煤矿大断面岩石巷道快速掘进技术研究.pdf

煤矿大断面岩石巷道快速掘进技术研究 ① 芦志刚１， 高文蛟２ （１．山西潞安环能公司 常村煤矿，山西 长治 ０４６２０４； ２．华北科技学院 安全工程学院， 河北 三河 ０６５２０１） 摘 要 为了提高煤矿大断面岩石巷道的掘进速度，从液压钻车和挖掘式装载机与桥式转载皮带输送机设备配套入手，提出了更 适合大断面、掏槽效率高、适应性强的准直眼强力掏槽新方法，并应用该掏槽方法与全断面一次爆破技术，对常村煤矿大断面岩石 巷道爆破参数进行了优化，实现了全断面一次爆破的安全、快速掘进，大幅度降低了掘进单位巷道的炮眼长度和爆破材料消耗，节 约了工程成本，提高了炮眼利用率和爆破质量，使掘进成巷速度比原来提高了 ５０％以上。 关键词 钻爆法； 大断面岩巷； 准直眼强力掏槽； 全断面一次爆破； 快速掘进 中图分类号 ＴＤ２３５文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１４．０４．００５ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１４）０４－００２０－０５ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｒａｐｉｄ Ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｒｏｃｋ Ｄｒｉｆｔ ｗｉｔｈ Ｌａｒｇｅ Ｃｒｏｓｓ⁃ｓｅｃｔｉｏｎａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎ Ｃｏａｌｍｉｎｅ ＬＵ Ｚｈｉ⁃ｇａｎｇ１， ＧＡＯ Ｗｅｎ⁃ｊｉａｏ２ （１．Ｃｈａｎｇｃｕｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ， Ｌｕ′ａｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ， Ｃｈａｎｇｚｈｉ ０４６２０４， Ｓｈａｎｘｉ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓａｎｈｅ ０６５２０１， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｄｖａｎｃｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｉｎ ｒｏｃｋ ｄｒｉｆｔ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ⁃ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎ ｃｏａｌｍｉｎｅ， ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｄｒｉｌｌ ｒｉｇ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｉｎｇ ｌｏａｄｅｒ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ⁃ｔｙｐｅ ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ， ａ ｎｏｖｅｌ ｑｕａｓｉ⁃ｐａｒａｌｌｅｌ ｕｎｄｅｒｃｕｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｄｒｉｆｔ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ⁃ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ａｆｔｅｒ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ， ｔｈｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｕｎｄｅｒｃｕｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｆｕｌｌ⁃ｆａｃｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ Ｃｈａｎｇｃｕｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ， ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ａ ｓａｆｅ ｆｕｌｌ⁃ｆａｃｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｒａｐｉｄ ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ． Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ， ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｂｌａｓｔｈｏｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｅａｃｈ ｕｎｉｔ ｏｆ ｄｒｉｆｔ ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ， ｂｒｉｎｇｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｃｏｓｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ａｎ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｉｎ ｂｌａｓｔｈｏｌｅ ｕｓａｇｅ ａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ ｓｐｅｅｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ５０％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ； ｒｏｃｋ ｄｒｉｆｔ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ⁃ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｕｒｆａｃｅ； ｑｕａｓｉ⁃ｐａｒａｌｌｅｌ ｕｎｄｅｒｃｕｔｔｉｎｇ； ｆｕｌｌ⁃ ｆａｃｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ； ｒａｐｉｄ ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ 随着我国煤炭需求量日益增大，各个煤矿企业为 了追求规模效益，其产能也在不断扩大，为满足生产运 输和通风安全的要求，开拓系统大断面岩石巷道也在 不断增多。 目前我国煤矿岩石巷道掘进仍以钻爆法为 主，已形成以气腿式凿岩机和全液压钻车为主要设备 的作业线，而以悬臂式掘进机为主要设备的综掘法只 在部分矿山试用，效果不理想，掘进速度一直不高［１］。 钻爆法以投入低、消耗小、使用灵活方便、适应性强等 特点，再加上新型的设备、先进的爆破技术不断在爆破 中使用，使其在煤矿建设和生产中的作用更加突 出［２－４］。 