提高平巷掘进爆破效率的实践

提高平巷掘进爆破效率的实践

李雪飞

玉溪矿业有限公司狮子山矿云南玉溪651102

摘要：巷道掘进爆破效率的高低，掘进成本的大小直接影响着矿山的经济效益及矿山正常生产。本文主要分析了巷道掘进爆破效率低，掘进成本高的原因，并提出了相应解决措施。

关键词：巷道掘进；爆破；爆破效率；掏槽；起爆方式

前言：本文主要是对巷道掘进爆破效率和掘进成本进行了全面分析并提出了解决方案。

1地层概况及掘进爆破中存在的主要问题

1.1地层概况

狮凤山铜矿矿床属喷流沉积—与刺穿构造有关的强改造—深源叠加型矿床。脉石矿物主要为石英、白云石、钠长石、方解石。矿体明显受刺穿构造控制，刺穿构造角砾岩中存在英安质、安山质角砾，矿体主要赋存与刺穿构造旁侧绿汁江组碎裂白云岩中。矿岩属中等坚固。

1.2巷道掘进的主要问题

狮凤山铜矿巷道掘进以钻爆法为主，巷道掘进中主要存在着孔数、孔间距不能根据岩性和巷道断面大小合理选择，尤其是掏槽形式的合理选择及其爆破参数的合理确定等问题，是制约在巷道掘进爆破效率提高的主要因素。

2爆破效率低的原因分析

2.1从爆破理论分析

炸药在岩体里爆炸时，释放大量的能量，通过爆炸应力波和爆轰气体膨胀压力的方式传递给岩石。这首先是冲击波，然后衰减为非稳定冲击波、弹性波和地震波，冲击波具有陡峭的波峰，以超声速传播，在传播过程中能量损失很大，应力衰减很快，作用范围很小，衰减后变为压缩应力波。冲击波传播的距离很短，但是炮孔周围岩石的破坏作用很大，爆破后岩石中形成粉碎圈，粉碎圈外面为破裂圈和弹性震动圈。

我矿在十八中段64#矿体穿脉的掘进过程中，由于掏槽眼之间间隔距离过大，往往使空眼落在破裂区内，而没有落在粉碎区内，当1段爆炸后，没与空眼形成掏槽自由面，后面的装药孔爆炸时槽心就容易“挤死”，导致巷道爆破效率低。

2.2掏槽眼中空眼的数量

当第一响装药孔爆炸后，炮眼周围粉碎圈内的岩石被粉碎，体积增至1.5倍左右，则必须有足够的补偿空间，使粉碎的岩石能随爆炸气流抛至外面。如果空眼不够，即补偿空间不够，爆炸粉碎圈内的岩石，在炸药爆炸时不能与爆炸气流一起抛出，而是被“挤死”，导致后面2、3段炮孔炸药爆炸时就没有足够的自由面，而留下了“炮蔸”。

2.3炮孔的堵塞质量

炸药在炮孔中爆炸时，良好的堵塞质量可以阻止爆轰气体过早逸散，这样爆生气体对岩石的作用时间得以延长，使炮孔在相对长的时间内保持高压状态，加速岩石的破裂，提高爆破的作用。但在矿山巷道掘进爆破中，因炮孔堵塞质量差，爆破时，爆破能没有充分利用。

2.4炮眼的质量

炮眼的质量直接影响爆破效率。掏槽眼、辅助眼除正确地布置好各炮眼位置外，还要保证各炮眼的角度、深度达到设计要求，如炮眼角度没有达到设计要求，会造成孔底抵抗线过大，爆破时夹制作用大，造成爆破效率低。实际施工中，十八中段64#矿体穿脉的掘进过程中，炮孔角度存在的问题比较严重。

2.5工人的素质

工人的技术能力和文化素质影响到整个掘进过程，从掏槽眼布置，炮眼掘进，装药等各个阶段，某一部分的问题会影响到整个掘进爆破过程。所以说加强工人的技能培训是基本条件。

3掏槽方式的确定

3.1原有的掏槽方式

我矿平巷掘进常采用的掏槽方式如图1所示。

图1掏槽眼布置图

3.2掏槽眼间距

1段掏槽眼与主空眼之间的距离（即粉碎半径）是一个重要的爆破参数。因为距离过小，打眼难度大，容易打穿相邻炮孔，而且使受爆岩石的体积变小，使槽腔容积变小，不利于后面几段炮孔爆破，如距离过大，就会使受爆岩石体积增大，甚至大于粉碎半径或不能粉碎，或是补偿空间变小，同时使粉碎角度小，增大岩石的夹制作用，从而影响后面几段的爆破，所以炮眼间距的大小必须根据炮眼爆破的破碎圈半径来确定。1段炮眼的穿爆距离与药卷直径、炸药性能、岩石性质和碎胀系数有关，根据下面公式来计算炮眼的间距。

