深井软岩巷道爆破参数的优化与爆破技术探讨

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摘 要：结合岩石爆破破碎理论和工程实践，从影响岩巷爆破效果诸因素出发，对影响岩巷掘进中深孔爆破掘进速度和巷道质量的炮眼深度、掏槽爆破和光面爆破等若干技术问题进行分析和研究，提出了较为合理的掏槽形式和掏槽参数、光爆装药结构和光爆参数，推荐了切缝药包定向断裂控制爆破技术成功应用的典例。

关键词：岩石巷道;炮眼深度;掏槽爆破;光面爆破;定向断裂控制爆破

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.192

1 前言

岩巷掘进爆破的特点是巷道宽度小，自由面少，岩石所受夹制作用强。而现场施工仍普遍存在少打眼、乱打眼、多装药、乱放炮的现象，造成的后果是炮眼利用率低，光爆效果差、成型质量差，造成围岩自承能力差。因此，如何提高爆破效率、改善爆破效果、增加进尺、保证成型，仍是岩巷掘进爆破工作中应解决的主要课题。为此，我们力图从炮眼深度、掏槽爆破、光面爆破、定向断裂控制爆破等技术问题进行分析探讨，以期提出一些有益的参考。

2 炮眼深度

影响炮眼深度的因素主要有：岩石性质、钻眼机械、循环作业方式、炸药威力等，在选择炮眼深度时应综合考虑。

（1）根据钻眼机械确定。合理的炮眼深度应与钻眼机械相适应，即合理的炮眼深度要保证钻眼时有较高的钻眼速度。有资料表明：对于普通的气腿式凿岩机（如常用的7655型和YT-24型），在相同的凿岩条件下，采用同一根钎子钻眼，每增加1m炮眼，其钻眼速度就下降4%～10%，且随着钻眼深度的增加，钻眼速度就下降得越快。特别当炮眼深度超过3.0m时，由于钎子重量增加，使克服钎子弹性变形的冲击功增大，排粉难度也增大;其次钎杆与眼壁间摩擦阻力增大，能量消耗增加;再者人工拔钎也相当困难。

（2）根据循环作业方式确定。合理的炮眼深度应与循环作业方式想适应，即合理的炮眼深度应能保证每班或圆班完成整循环，保证实现正规循环作业，这样，每班工作任务明确，便于组织和管理，配合锚喷支护及其掘支作业方式，在合理的炮眼深度内，力争达到一班多循环或中深孔爆破一班一循环。

（3）根据单位工时消耗确定。据我们长期研究和现场经验，当炮眼深度变化时，各主要工序，如钻眼爆破（包括钻眼、装药、联线、放炮等）、装运岩石、临时支护和永久支护、铺设轨道等，其纯的单位工时消耗量基本保持不变，但各种转换工序和各种辅助工序，如交接班、钻眼准备、工作面清整、放炮前撤人撤物、通风排烟、安全检查等的单位工时消耗量却随着炮眼深度的增加而明显减少。

3 掏槽爆破

决定掘进进尺的关键是掏槽爆破。要提高炮眼利用率，就应首先选择合理的掏槽形式和掏槽参数。

3.1 掏槽形式

在目前浅眼多循环的巷道掘进爆破中，最常用的掏槽形式是垂直楔形掏槽。而中深孔爆破时垂直楔形掏槽的应用就受到了巷道断面宽度的限制，多采用直眼掏槽。直眼掏槽的形式有多种，较为常见的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等多种。各种掏槽形式的共同特点是利用数量不等的平行空眼作为首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的膨胀补偿空间。目前较为有效的中深孔爆破直眼掏槽方式是阶段直眼掏槽和孔内分段直眼掏槽。前者是将掏槽眼深度分成若干段（多为两段）不同掏槽眼的眼底位于不同的平面上，按由浅入深的顺序分阶段进行掏槽。后者则是在掏槽装药炮眼内实施上下两分段，分段装药间以一定长度的炮泥相隔，由外向内顺序起爆。

我矿坚硬岩石巷道掘进爆破时就采用了这种双楔形掏槽，该巷道岩石为粗砂岩，整体性好，致密坚固，无层理，韧性高，极其坚硬难爆，使用单楔形掏槽或普通角柱形直眼掏槽，2.0m的掏槽炮眼深度，爆破后炮眼利用率一般在60%以下，个别时候仅有30%左右，而且大块较多，严重影响了掘进速度和巷道成型。改用双楔形掏槽，两阶槽眼梅花形布置，其中两对一阶掏槽，槽眼深度1.2m，倾角65°;三对二阶掏槽，槽眼深度2.0m，倾角70°;另为增大槽腔内岩石的破碎程度和改善岩石破碎块度，在槽腔中心加打了一个与二阶槽眼同深的炮眼。取得了较高的掏槽效果，爆破效率基本上在80%以上，平均达86%左右，爆破块度也较为均匀。

3.2 掏槽参数

（1）炮眼间距。斜眼楔形掏槽参数多由经验确定。笔者认为，掏槽爆破主要是利用装药爆炸后岩石中产生的破碎破裂作用，因此对于直眼掏槽，要保证槽腔内岩石充分破裂破坏，掏槽炮眼就应布置在破裂区内，即a

（2）炮眼装药量。据掏槽爆破要求，装药爆后要将槽腔内岩石充分破碎并抛出，因此，装药量较其它炮孔要大，且不同种类的岩石装药量有变。

4 光面爆破

较好的光面爆破效果是保证巷道成型规整、减少周边围岩破坏的关键。岩巷掘进均应采取周边光面爆破技术。

（1）炮眼间距。合理的炮眼间距应保证炮眼间贯通裂隙完全形成。综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯通裂隙形成过程中的作用;（2）炮眼密集系数。根据经验，光面爆破炮眼密集系数多取值为：m=0.8～1.0。我们通过双孔双自由面爆破模型试验，在综合分析炮眼断裂面的平整程度、爆破漏斗体积、炮眼利用率等指标的基础上，得出在曲率较小的拱顶部分，光爆炮眼密集系数可以适当增大，但也不宜超过1.2;（3）装药结构和装药集中度。较合理的光爆装药结构为径向空气间隙不偶合和轴向软垫层不偶合装药。巷道周边光面炮眼装药量通常用装药集中度来控制，所选装药集中度的大小要求爆破后在炮眼周围的岩石中不产生粉碎性破坏，并能在岩壁上留有眼痕;（4）定向断裂控制爆破。定向断裂控制爆破是利用一些方法首先使炮眼眼壁某部位应力集中而产生径向裂缝，同时避免眼壁其他部位产生微裂缝，随后在爆炸应力波和爆生气体的共同作用下，径向裂缝持续发展，形成预期的断裂面。与普通光面爆破相比，其主要的技术特点有：巷道周边成型质量提高，围岩破坏程度降低;眼距加大，周边钻眼工作量减少。特别是在软岩巷道效果更为明显。

切缝药包定向断裂控制爆破法是将炸药装在特制的外壳（多为ABS工程塑料）中，通过外壳切缝的导压作用控制眼壁上裂缝生成与扩展。一般切缝管外径38～40mm，壁厚2～4mm，切缝宽度3～5mm，长度由炮眼深度和装药量来确定。

5 结束语

解决好岩巷中深孔光面爆破设计及施工中的若干技术问题，是保证有较高的炮眼利用率、较规整的周边成型、较均匀的爆破块度的技术关键。