光面爆破技术

龙煤集团双鸭山分公司 刘建民
一 坚硬岩石巷道中深孔爆破现场试验
二 试验爆破效果分析与模糊数学综合评价 三 结论与展望
1.1、钻眼机具与爆破器材
1.1.1．钻眼机具
打眼采用具有较高冲击功的新型YT-29型气腿式岩石风 动凿岩机，配用长度2.2m和2.5m的钎杆及直径38mm40mm的球齿型、十字型或一字型钎头，炮眼直径40mm 左右。YT-29型气腿式性能参数见表15
据不完全统计，周边跟痕率在40%~70%，平均54.4% 。后阶段炮孔深度2. 2m，巷道揭露岩石同为中砂岩和粗砂岩 ，少部分含砂质泥岩或泥岩薄层，掘进施工22个循环，完成 掘进工程量43.6m，平均炮眼稠率90.6%，巷道成型质量良 好，周边服痕率在40%～70%，平均53.1%。总的掘进进尺 79.5m，总的平均炮眼利用率90.5%，平均日进尺4.42m。 因砂岩整体性好，坚固性高，自身承载能力强，且巷道 周边采用光面控制爆破技术，爆破对巷道围岩的破坏娇小， 巷道稳定性高。 5.1.2爆破试验效果 具体两个阶段的试验结果汇总于表24和表25中，表26为 试验段爆破材料消耗，表27为试验段爆破结果与试验前爆破 效果的比较。
表21 预计爆破效果（孔深2.2m）
项目名称 巷道掘进断面积 平均炮眼深度 炮眼利用率 循环进尺 循环爆落岩石实体体积 循环炮眼总长度 循环炸药消耗 循环雷管消耗 炸药单耗 雷管单耗 每米巷道炸药消耗 每米巷道雷管消耗 每米巷道炮眼消耗 周边眼痕率 单位 M2 M % M M3 M Kg 发 Kg/m3 发/m3 Kg/m3 发/m3 m/m % 数量 14.15 2.2 88 1.94 27.45 146.8 52.3 66 1.91 2.4 26.96 34.02 77.29 50
2 1 3 备注
表23 循环图表
工序 交接班 安全检查 临时支护 打顶部锚杆 打上部炮眼
1 3 1
时间
h
min
小
1 2 3 4
时
5 6 7 8
10 5 20 30 0 40 20 40
装岩出矸
打下部眼 装药联线
放炮通风
15
4.9主要爆破安全技术措施 (l)所有爆破人员，包括爆破、送药、装药人员，必须熟
表26 实际爆破效果
项目名称 巷道掘进断面积 平均炮眼深度 炮眼利用率 循环进尺 循环爆落岩石实体体积 循环炮眼总长度 循环炸药消耗 循环雷管消耗 炸药单耗 雷管单耗 每米巷道炸药消耗 每米巷道雷管消耗 每米巷道炮眼消耗 周边眼痕率 单位 m2 m % m m3 m Kg 发 Kg/m3 发/m3 Kg/m3 发/m3 m/m % 数量 孔深2.0m 14.15 2.0 90.4 1.8 25.47 133.6 47.8 66 1.88 2.59 26.56 36.7 74.22 54.4 孔深2.2m 14.15 2.2 90.5 1.98 28.02 146.8 52.3 66 1.87 2.36 26.41 33.3 74.14 53.1
表17 爆破原始条件 项目名称 单位 数量
巷道掘进断面积 巷道掘进断面宽度 巷道掘进断面巷中高度 巷道穿过岩石性质 沼气 涌水
钻眼机具 炸药品种及规格 雷管
m2 m m
ƒ m3/min m3/h
