耿立鋒

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院， 河北唐山市 063009;2.北京華夏建龍科技股份有限責(zé)任公司金地礦業(yè)， 北京 100070)

1 炮孔布置及爆破參數(shù)的確定原則

1.1 工作面炮眼布置

合理布置炮眼是取得良好爆破效果的前提。炮眼布置必須根據(jù)巖石的性質(zhì)、巷道斷面形狀、所使用雷管和炸藥性質(zhì)等，作出相應(yīng)的設(shè)計(jì)。巷道掘進(jìn)爆破的炮孔分為掏槽眼、輔助眼、周邊眼3種。

1.1.1 掏槽眼。

掏槽的作用是先在工作面上掏一個(gè)槽子，以形成第二個(gè)自由面，為輔助眼爆破創(chuàng)造有利條件。掏槽方式分為斜眼掏槽和直眼掏槽2種，裝藥系數(shù)在0.75 ～0.85 之間。

(1)斜眼掏槽。適用于各種巖石條件，其優(yōu)點(diǎn)是:可以充分利用自由面，逐步擴(kuò)大爆破范圍;適用于較大巷道斷面掘進(jìn);鑿巖技術(shù)要求不高，眼位易于掌握。其缺點(diǎn)是:炮眼深度受巷道斷面限制，不利于多臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)作業(yè)。斜眼掏槽分為錐形掏槽和楔形掏槽2種形式，炮眼與工作面夾角為55°～70°;巖石越堅(jiān)硬，夾角應(yīng)越小;每對(duì)炮眼眼口間距取300～500 mm，堅(jiān)硬巖石取小值。掏槽眼較其他眼深100～200 mm，孔底間距200 mm，兩眼不能貫通。掏槽眼一次起爆。

(2)直眼掏槽。在堅(jiān)硬巖石中，這種掏槽方式效果較好。所有掏槽眼都垂直于工作面，且彼此間距較小，并且要求嚴(yán)格平行;這些直線眼有的裝藥，有的不裝藥作為第二自由面。掏槽眼深度不受斷面限制，爆破后對(duì)支架破壞較小，但炮眼數(shù)目較多。

1.1.2 輔助眼與周邊眼

輔助眼的作用是爆落主體巖石，繼續(xù)擴(kuò)大掏槽形成的第二自由面;周邊眼用來(lái)爆落巷道周邊巖石，最后形成設(shè)計(jì)輪廓。

輔助眼間距為400～800 mm，最小抵抗線為400～800 mm。炮眼垂直于工作面，裝藥系數(shù)一般為 0.5 ～0.6，輔助眼也稱作崩落眼。

周邊眼間距為400～700 mm，裝藥系數(shù)為0.3～0.5。在柱窩和水溝部分多布置1～3個(gè)炮眼。一般周邊眼孔口距巖幫100～200 mm，眼底落在巷道輪廓線外100 mm左右。底眼向下傾斜5°～10°，以利于鋪軌。

1.2 爆破參數(shù)的確定

(1)炮眼深度。炮眼深度與鑿巖機(jī)具、巖石可爆性、巷道斷面、月進(jìn)尺、作業(yè)循環(huán)方式等因素有關(guān)。

(2)炮眼直徑。炮眼直徑與藥卷直徑有關(guān)，我國(guó)礦山多用Φ32 mm，Φ35 mm兩種藥卷，故炮眼直徑取38～42 mm。

(3)裝藥量。按爆破每立方米巖石的炸藥消耗量計(jì)算。

(4)炮孔數(shù)目。炮孔數(shù)目由炮孔排列圖獲得。掏槽眼數(shù)要保證掏槽效果，周邊眼數(shù)要保證巷道輪廓形狀，輔助眼數(shù)由爆破巖石的體積和炸藥的單耗確定。

2 某銅礦21線掘進(jìn)工作面爆破參數(shù)的確定

巖石硬度、礦物晶粒大小、巖石密度、孔隙性、碎脹性、彈性、塑性、脆性等物理力學(xué)性質(zhì)對(duì)鑿巖效果具有重要影響，因此在進(jìn)行掘進(jìn)爆破作業(yè)時(shí)，針對(duì)不同的巖性確定爆破參數(shù)。不同長(zhǎng)度釬桿對(duì)爆破參數(shù)的確定有著重要的影響，故在此對(duì)2.2 m和2.5 m兩種釬桿分別進(jìn)行研究。

2.1 使用2.5 m釬桿掘進(jìn)時(shí)爆破參數(shù)的確定

2.1.1 工作面炮眼布置

本課題以21線1045水平西沿運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面作為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)巷道斷面為1/4三心拱，巷道設(shè)計(jì)寬度為2.6 m，高度為2.5 m，當(dāng)該工作面掘進(jìn)至17線時(shí)巖石物理力學(xué)性質(zhì)較好(巖石硬度系數(shù)f＜8)，適合使用2.5 m釬桿進(jìn)行掘進(jìn)。該掘進(jìn)面共布置30個(gè)炮眼:掏槽眼15個(gè)，輔助眼8個(gè)，周邊眼7個(gè)。