然而，地下煤矿由于煤尘和瓦斯作业环境，使 得爆破所使用的爆破器材有更加严格要求，如煤矿安 全规程规定在地下煤矿进行爆破作业时必须使用煤矿 许用炸药、煤矿许用雷管和 ＭＦＢ 型发爆器等。 煤矿许 用炸药和岩石型炸药相比其爆速、猛度、爆力等性能参 数都比较低，导致其单位体积所含的能量少，也就是爆 破同等体积的岩石所需要的药量就大，因此，掘进时所 打的炮眼数就多；由于对延期总时间的要求，目前煤矿 许用雷管只有五个段别，这五个段别的雷管对于大断 面岩石巷道来说，要实现一次爆破总是显得力不从心； ＭＦＢ 型发爆器的最大型号为 ＭＦＢ－２００ 型，在实行大 断面一次爆破时，由于起爆雷管较多，时常出现拉炮现 象。 综上所述，在这些要求和条件的约束下，如何以经 济、快速、安全的方法掘进这些岩石巷道是生产中常常 遇到并必须解决的问题。 在岩石巷道爆破掘进施工中，采用自动化程度较 ①收稿日期 ２０１４－０３－０６ 作者简介 芦志刚（１９７８－），男，山西黎城人，工程师，主要从事采矿技术工作。 第 ３４ 卷第 ４ 期 ２０１４ 年 ０８ 月 矿 冶 工 程矿 冶 工 程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３４ №４ Ａｕｇｕｓｔ ２０１４ 高的设备是实现快速掘进的物质条件，拥有先进的爆 破技术是实现快速掘进的前提，科学的施工组织与管 理方法是实现快速掘进的重要保障。 因此，本文根据 多年的研究和实践，具体以常村煤矿＋４７０ 水平 Ｓ 翼辅 运大巷的掘进为例，改变绝大多数煤矿岩巷掘进中采用 风动凿岩机和耙斗装载机为主要设备的施工工艺，采用 ＣＭＪ２－２７ 全液压凿岩钻车与 ＺＷＹ－１２０／５５Ｌ 型挖掘装 载机和皮带联合装运矸石的机械化配套作业线，应用先 进的掏槽爆破技术、中深孔爆破技术和科学的现场施工 组织与管理方法，解决大断面岩巷掘进中的关键技术， 实现了大断面岩石巷道的优质高效安全掘进。 １ 设备配套研究 气腿式凿岩机和耙斗装岩机配套的作业线，对于 大断面岩石巷道只能采用台阶分次掘进，难以实现全 断面一次掘进，使得掘进速度慢、效率低，严重影响了 常村煤矿的衔接关系。 为了改变这种现状，常村煤矿 决定引进 ＣＭＪ２－２７ 型煤矿用全液压掘进钻车和 ＺＷＹ －１２０／５５Ｌ 型煤矿专用型挖掘式装载机，实现了凿岩台 车和挖掘式装载机与桥式转载皮带及 ＳＪ－８０ 胶带输送 机配套使用的作业线，达到打眼、装岩、转载、运输等主 要环节实现机械化配套，从根本上改变了机械装备落 后现象，为实现大断面岩石巷道的快速掘进提供了必 要的物质条件。 凿岩台车和挖掘式装载机配套作业线在生产中具 有凿岩和装岩速度快、效率高、工作面需要的人员少、 劳动强度低、安全可靠等特点，从而实现了大断面岩巷 全断面一次打眼、一次装药、一次起爆的一次掘进技 术，充分发挥了作业线的高效生产率，极大的提高了岩 巷的掘进速度。 ２ 准直眼强力掏槽技术 在岩石巷道的开挖过程中，掏槽是在一个自由面 的情况下爆破的，破碎岩石的条件非常困难，掏槽的好 坏又直接影响其它炮眼的爆破效果，因此，掏槽技术是 决定其它炮孔利用率的主要因素，在岩石巷道快速掘 进中起到了关键作用。 因此，要实现大断面岩石巷道 快速掘进爆破，就必须对掏槽方式和掏槽参数进行详 细研究，使之不但具有高的掏槽效率，而且还必须满足 大断面的特点。 岩石巷道掘进爆破研究中，诸多学者已对掏槽方 式作过很多的研究［５－１３］，这些研究主要集中在如何改 进斜眼掏槽和直眼掏槽上，尽管已取得一定的研究成 果，但在实际应用中，在施工条件、岩石性质、炮孔直 径、炮孔深度和炸药性能等发生变化时，它们均具有一 定的缺点［１４］，并且掏槽参数的选取往往具有一定的盲 目性，需要较长的工艺摸索时间。 