14.15 4.4 3.5 4~6、8~10 ＜0.5 无
YT-29型气腿式岩石风动凿岩机， 2.5m长钻杆，Ø40mm钻头 3级煤矿安全水胶炸药， Ø35mm×400mm×350g 毫秒电雷管1~5段
1.2.3、崩落眼爆破参数 根据断面岩层情况，在掏槽限和周边眼间适当均匀布 臵崩落眼，要求紧挨掏槽限的辅助眼与掏槽眼眼口间距应 控制在250mm～300mm，其他崩落眼间距和排距控制在 550mm～700mm,炮眼密集系数控制在m=0.8~12。底眼 开眼可高出巷道底板100mm～150mm，适当下扎，眼底 可落在巷道底板外150mm~200mm。 具体不同岩石和不同炮眼深度时的掏槽眼、周边眼、 崩落眼、底服爆破参数见各炮眼布臵图和爆破参数表。
4.8劳动组织 巷道掘进采用“三八”作业制，综合工作队， 实行边掘边锚，小班单循环的循环作业方式。 单个循环各工序的施工顺序为：交接班、工作 准备→安全检查→临时支护→打顶部锚杆→打上部 炮眼→装岩出矸→打下部眼→装药连线→放炮通风 坚持正规循环作业，正规循环率要达到90%以 上。表22为劳动组织表；表23为循环图
炮眼布臵图进行工作面炮眼布臵，首先确定掏槽 眼位臵并布臵，掌握好掏槽眼的钻眼角度和深度 （制作三角木尺控制）；掏槽眼除外，各炮眼间 深度应—致、相互平行，且平行于开挖断面中心 轴线，炮眼顺直钻进，眼底落在同—平面上，做 到“准、直、平、齐”。测量人员要准确给出开 挖断面的中心线和轮廓线，准确量出各炮跟的间 距并标定，特别时掏槽眼和周边眼。
4,6爆破网路 设计全断面一次起爆，串联起爆网路，起爆顺序为：掏 槽眼-崩落眼-周边眼，具体见各炮眼布臵图和爆破参数表。 施工时要严格按设计的雷管段别和起爆顺序作业。采用分次 起爆时，先起爆掏槽眼(1～8)、部分崩落眼(9～1 8，19～21, 28～30)、帮眼(31～4D)和底眼(58～66)，二次起爆二圈眼( 即拱顶紧邻周边眼的一圈崩落眼22～27)和周边眼(41~ 57) 。 试验段巷道的爆破原始条件见表17，设计工作面具体各 类炮眼布臵参数和装药参数见工作面炮眼布臵图（图11，图 12，图13，图14和图4-15）和爆破参数表（表18表19），爆 破后的预期爆破效果见表20表21。
二、试验爆破效果分析与模糊数学综合评价
2.1试验爆破的效果 2.1.1爆破试验过程简述 按以上设计的掘进爆破方案和爆破参数,在岱河煤矿二水 平乘人车场岩巷进行了岩巷中深孔光面爆破技术现场试验究. 在进行组织和严格要求下，经过各方的共同努力，二水 平乘人车场岩巷的掘进速度和成巷质量都有较大提高。据我 们的试验记录、质量检查等统计资料，二水平乘人车场岩巷 中深孔光面爆破试验自2006年8月16日早班开始第一炮，到 9月2日晚班掘进结束。历时1 8天，完成掘进42个循环，完 成掘进成巷工程量79.5m。 试验分前后两个阶段，前阶段炮孔深度2.Om，巷道揭 露岩石主要为中砂岩和粗砂岩，少部分含砂质泥岩薄层，掘 进施工20个循环，完成掘进工程量35,9m，炮眼利用率基本 上在90%以上，个别达到95‰平均炮眼利用率90.4%，巷道 成型质量良好，超挖量基本上控制在150mm以内，无欠挖.