圖1 使用2.5 m釬桿掘進(jìn)的炮眼布置

采用直眼掏槽方式，如圖1所示。在掏槽中心位置布置1個(gè)眼，在該眼周圍布置6個(gè)眼，每個(gè)眼的間距為4 cm，再在這7個(gè)眼的左右兩側(cè)10 cm處各布置1個(gè)眼，上下各布置3個(gè)眼。

2.1.2 爆破裝藥量及爆破順序

在所有的炮眼中，除了中心眼周圍6個(gè)眼不裝藥作為第二個(gè)自由面外，其他24個(gè)眼全部裝藥，根據(jù)爆破順序及裝藥量不同，將這24個(gè)眼進(jìn)行排序、編號(hào)，如圖 1 所示。按照 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10 的順序使用半秒延期雷管進(jìn)行爆破。由于掏槽眼與輔助眼、周邊眼重要性不同，所以其裝藥量也不同，21線各中段均使用巖石乳化炸藥，每條炸藥長(zhǎng)度不超過(guò)0.18 m，單個(gè)掘進(jìn)面使用的炸藥量見(jiàn)表1。

表1 單工作面爆破所用炸藥量(2.5 m釬桿)

2.1.3 爆破效果檢驗(yàn)

每排炮的實(shí)際進(jìn)尺量見(jiàn)表2。

表2 使用2.5 m釬桿鑿巖的實(shí)際掘進(jìn)進(jìn)尺

從表2可知，平均每排炮進(jìn)尺超過(guò)2 m，偶爾出現(xiàn)2.1 m的進(jìn)尺量，爆破所形成的巷道斷面尺寸基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2 使用2.2 m釬桿掘進(jìn)時(shí)爆破參數(shù)的確定

21線1045水平西沿運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面掘進(jìn)至17線前方20 m后，巖石硬度變大(巖石硬度系數(shù)f＞8)，物理力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，巖性不穩(wěn)定，使用2.5 m釬桿鑿巖，時(shí)間較長(zhǎng)，影響出渣，拔釬困難，因此決定使用2.2 m釬桿進(jìn)行掘進(jìn)。

2.2.1 工作面炮眼布置

因掏槽眼是掘進(jìn)爆破的關(guān)鍵，所以在巖石物理力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜的情況下設(shè)計(jì)3種掏槽眼的布置方式，根據(jù)掘進(jìn)面實(shí)際情況予以確定，如圖2所示。

圖2 使用2.2 m釬桿掘進(jìn)的炮眼布置

2.2.2 爆破裝藥量及爆破順序

在所有的炮眼中，除了中心眼周圍6～8個(gè)眼不裝藥作為第2個(gè)自由面外，其他24個(gè)眼全部裝藥，根據(jù)爆破順序及裝藥量不同，將這24個(gè)眼進(jìn)行排序、編號(hào)。按照 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10 的順序使用半秒延期雷管進(jìn)行爆破。

由于掏槽眼與輔助眼、周邊眼重要性不同，所以其裝藥量也不同。21線各中段均使用巖乳炸藥，一條炸藥長(zhǎng)度不超過(guò)0.18 m，單個(gè)掘進(jìn)面使用的炸藥量見(jiàn)表3。

表3 單工作面爆破所用炸藥量(2.2 m釬桿)

2.2.3 爆破效果檢驗(yàn)

每排炮的實(shí)際進(jìn)尺量見(jiàn)表4。

從表4可知，平均每排炮進(jìn)尺為1.7 m，爆破所形成的巷道斷面尺寸基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論及建議

(1)由于條件有限，通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)(不同性質(zhì)巖塊之間相互劃割)估計(jì)巖石硬度系數(shù)f小于8、巖石性質(zhì)穩(wěn)定時(shí)，使用2.5 m釬桿鑿巖，掘進(jìn)效率高。

(2)當(dāng)巖石硬度系數(shù)f大于8，巖石性質(zhì)不穩(wěn)定時(shí)，使用2.2 m釬桿鑿巖，掘進(jìn)效率高，同時(shí)根據(jù)實(shí)際巖石物理力學(xué)性質(zhì)確定掏槽眼的布置方式。使用2.5 m釬桿鑿巖時(shí)，單工作面所需炸藥量39.45 kg，換算成每掘進(jìn)1 m所需炸藥量為19.725 kg。使用2.2 m釬桿鑿巖時(shí)，單工作面所需炸藥量28.65 kg，換算成每掘進(jìn)1 m所需炸藥量為16.85 kg，使用2.2 m釬桿鑿巖單位炸藥消耗量更低。

(3)通過(guò)實(shí)際觀察，對(duì)于硬度系數(shù)較大的掌子面，鑿巖時(shí)間(包括裝藥和爆破時(shí)間)累計(jì)超過(guò)10 h，工人抱怨現(xiàn)象較多，抵觸心理較大，故不宜使工人鑿巖時(shí)間太長(zhǎng)。

(4)通過(guò)一段時(shí)間的強(qiáng)制推行2.5 m長(zhǎng)釬桿，工人并未因此而認(rèn)為鑿巖效率提高，可見(jiàn)每次的爆破效果應(yīng)該是重要影響因素，故研究不同巖石性質(zhì)和硬度系數(shù)下的鉆孔和裝藥參數(shù)，應(yīng)該是下一步研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

表4 使用2.2 m釬桿鑿巖的實(shí)際掘進(jìn)

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