为解决上述问题，单仁亮等［１４］在分析现有的掏槽 方式的掏槽机理及其各自优缺点的基础上，总结现场 施工特点和经验，提出了准直孔掏槽爆破技术，该掏槽 方式孔底间距大，消除了斜眼掏槽容易穿孔现象，采用 合理间隔时间进行分层分次爆破，中心辅助直眼与两 侧对称的准直眼互相配合，巧妙的结合了直眼掏槽和 斜眼掏槽各自的优点，这种掏槽方式不但形式简单、易 操作，而且槽腔体积大、效率高、成本低。 但是，该掏槽 方式在处理 １６～１８ ｍ２左右的中型断面时具有较大的 优势，对于断面积大于 ２０ ｍ２的岩石巷道就显得力不 从心了。 因此，本文在深入研究准直孔掏槽技术后，提 出了如图 １ 所示的一种更适合大断面的准直眼强力掏 槽方式。 图 １ 准直眼强力掏槽 准直眼强力掏槽是在仔细研究准直眼掏槽机理的 基础上发展起来的复合掏槽方式，将准直眼掏槽的中 心孔用同等深度的五个直眼代替，增强了准直眼槽内 的爆破和抛掷作用，使掏槽更为彻底、槽腔体积更大， 更能适应大断面巷道的掘进特点。 在图 １ 所示的准直眼强力掏槽中，１～６ 号孔为准 直眼即大角度斜眼，中心 ７～１１ 号孔为直眼。 爆破时， １～６ 号为主装药孔，它先于 ７～１１ 号孔起爆；７～１１ 号 孔为辅助装药孔，其装药量为主装药孔的 １／３～１／４ 左 右。 因此，７～１１ 号孔在 １～６ 号孔起爆时其上部相当 于 ５ 个空孔，为 １～６ 号孔爆破提供了一定的自由面和 补偿空间。 １～６ 号孔装药起爆后，将对它所包围的岩 体进行破碎，且利用炮孔轴线与自由面斜交的自由面 将靠近自由面的岩石抛出，只剩下下部部分的岩石抛 不出去，但这部分的岩石及其节理、裂隙在装药的爆炸 １２第 ４ 期芦志刚等 煤矿大断面岩石巷道快速掘进技术研究 作用下将得到扩展和损伤，且为 ７～１１ 号孔下部装药 爆破提供了自由面和有利条件。 １～６ 号孔爆破后如图 １（ｂ）所示。 ７～１１ 号孔爆破为直眼爆破漏斗作用，它 不仅将槽腔内 １～６ 号孔未完全破碎的岩体进一步破 碎，而且还可以将 １～６ 号孔已破碎但未抛出的碎渣抛 出，形成如图 １（ｃ）所示的希望达到的深度和大小的槽 腔。 从生产实践来看，这种掏槽方式的掏槽效率能达 到设计深度的 ９５％左右，且适应性很强，只要对岩性 了解，适当调整槽腔大小和装药单耗，均能达到所希望 的爆破效果。 目前，煤矿在浅孔爆破中大部分采用楔形掏槽方 式，工人对楔形掏槽比较熟悉，布眼也合乎他们的习 惯，因此，本掏槽方式很容易被工人掌握。 准直眼强力 掏槽方式掏槽效率高，形成的槽腔体积大，爆破效果 好，它为大断面岩石巷道实现安全快速掘进创造了必 要的技术条件。 ３ 全断面一次爆破技术 对于大断面岩石巷道爆破掘进来说，由于全断面 的炮孔数目多和发爆器起爆能力有限等原因，目前多 采用分台阶或全断面打眼分次爆破的施工方法。 如果 采用的是分台阶掘进成巷方式，上部掘进高度一般控 制在巷道拱部，上部掘进超前下部 ２０～３０ ｍ 左右，下 部一般采用打下向炮孔的办法进行爆破，由于上部掘 进后有较多的松散矸石覆盖在下部台阶上，打眼时必 须先清理，但是由于需清理的面凹凸不平，清理时费时 费力，并且往往还清理不干净，因此使得下部炮眼很不 好钻凿，炮孔打不到位，爆破效果非常差，所以在清理 下部成巷时，多数情况下都还要随时补炮，这样不但掘 进效率低下，而且极不安全。 如果采用全断面打眼分 次爆破成巷方式，虽然可获得较高的爆破效率，且在掌 子面上所打的炮眼数量也相对较小，能获得较高的效 益，但是，分次爆破所带来的缺点也是不可回避的，首 先分次爆破所需的爆破时间较长，不利于进行快速施 工的需要；其次分次爆破在第一次响炮后，爆破员在通 风时间不足的情况下需要马上到掌子面上连线进行第 二次起爆工作，这样第一次爆破所产生的有害气体对 工人的身心健康非常不利，容易产生一氧化碳、氮氧化 物中毒；更重要的一点是，由于岩体中结构面的存在， 在第一次爆破后极易使下一次爆破的炮孔形成破坏， 使得第二次装药困难，有的炮眼甚至不能装药，或使炸 药裸露产生空爆现象，极易产生安全事故，因此，在煤 矿爆破施工中，采用全断面一次爆破技术具有极其重 要的意义。 