正規(guī)作業(yè)。這樣，每班明確各自目標(biāo)與責(zé)任，更加方便管理，同時(shí)配合完成錨噴支護(hù)工作，可盡量控制炮眼深度，提高掘進(jìn)效率。另外，通過中深孔爆破方式，應(yīng)采取小班循環(huán)作業(yè)，根據(jù)巷道的實(shí)際施工條件和巖石情況，一般炮眼深度控制在2.2m左右。
1.2 炮眼與藥卷直徑
通過提高藥卷的直徑，可以提高爆轟壓力、爆炸速度，提高爆轟與殉爆的穩(wěn)定性，增強(qiáng)爆炸應(yīng)力的波峰值、作用時(shí)間、沖擊量等，同時(shí)增強(qiáng)巖石的破壞程度。因此，以當(dāng)前煤礦采取水膠炸藥的形式來看，使用的藥卷直徑越大，那么炸藥的爆炸能力也越強(qiáng)，但是也要考慮到，炮眼直徑的增加，將對(duì)炮眼鉆進(jìn)速度產(chǎn)生影響。但是在堅(jiān)固性系數(shù)并不大的巖石中，鉆眼速度的下降不明顯，因此可采取增加炮眼直徑的方式，提高整體效果。根據(jù)不同的炮眼種類與作用，在炮眼直徑與藥卷直徑的選擇中，數(shù)值有所不同。
1.3 掏槽爆破應(yīng)用
在傳統(tǒng)的淺孔爆破中，選擇掏槽形式多為垂直楔形，可充分利用唯一自由面的工作面，減少炮孔與炸藥的消耗量，以此獲得更多掏槽面積與體積空間。
但是在硬巖巷道中采取中深孔爆破方式，如果巷道的斷面較小，那么如果繼續(xù)采取斜孔楔形掏槽，就會(huì)受到巷道的斷面寬度影響，因此大多選擇直孔掏槽方式；如果巷道斷面比較大，那么還是可以采用楔形掏槽。結(jié)合施工環(huán)境、實(shí)際條件等，合理設(shè)計(jì)楔形斜孔掏槽，控制掏槽的垂直深度。為了減少在深孔底部的巖石夾指影響，提高操腔中的巖石運(yùn)動(dòng)與破碎效率，應(yīng)該在槽腔的中心位置布置直孔，每兩個(gè)槽孔之間的距離為14.0m，孔底之間的距離則為2.0m~3.0m。
1.4 光面爆破
將硬巖巷道施工中的周邊眼布置在掘進(jìn)的輪廓線中，將鉆眼向外傾斜，眼底約為輪廓線以外5.0m~10.0cm的位置，各炮眼的深度一致、相互平行。另外，還應(yīng)對(duì)周邊的眼間距進(jìn)行控制，減少最小抵抗線和裝藥量，一般將頂眼的距離設(shè)計(jì)為3.0m~4.0m，幫眼的距離為4m，周邊眼的最小抵抗線是4.0m~5.0m，實(shí)際炮眼密度系數(shù)則約0.7~0.8。
1.5 裝藥結(jié)構(gòu)
在巖石巷道的周邊眼位置，采取水墊層的裝藥結(jié)構(gòu)。這樣，既可降低爆炸的沖擊力，減少孔壁的圍巖破壞，又可提高爆破的均勻性，控制超挖或者欠挖情況，以此降低爆破的效應(yīng)，同時(shí)可提高炮眼中瓦斯聚集的安全性，確保爆破作業(yè)的順利完成。在裝藥過程中，應(yīng)先將起爆藥卷放置在眼底位置，然后連續(xù)完成設(shè)計(jì)藥量的注入工作，加入5~6個(gè)水泥炮。另外，在裝藥之前，應(yīng)該清理炮孔中的泥水和巖渣，確保裝藥的連續(xù)性，可直接到達(dá)孔底，利用炮泥將孔口封實(shí)，封堵的炮泥長度約為5.0m~6.0m。
1.6 其他爆破參數(shù)
結(jié)合巷道斷面巖層的實(shí)際情況，在周邊眼間或者掏槽眼位置布置合理的崩落眼，且與掏槽眼相近的輔助眼和掏槽眼的間距為2.5m~3.0m，其他的崩落眼間距以及排距則為5.0m~6.0m，控制炮眼密集系數(shù)0.8左右。底眼的開眼位置應(yīng)該高出巷道底板的1.0m~2.0m，適當(dāng)設(shè)置下扎，將眼底落在巷道底板之外的1.5m~2.0m位置。
2 爆破效果分析
在施工的精心準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)、組織下，利用中深孔爆破方式，可極大提高掘進(jìn)速度及成巷質(zhì)量。可提高炮孔利用率高達(dá)90%，成形質(zhì)量較好，且可將超挖量控制在一定范圍內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)欠挖狀態(tài)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，這種方法的周邊孔痕率僅為40%~70%，可充分破壞工作面的巖石，爆破的速度、塊度較為均勻，爆堆相對(duì)集中，便于管理。而且拋擲到耙矸機(jī)后面的矸石量非常少，減少了清理矸石和航道的時(shí)間，降低工作強(qiáng)度，更方便裝巖機(jī)的裝巖工作，確保巷道掘進(jìn)設(shè)備不會(huì)受到落實(shí)的破壞，通過及時(shí)調(diào)車，提高裝巖機(jī)的工作時(shí)間與工作效率，降低成本、增強(qiáng)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
3 幾點(diǎn)施工體會(huì)
在應(yīng)用中深孔爆破施工過程中，主要獲得以下幾點(diǎn)體會(huì)：
1）通過掏槽，可有效提高爆破效率，高度重視眼位的布置，提高打眼和裝藥效率。在選擇掏槽眼時(shí)，以直眼掏槽為主，布置在巷道斷面的中下部位置，掏槽面積應(yīng)為巷道斷面整體的5%~10%；2）合理利用炸藥能量，提高炸藥工作效率，挖掘能量潛力。通過高效、合理的裝藥結(jié)構(gòu)，可充分起爆所有裝藥，提高能量效率，確保質(zhì)量；3）由于堅(jiān)硬巖石的特殊性，方便頂板管理，適合采取中深孔爆破方式，使組織設(shè)計(jì)、施工生產(chǎn)更趨合理化，提高循環(huán)進(jìn)尺深度，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]李向明，高毓山，姜永豐.提高中深孔爆破質(zhì)量技術(shù)實(shí)踐[J].金屬礦山，2009(4).
[2]王春毅，程建勇.露天中深孔爆破處理地下采空區(qū)的實(shí)踐[J].采礦技術(shù)，2008(3).
[3]夏紅兵，徐穎，宗琦，傅菊根.深部大斷面硬巖巷道掘進(jìn)中深孔爆破參數(shù)研究[J].金屬礦山，2008(1).
[4]李龍，黃吉宏.中深孔爆破快速掘進(jìn)的試驗(yàn)與應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2006(3).
[5]宗琦，劉菁華.煤礦巖石巷道中深孔爆破掏槽技術(shù)應(yīng)用研究[J].爆破，2010(4).
[6]周楠，王德勝，吳應(yīng)天，孫超，程立年.降低中深孔爆破炸藥單耗方法的研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011(4).
