浅析钻爆法掘进中影响爆破效率的因素

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅析钻爆法掘进中影响爆破效率的因素范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘 要】岩巷的掘进主要有两种方法，一种是钻爆法，另一种是使用掘进机进行综掘。目前前者仍然是目前我国最主要的掘进方法。在应用钻爆法进行掘进的过程中，目前炮眼的利用率较低，只有50%～70%，因此，要想提高掘进速度，提高爆破效率是迫切需要解决的问题。文章就对影响爆破效率的几种因素如掏槽方式、装药量、炮眼深度以及周边眼参数进行了分析。

【关键词】岩巷掘进；爆破；掏槽方式；装药量；炮眼深度

1 引言

我国的煤矿开采以井工开采为主，在井工开采中，巷道掘进是煤矿开采的必要前提。对于开拓巷道而言，其使用年限较长，巷道断面较大。为了便于维护，一般都布置在岩层中，成为岩巷。目前，岩巷的掘进主要有两种方法，一种是钻爆法，即通过打眼放炮的方法掘进；另一种是使用掘进机进行综掘。后者虽然掘进速度较快，工人劳动强度小，但是目前对地质条件的适应性还很差，使用范围很有限，因此，传统的钻爆法仍然是目前我国最主要的掘进方法。在应用钻爆法进行掘进的过程中，目前炮眼的利用率较低，只有50%～70%，因此，要想提高掘进速度，改变我国目前掘进速度低的问题，提高爆破效率是迫切需要解决的问题。下面本文就对影响爆破效率的因素进行分析。

2 掏槽爆破的影响

掏槽爆破是岩巷掘进施工中的关键，决定了整个爆破质量和掘进效果。掏槽爆破时，破碎岩石的条件十分困难，如何提高掏槽爆破的成功率和效率，是提高岩巷掘进速度和爆破效率的主要因素，而掏槽效果的好坏又主要取决于掏槽方式及其参数。因此，根据围岩地质情况和掘进面大小选择合理的掏槽方式及其参数，是很重要的。

2.1 掏槽方式对爆破效率的影响

掏槽方式有两种，直眼掏槽和斜眼掏槽。直眼掏槽炮眼垂直于工作面布置，其优点主要有以下几点：①掏槽方式简单，炮眼利用率较高，并且允许多台钻机同时作业；②炮眼深度不受巷道断面限制，易于实现中深孔爆破；③全断面巷道爆破，岩石的抛掷距离较近，从而对井下的设备破坏较小；④当需要改变炮眼深度时，只需适当增加或减少装药量即可，无需改变掏槽布置方式可。斜眼掏槽是指在布置炮眼时，炮眼与工作面之间有一定的夹角而不是与之垂直，该掏槽方式主要适用于浅孔爆破，炮眼利用率也较高，但由于炮孔浅，必然循环进尺较小，再加上爆破时岩石抛掷距离较大，范围广，因此容易崩坏棚子，增加了辅助工序时间，掘进速度和效率反而降低。面对目前多数煤矿对岩巷的快速掘进要求，应采用中深孔爆破广泛采用的直眼掏槽方式。根据文献[1]，宜采用五星掏槽、三角柱掏槽、科罗曼特掏槽或螺旋掏槽，它们的炮眼利用率均可达92%以上。

2.2 装药量对爆破效率的影响

装药量是影响直眼掏槽效果的主要因素，药量的确定取决于岩石的物理力学性质、炸药品种、岩石所处状态以及布孔参数。那种认为装药量越多，爆破效果越好，炮眼利用率也越高的想法是一种误解。事实上，根据爆破漏斗理论，当炮眼深度一定时，装药量大于临界值，爆破漏斗体积和深度随装药量增大而增大；当装药量增大到漏斗体积和深度达到最大值时，若继续增大药量，漏斗体积反而减小，甚至会造成整个掏槽的失败（即所谓破碎岩石的再生）。如某矿岩巷掘进中，掏槽眼深为1.4m，其它炮眼深为1.2m，掏槽眼装5卷200mm长的岩石炸药，崩落眼装3卷同样的炸药。爆破后槽腔内的岩石仅出现裂隙，而崩落眼的爆破效果却较好。因此，在确定掏槽眼装药量时必须适当。文献[2]均给出了掏槽眼装药量的理论计算方法。根据笔者多年的实践经验，对于中硬岩石（f=6～10），掏槽眼装药量系数取k=0.45～0.6kg/m。

3 炮眼深度对爆破效率的影响

炮眼深度是井巷快速掘进的基本技术参数，它对整个钻爆工作及其技术经济效果有决定性的作用。目前，确定炮眼深度有以下几种方法：

（1）以循环进尺米来确定，其优点是确保了正规的循环作业。

（2）以能够获得最高的掘进速度和最低的工时消耗为标准，从每米工时消耗和钻眼速度变化等方面综合分析加以确定，其优点是可以确保较快的速度和获得较高的效率。

（3）根据理论分析与试验研究，确定出合理的炮眼深度。由图1可知，曲线f为岩石夹制作用曲线，它与岩石的物理力学性质和炮眼深度有关。曲线F为柱状装药的爆破作用曲线，它与炮眼直径、装药直径和炸药威力有关。曲线f和曲线F相交于M点，M点以上部分岩石因爆破作用大于夹制作用而破碎脱离原岩体，并向外抛出形成爆破漏斗，M点以下部分岩石只能产生裂隙，此时的炮孔将被残留下来。因此，M点对应的深度就是理论上可能的破岩深度。

图1 岩石夹制作用和装药爆破作用间匹配关系

4 周边眼参数对爆破效率的影响

岩巷掘进中能否实现理想的光面爆破效果，周边眼参数的合理确定也是很关键的。光爆参数主要有炮眼间距和最小抵抗线。

4.1 炮眼间距的确定

文献[2]列举了三种计算炮眼间距方法。笔者认为，这三种计算方法各有其适用性。在具体确定炮眼间距时，应以理论公式作为指导，根据实践经验来确定。很多文献列出了国内常用地下工程、煤矿巷道及铁路隧道的光爆参数，可供参考。

4.2 最小抵抗线的确定

光面爆破中周边眼最小抵抗线W的大小直接影响光爆的效果。W过大，光爆层岩石将得不到适当的破碎，甚至不能使其沿炮眼底部切割下来；W过小，在反射波作用下，围岩内产生较多裂隙，影响围岩稳定，造成超挖和巷道壁面不平整。常用确定最小抵抗线W的方法有三种：（1）根据炸药单耗来确定；（2）根据豪柔公式确定；（3）根据炮眼密集系数m确定。经验表明，为获得良好的光爆效果，m值应根据岩石性质来选择，一般取m=0.8～1.0，硬岩取大值，软岩取小值，则最小抵抗线W=E/m。

5 结论

通过以上分析，在影响爆破效率的因素及其有关对策方面，我们可以得出以下结论：

（1）进行掏槽爆破时，只有一个自由面，围岩破碎较困难。要想提高爆破效果，应该在掏槽方式的选择和装药量设计方面下功夫。

（2）要想提高掘进效率，炮眼深度要合理，其深度既不是越大越好，也不是越小越好，而是存在一个最优值。根据我们长期的经验总结，炮眼深度以2～3m为宜。

（3）周边眼参数的选择对光面爆破效果有很大的影响，如何在尽量少打眼的基础上达到光爆的要求，是今后研究的重点。

参考文献：

[1]李凤仪，韩丛发，张国华.岩体开挖与维护[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[2]东兆星.光面爆破参数的合理确定[J].建井技术， 1999（4）.