1.2.2、周边眼光面爆破参数 周边眼采用光面爆破技术，炮眼应布臵在巷道掘进轮廓线 上，钻眼时向外偏斛，眼底落在轮廓线外50mm-lOOmm， 炮眼相互平行，深度—致。为保证巷道成型，严格控制周边 眼（特别是顶眼）间距，设计顶眼眼距在300mm~400mm ，帮眼眼距400mm。设计泥岩、砂质泥岩（ƒ=4~6）顶眼 单孔药量240g，装药集中度120g/m。，砂岩（ƒ =8~10） 顶眼单孔药量350g，装药集中度175g/m。
表15 YT-29型钻机技术性能参数
机重 外形尺寸（长×宽×高） 缸 径 活塞结构行程 工作气压 冲技能 凿岩耗气量 凿岩冲击频率 扭 矩 适宜钻孔直径 适宜最大凿孔深度 26.5 675×248×205 82 67 0.40~0.63 ≥86（0.63MPa） ≤82（0.63MPa） ≥35（0.63MPa） ≥20（0.63MPa） 34~45 5 公斤（kg） 毫米（mm） 毫米（mm） 毫米（mm） 兆帕（MPa） 焦耳（J） 升/秒（J/s） 赫兹（Hz） 牛•米（N•m） 毫米（ mm ） 米（m）
1.1.3、雷管 采用雷鸣科化集团生产的l～5段毫秒电雷管，最后一段延期时间不 超过130ms的矿用防爆型发爆器
1.2中深孔光面爆破爆破设计
1.2.1、掏槽爆破 掏槽爆破的效果直接影响着循环进尺，同时也影响着 其他炮眼的爆破质量。设计采用楔形斜眼掏槽，对应于 2.Om和2.2m炮眼深度，掏槽眼深度（垂直深度）应分别为 2.2m和2.4m，为增大槽腔内岩石的破碎和加大槽腔底部岩 石的破碎和运动，在槽腔中心布臵两个2.4m的直眼，要求钻 眼时满足方向（角度）和深度要求，眼底间距控制在 200mm～300mm,中心两个槽眼装药同用—段雷管起爆。
悉爆破材料性能和2005年新《煤旷安全规程》规定。 (2)井下爆破工作必须由经过专门培训，有两年以上采掘 工龄并取得合格证的专职爆破工担任，爆破工必须持证上 岗，依照爆破说明书进行爆破。 (3)爆破时，瓦斯检查员、爆破工、班组长都必须在现场 执行“-炮三检”和“三人联锁放炮制”。 (4)爆破工必须把炸药、电雷管分别存放在专用的爆炸材 料箱内并加锁，严禁乱扔、乱放。爆炸材料箱必须放在顶 板完好、支架完整，避开机械、电气设备的地点。爆破时 必须把爆破材料箱放到警戒线以外的安全地点。
1.1.2、炸药 采用雷鸣科化集团生产的三级煤矿安全水胶炸药，药卷直径35mm ，长度400mm，重量350kg，性自参数见表16
表16 三级煤矿水胶炸药性能参数
品种 PT-473 密度（g/cm3） 0.96~1.06 爆速（m/s） ≥3.0×10³ 殉爆距（cm） ≥2 猛毒（mm） ≥10
(5)爆破采用三级煤矿安全水胶炸药煤矿许用1~5毫秒延期
电雷管，最后一段延期时间不超过130ms。 (6)从成束的电雷管中抽出单个的电雷管时，不得手拉脚 线硬拽管体，也不得手拉管体硬拽脚线，应将成束的电雷 管顺好，拉住前端脚线将电雷管抽出．抽出单个电雷管后 ，必须将其脚线端扭结成短珞。 (7)装配起爆药卷时，必须在顶板完好、避开电气设备和 导电体的爆破工作地点附近进行，严禁坐在爆破材料箱上 装配起爆药卷。装配起爆药卷数量，以当时当地需要的数 量为限。 (8)装配起爆药卷必须防止电雷管受震动、冲击，避免造 成折断脚线和损坏脚线绝缘层。
1.2.4装药结构 周边限采用水垫层（装水炮泥）装药结构，既可减缓 爆炸冲击力对孔壁周边围岩的破坏，又能实现均匀爆破作 用，避免超挖和欠挖，还可大大降低爆破震动效应。在安 全方面还能防止炮眼内瓦斯积聚，保证爆破作业安全．水 垫层可臵于装药药卷上部，也可臵于药卷下部，设计采用 前者。装药时，先将带有雷管的起爆药卷臵至眼底，后连 续装至设计药量，然后再装入水炮泥5~6个甚至更多。其 他各类炮眼均采用连续反向起爆，即先装炮头，后连续装 药，药卷间不得夹有碎矸或其他杂物，以保证可靠传爆。 装药前，必须将炮孔内的岩渣、泥水吹扫干净，保证连续 装药到孔底。孔口用炮泥封实，炮泥封堵长度 400mm~500mm。各类（掏槽眼、周边眼、崩落眼和底眼 ）炮眼的装药结构方式见图13所示。