一种矿井平巷掘进掏槽方法及爆破主要参数

摘要

本发明涉及一种矿井平巷掘进掏槽方法及爆破主要参数，采用双耳龟裂掏槽方式布置炮孔，9个掏槽炮孔垂直于直立的作业面，沿作业面中心偏下偏下10-30cm的十字架布置，其中十字架的中心炮孔和四个端头炮孔为装药孔，中心炮孔与四个端头炮孔之间为空孔：首先起爆竖向的龟裂掏槽孔形成一条龟裂缝，然后再起爆双耳掏槽孔，形成一个以十字架为中心的棱形槽腔。平巷掘进爆破主要参数包括炮孔直径、炮孔间距、炮孔深度、炮孔数目和单位炸药消耗量。双耳龟裂掏槽法的装药掏槽孔之间增加了作为自由面的空孔，采用毫秒微差爆破技术，增加爆破自由面，减少矿岩的夹制作用，既能顺利掏槽，又能较大程度地提高了炮孔利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿井开采工艺，特别是一种矿井平巷掘进掏槽方法及爆破主要参数。

背景技术

矿井平巷采用凿岩爆破的掘进方法，作业面中心的装药炮孔先于周边装药炮孔爆破，俗称掏槽，以创造周边炮孔的爆破自由面，提高爆破效率。江西岿美山钨矿中硬以上矿岩的平巷掘进，传统采用桶形掏槽法, 该掏槽是沿作业面中心偏下10-30cm的十字架布置，其中十字架的中心炮孔为空孔、周边四个端头炮孔为装药孔，开槽孔之间没有足够的自由面，不能为破碎的矿岩提供足够的补偿空间，增加矿岩的夹制作用，出现开槽难。 2.2米长的炮孔，每循环进尺不到1.7米，甚至无法开槽。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高爆破效率的矿井平巷掘进掏槽方法及爆破主要参数。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种矿井平巷掘进掏槽方法及爆破主要参数，其特征在于：采用双耳龟裂掏槽方式布置炮孔，九个掏槽炮孔垂直于直立的作业面，沿作业面中心偏下10-30cm的十字架布置，其中十字架的中心炮孔和四个端头炮孔为装药孔，中心炮孔与四个端头炮孔之间为空孔。

平巷掘进爆破主要参数包括炮孔直径、炮孔深度、炮孔数目和单位炸药消耗量；

[1] 炮孔直径：炮孔直径影响凿岩生产率、孔数、单位炸药消耗量和巷道周壁平整度，炮孔直径以及相应炸药管直径的增大，使炸药能量相对集中，爆速和爆炸稳定性都相应的提高；但是，过大的炮孔直径将导致凿岩速度的降低，并影响岩石破碎质量、巷道周壁平整度和围岩稳固性；采用YT-28型风动式凿岩机配用带一字型钻头的钎头钻凿直径为42 mm的爆破孔，采用硝铵炸药，药管长度200mm,直径32mm，填药方式为非完全耦合，不耦合系数?=42/32=1.3。

[2] 炮孔深度  

炮孔深度是指炮孔底到工作面的垂直距离，为了实现快速掘进，在提高掘进机械化程度和改善工作组织的前提下，应力求加大孔深和增加循环次数，在目前我国技术装备条件下，无轨平巷的炮孔深度L=1.5～2.5m，掏槽炮孔深度L₁=（L+0.2）m。

[3] 炮孔数目

  炮孔数目主要同巷道断面、岩石性质和炸药性能等因素有关，炮孔数过少将造成大块岩渣过多，不利于高效率装岩；反之，炮孔数过多则会使凿岩工作量增大，炮孔数目按下列公式计算：

巷道断面面积   S=(h₂+0.198B₀)*B₀

炮孔数目       N=3.3(f*S²)^1/3

其中：  h2—从道渣面算起巷道墙高，    B0—巷道净宽度， f—岩石硬度普氏系数。 

[4] 孔间距的选取

掏槽孔的孔间距d₁= (0.08-0.15)m，

辅助孔（6）间距d₂= (0.4-0.8)m，

帮孔间距选取 (0.5～1.0)m，帮孔距巷道轮廓线选取(0.1～0.2)m；采用光面爆破时在顶孔、帮孔各增一个孔，不偶合装药，或采用低威力炸药、小药卷，装药量为0.1-0.5kg/m,孔间距d₃=0.6m，底孔间距d₄=0.5m，从而达到光面爆破效果。