采用全断面一次爆破技术，可以充分利用微差爆 破时各装药爆炸产生的应力场叠加和干涉作用，提高 岩石的破碎质量，降低单位炸药消耗量，缩短放炮和通 风的时间，提高掘进速度和大型设备的利用率。 ４ 准直眼强力掏槽一次爆破技术方案 ４．１ 工程概况 山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿 ＋４７０水平 Ｓ 翼辅运大巷为直墙半圆拱形断面，其掘进 宽度为 ５．７４ ｍ，掘进高度为 ４．４７ ｍ，断面积为 ２２􀆱 １１ ｍ２，净断面积为 ２０．１２ ｍ２；岩层的普氏系数 ｆ＝６～７；该 矿属高瓦斯矿井，选用 ３ 号煤矿许用乳化炸药；采用 ＣＭＪ２－２７ 型全液压凿岩钻车打眼和 ＺＷＹ－１２０／５５Ｌ 型 挖掘装载机和皮带联合出矸石。 ４．２ 爆破技术方案 根据对配套设备生产能力、准直眼强力掏槽方式 的研究和现场支护参数、工人的劳动熟练程度、组织单 位的组织水平等条件，确定了合理炮眼深度为 ２􀆱 ５ ｍ， 实现二班一个整循环的作业方式进行组织。 设计了 ２􀆱 ５ ｍ 炮孔深度的准直眼强力掏槽全断面一次爆破技 术方案，其炮孔布置如图 ２ 所示，爆破参数见表 １。 图 ２ 炮眼布置图 ４．３ 试验数据及经济指标分析 试验前，由于巷道的支护排距为 １．１ ｍ，并且其断 面大，因此采用全断面一次打眼分次爆破成巷的掘进 方案，炮眼深度为 １．５ ｍ。 对这种施工方案，共跟踪了 ３ 个循环，平均总炮眼数 １０７ 个，平均循环进尺 １．２ ｍ， 总药量 ４３．４ ｋｇ，如表 ２ 所示。 ２２矿 冶 工 程第 ３４ 卷 表 １ 爆破参数 炮眼 名称 序号 孔距 ／ ｍｍ 眼深 ／ ｍ 装药量 每个炮眼合计 眼数／ 个质量／ ｋｇ质量／ ｋｇ 起爆 顺序 联线 方式 炮泥填塞长度 ／ ｍ 掏槽眼１～６５００２．５６１．６９．６Ⅰ０．９６ 中间眼７～１１２．５５０．８４．０Ⅱ０．５０ 辅助眼１２～２２６００２．５１１１．４１５．４Ⅲ串１．１４ 崩落眼２３～３６６５０２．５１４１．４１９．６Ⅳ１．１４ 周边眼３７～５７５００２．５２１０．６１２．６Ⅴ联０．４０ 底眼５８～６６７００２．５９１．６１４．４Ⅴ０．９６ 合计６６７５．６ 表 ２ 爆破试验现场统计数据 日期 爆破效果参数 炮眼数／ 个装药量／ ｋｇ孔深／ ｍ进尺／ ｍ 单位巷道炮眼长度 ／ （ｍｍ －１ ） 单位巷道炸药消耗 ／ （ｋｇｍ －１ ） 单位巷道雷管消耗 ／ （个ｍ －１ ） 眼痕率 ／ ％ 炮眼利用率 ／ ％ ７ 月 ２６ 日（试验前）１０７４３．４１．５１．２１３３．７５３６．１７８９．１７３０８０ ８ 月 ２４ 日零点班６６６４２．５２．２７５．００２９．０９３０．００９１．２８８．０ ８ 月 ２４ 日四点班５７６１．８２．５２．２６４．７７２８．０９２５．９１８９．７８８．０ ８ 月 ２６ 日八点班６２６４２．５２．３６７．３９２７．８３２６．９６９２．３９２．０ ８ 月 ２８ 日零点班６４６３．６２．５２．３６９．５６２７．６５２７．８３９５．６９２．０ ８ 月 ２８ 日四点班６１６０．４２．５２．１７２．６２２８．７６２９．０５９０．４８４．０ ８ 月 ２９ 日八点班６６６４．０２．５２．２７５．００２９．０９３０．００８７．６８８．０ ８ 月 ３０ 日零点班６１６１．６２．５２．４６３．５４２５．６７２５．４２８８．９９６．０ ９ 月 １ 日八点班６１６３．６２．５２．３６６．３０２７．６５２６．５２９４．