L=π/4·[2d02+（k-1）（d02+d2）]/（k-1）（d0+d）=87.9mm

式中d0—空眼直径为42mm；d—装药眼直径为42mm；

k——岩石碎胀系数为1.6。

3.3掏槽眼空眼数量的确定

掏槽眼空眼使人造的第二个自由面，并要保证1段槽孔爆炸后有必须的补偿空间和必须的破碎角，才能使1段炮孔的炸药爆炸后，岩石顺利抛渣。合适的空眼数目应根据空眼直径，掏槽面积、炮眼深度、岩石性质来确定，根据下面公式来进行计算。

N0=4S（k-n-1）/πd02（k-n）=4~6个

式中S——槽腔面积/mm2；n——自然孔隙率。

3.4炮眼数量的确定

炮眼个数的多少与岩石性质、巷道断面大小、掏槽方式、炸药性能和炮眼直径等因素有关。

3.4.1一循环炮眼数的确定：N=N0+N1

式中N0—空眼数；N1—装药眼数。

3.4.2单位炸药消耗量：N1=qslη/aP=17

式中q—单位炸药消耗量，取3kg·m-3；

S—巷道断面积/m2；l—药卷长度/m；

η—炮眼利用率，取90%；a—装药系数取0.5~0.7；

P—每个药卷的质量，kg。

3.4.3炸药单耗选取：q=1.1K0（f/S）1/2

式中K0=535/p，p为炸药爆力，也可根据定额选取。

根据上面公式计算：炮眼总数N=21~23个，是符合现场实际情况。

3.5掏槽方式

掏槽方式是采用筒形直线掏槽，在直线掏槽中，经过多次的现场实践，最后确定下面两个方案所取得的爆破效果比较好，具体方案如图2所示。

图2改进后的掏槽方式

方案一和方案二两种筒形掏槽方式在具体的施工过程中灵活选用，两种方案都有四个空眼，有足够的补偿空间，另外还可以减少爆破器材的消耗，在我矿十八中段64#矿体穿脉的掘进过程中起到了很好的爆破效果。

4装药结构和起爆方式

4.1炮孔深度

炮孔深度指孔底到工作面的平均垂直距离，决定炮孔深度的主要因素有岩石的坚固系数、炸药威力、巷道断面大小和凿岩机劳动生产率。一般说来炮孔加深可使每循环进尺增加，相对地减少辅助时间，爆破材料的单位消耗量也可降低，但炮孔加深时，凿岩速度会明显降低，爆破后槽腔深部破碎岩石不能被抛出，就会降低掏槽效果和全断面巷道炮孔利用率。在当前炸药威力和凿岩机生产率水平条件下，炮孔深度按表1选取。

表1不同岩层的炮孔深度（单位：m）

根据十八中段64#矿体穿脉巷道断面为1.8×1.8m2，断面面积为3.24m2，岩石坚固系数f=4~6，所以选取的炮孔深度范围为1.5~2.0m，根据钢钎长度炮孔深度定为1.7m。

4.2装药结构和起爆方式

在中等稳固岩层中，掏槽孔、辅助孔的装药结构以连续装药为主，其装药系数，掏槽孔取0.9，辅助孔取0.7~0.8，周边孔的取0.6左右。采用正向起爆。

5工程实践

通过近一个月的跟班测定，凿岩采用YT-27风动钻机，采用人工装药放炮，炸药选用2号岩石乳化炸药，药卷为φ32mm×200mm，重200g；巷道断面3.24m2，采用电磁雷管起爆。巷道断面图如图3所示，爆破参数分别见表2、表3。

图3掘进工作面炮眼布置图

表2爆破参数表

表3跟班测定爆破效率表

6结论

（l在十八中段64#矿体穿脉掘进过程中，通过采用筒形掏槽都取得了较高的爆破效率。

（2）在提高十八中段64#矿体穿脉掘进爆破效率的过程中，强化工人的操作技能培训，确保炮眼施工质量，改进装药结构等，达到爆破效率的目的。

（3）采用炮泥充填，延长了高压气体在炮眼内的作用时间，提高爆破效率，减少了炸药消耗，节约了成本。

（4）提高平巷掘进爆破效率是一项系统工程，涉及到劳动组织、人员素质、凿岩工具和爆破器材等。通过试验，爆破效率取得了较大的提高，并在全矿进行了推广应用。

参考文献：

[1]刘刚，井巷工程，中国矿业大学出版社，2005年

[2]井巷掘进中掏槽方式对炮眼利用率的影响，煤矿爆破，2001年（04）