８９２．０ ９ 月 ２ 日零点班６０６３．４２．５２．２６８．１８２８．８２２７．２７９３．６８８．０ ９ 月 ２ 日四点班６４６３．６２．５２．２７２．７２２８．９１２９．０９９４．８８８．０ ９ 月 ３ 日八点班５７６０．２２．５２．４５９．３７２５．０８２３．７５９７．５９６．０ ９ 月 ４ 日八点班５６５９．６２．５２．４５８．３３２４．８３２３．３３９６．８９６．０ ９ 月 ６ 日四点班５９６２２．５２．４６１．４６２５．８３２４．５８９７．４９６．０ ９ 月 ７ 日八点班６６６３．８２．５２．４６８．７５２６．５８２７．５０９４．８９６．０ ９ 月 １０ 日零点班６０６２．４２．５２．０７５．００３１．２０３０．００９２．４８０．０ ９ 月 １１ 日四点班６６６２．４２．５２．２７５．００２８．３６３０．００９１．５８８．０ ９ 月 １２ 日八点班６１６３．８２．５２．１７２．６２３０．３８２９．０５９２．６８４．０ ９ 月 １３ 日八点班６２６３．８２．５２．３６７．３９２７．７４２６．９６９０．５９２．０ ９ 月 １４ 日四点班５９６２．２２．５２．２６７．０４２８．２７２６．８２９３．５８８．０ 平均５８．５８６２．６４２．２５６８．４２２７．８４２６．０４９２．９９０．１０ 由于凿岩台车和挖掘式装载机与桥式转载皮带的 作业线是该矿新增的设备，工人的技能不够高，眼位、 角度等随意性较大；炮眼利用率不高，爆堆分散，超欠 挖严重，巷道成型差；由于爆破效率不稳定，致使后续 工序的劳动组织和劳动量很难确定，施工组织不很紧 凑，掘进速度受到严重的制约，单头月进尺在 ５５ ｍ 的 水平徘徊。 采用新试验方案以后，共跟踪了 １９ 个循环，其具 体数据如表 ２ 所示。 处理数据时，为了便于比较，将这 些数据都用单位巷道长度来表示。 将表 ２ 实验数据从 ５ 个控制岩巷爆破技术指标方 面进行分析 １） 炮眼利用率试验前平均为 ８０％左右，而使用 新方案以后平均达到了 ９０．１０％，炮眼利用率提高了 １０％以上。 ２） 单位巷道炮眼长度即每槽炮所钻炮孔长度与 掘进进尺之间的比值，它反映了每米巷道所需的炮眼 长度。 从试验数据统计来看，试验期间单位巷道所需 炮眼长度平均为 ６８．４２ ｍ／ ｍ，即掘进每米巷道所需炮 眼长度比试验前的平均 １３３．７５ ｍ／ ｍ 少打 ６５．３３ ｍ 的 炮孔，大幅度降低了炮孔凿岩量，节省了大量的凿岩 时间。 ３） 单位巷道炸药消耗量试验期间所用的炸药单 耗平均为 ２７．８４ ｋｇ／ ｍ，而试验前的炸药单耗为 ３６．１７ ｋｇ／ ｍ，即平均爆破 １ ｍ 巷道比试验前少用 ８．３３ ｋｇ 的 炸药，降低了炸药单耗。 ４） 单位巷道雷管消耗量试验时平均单位巷道雷 管消耗量为 ２６．０４ 个／ ｍ，试验前单位巷道雷管消耗量 则为 ８９．１７ 个／ ｍ，即 １ ｍ 巷道雷管消耗比试验前的雷 管消耗要少 ６３．１３ 个，大幅度降低了雷管消耗。 ３２第 ４ 期芦志刚等 煤矿大断面岩石巷道快速掘进技术研究 ５） 从周边控制的质量指标眼痕率来看，试验前， 由于掌子面上炮眼的眼位、角度等较为随意，超欠挖非 常严重，巷道成型差，看到的眼痕很少。 试验后，规范 了打眼工人的操作，提高了打眼质量，爆破后周边的眼 痕基本都能留下，控制了超欠挖，提高了围岩的自承能 力，节约了支护成本。 从上述对比分析来看，优化以后的全断面一次爆 破技术方案不但提高了掘进速度，而且大幅度降低了 掘进单位巷道的炮眼长度和爆破材料消耗，节约了工 程成本，提高了炮眼利用率和爆破质量，实现了大断面 岩石巷道安全、优质、高效掘进。 以单头掘进速度来比 较，试验后的掘进速度比试验前提高了 ５０％以上，平 均月进尺达到了 ９０ ｍ 以上。 ５ 结 论 通过试验研究，准直眼强力掏槽在大断面岩石巷 道中应用，实现了全断面一次爆破，并获得了如下一些 结论 １） 充分发挥了液压钻车和挖掘式装载机与桥式 转载皮带输送机设备配套作业线的凿岩和装岩速度 快、效率高、工作面需要的人员少、劳动强度低、安全可 靠等优势，解决了配套设备使用中的施工技术问题。 ２） 提出的准直眼强力掏槽方式掏槽效率高，槽腔 体积大，适应性强，可保证大断面岩巷中深孔爆破的炮 孔利用率大于 ９０％，有效解决了制约大断面岩石巷道 掘进最为关键的爆破技术难题。 ３） 应用准直眼强力掏槽方法与全断面一次爆破 技术，对常村煤矿大断面岩石巷道爆破参数进行了优 化，显著降低了炮孔数目和炸药单耗，节约了工程成 本，提高了爆破质量和单头成巷掘进速度。 ４） 液压钻车和挖掘式装载机与桥式转载皮带输 送机配套的机械化施工工艺技术的应用，先进的掏槽 技术与全断面一次爆破技术对爆破参数的优化，大幅 提高了工时效率，实现了大断面岩石巷道安全、优质、 高效掘进，单头掘进速度平均达到了 ９０ ｍ 以上，掘进 速度比原来提高了 ５０％以上。 ５） 准直眼强力掏槽在大断面岩巷快速掘进中的 应用能带来显著的技术效果和巨大的经济效益，缓解 了生产衔接紧张的局面，对确保矿井保持高产稳产的 局面具有十分重要的意义。 参考文献 ［１］ 杨仁树． 我国煤矿岩巷安全高效掘进技术现状与展望［Ｊ］． 煤炭 科学技术，２０１３，４１（９）１８－２２． ［２］ 许 佳，王德胜． 煤矿岩巷掘进爆破的现状和展望［Ｊ］． 矿业快 报， ２００８，４６７（３）７３－７４． ［３］ 李令春． 朔里煤矿煤巷与半煤岩巷控界光面爆破技术［Ｊ］． 煤炭 科学技术， ２００８，３６（１）２８－３０． ［４］ 凌同华，李夕兵．基于小波变换的时⁃能分布确定微差爆破的实际 延迟时间［Ｊ］． 岩石力学与工程学报， ２００４，２３（１３）２２６６－２２７０． ［５］ 李 伟，杨仁树． 中深孔光面爆破技术在岩石巷道掘进中的应用 研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（３）２１－２３． ［６］ 李廷春，刘洪强，张 亮． 硬岩下山巷道快速掘进技术措施研究 ［Ｊ］． 矿冶工程，２０１２（３）９－１３． ［７］ 秦二涛，李夕兵，何忠国，等． 深部高应力下不同巷道掘进速率对 围岩稳定性的影响［Ｊ］． 矿冶工程，２０１１（６）１７－２０． ［８］ Ｌａｎｇｅｆｏｒｓ Ｕ，Ｋｉｈｌｓｔｒｏｍ Ｂ． 岩石爆破现代技术［Ｍ］． 北京冶金工业 出版社，１９８３． ［９］ Ｓｈａｐｒｉｏ Ｖ Ｙ． Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃｕｔ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｄｅｅｐ ｂｌａｓｔ ｈｏｌｅｓ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９８９，２５（４） ３７９－３８６． ［１０］ 宗 琦，张国勇． 岩巷掘进中深孔爆破中的掏槽和光爆问题［Ｊ］． 淮南工业学院学报，２００１，２１（２）１８－２１． ［１１］ 雷永健，周传波，饶学治． 合理掏槽方法和爆破参数提高平巷掘 进爆破率的实践［Ｊ］． 工程爆破，２００６，１２（１）７１－７４． ［１２］ 陈士海，魏海霞，薛爱芝． 坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研 究［Ｊ］． 岩石力学与工程学报，２００７，２６（增 １）３４９８－３５０２． ［１２］ 单仁亮，马军平，赵 华，等． 分层分段直眼掏槽在石灰岩井筒爆 破中的应用研究［Ｊ］． 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