[5] 单位炸药消耗量的选取

单位炸药消耗量随炸药性能、岩石性质、井巷断面以及爆破参数的不同而不同，该值的大小对爆破效果、凿岩和装岩的工作量、炮孔利用率以及巷道周壁平整性和围岩稳定性等均有较大影响；单位炸药消耗量值选取偏低时，爆破后巷道断面往往达不到设计要求；而选值过高又会造成浪费，还可能因为过剩能量产生的冲击波对岩壁和设备造成破坏，从而增加巷道的维护成本；

每立方米岩体的单位炸药消耗量用普氏公式计算 ：

S=(h₂+0.198B₀)*B₀

q=1.1*K_O*(f/s)^1/2

其中：K_O—炸药爆力校正系数， K_O=525/p,p为爆力取300ml；

F —岩石硬度普氏系数， S—巷道断面面积 ；

h₂—从道渣面算起巷道墙高，  B₀—巷道净宽度。

[6] 每孔装药量 

掏槽孔最重要，而且爆破条件最差，应分配较多的药量，设定为q， 辅助孔药量次之为0.8q，底孔分配药量为0.7q ，帮孔及顶孔药量分配较少为0.6q 。

[7] 炮孔堵塞

爆破作业严格按照国家安全规范进行装药、堵塞、填药后，炮泥封口,封口长度不小于200mm。

[8] 起爆网路

采用微差毫秒爆破技术，炮孔内装填带毫秒导爆管雷管的炸药卷。起爆顺序为掏槽孔―-辅助孔―-周边孔，每类炮孔再分组按顺序起爆，五个掏槽孔用2、4段毫秒延期雷管；四个辅助孔用6、8段毫秒延期雷管；四个周边孔用10段毫秒延期雷管；三个顶孔（8）用12段毫秒延期雷管；五个底孔用14、16段毫秒延期雷管。利用掏槽孔先期起爆所形成的自由面，一次起爆炮孔数少，除能够充分利用自由面之外，还能减弱震动、空气冲击波的强度和噪声。

将装药掏槽孔、辅助孔一共九个孔，孔内各放一发毫秒导爆管雷管并为一束，连接一发瞬发电雷管；12个周边孔各放一发毫秒导爆管雷管也并为一束，连接一发瞬发电雷管，然后两发瞬发电雷管并联到起爆器上，用起爆器起爆孔外瞬发电雷管，然后电雷管起爆孔内毫秒导爆管雷管。

所述各掏槽孔孔间距控制在8-15cm，同时控制起爆顺序：首先起爆竖向的龟裂掏槽孔形成一条龟裂缝，然后再起爆双耳掏槽孔，形成一个以十字架为中心的棱形槽腔。   

采用微差毫秒爆破技术，起爆顺序一般为掏槽孔―辅助孔―周边孔，每类炮孔再分组按顺序起爆，利用掏槽孔先期起爆所形成的自由面，一次起爆炮孔数少，除能够充分利用自由面之外，还能减弱震动、空气冲击波的强度和噪声。

本发明的有益效果是： 针对江西岿美山钨矿中硬以上矿岩掘进掏槽开槽难的问题，采用双耳龟裂掏槽法，装药掏槽孔之间增加了作为自由面的空孔，采用毫秒微差爆破技术，既能顺利掏槽，又能较大程度地提高炮孔利用率及每个作业循环进尺、缩短工期，节约每米炸药消耗量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的掏槽孔布置示意图。

图2是图1的A-A剖视图（掏槽孔部分）。

图3是掘进作业面炮孔分布示意图。

图4是单个炮孔装药示意图。

具体实施方式

实施例1如图1-4所示：江西岿美山钨矿中硬以上矿岩的平巷掘进掏槽方法及爆破主要参数，采用双耳龟裂掏槽方式布置炮孔，九个掏槽炮孔垂直于直立的作业面，沿作业面中心偏下20cm的十字架布置，其中十字架的中心炮孔1和四个端头炮孔2为装药孔，中心炮孔1与四个端头炮孔2之间为空孔3,孔间距为10cm。

平巷掘进爆破主要参数包括炮孔直径、炮孔深度、炮孔间距、炮孔数目和单位炸药消耗量；

[1] 炮孔直径：炮孔直径影响凿岩生产率、孔数、单位炸药消耗量和巷道周壁平整度，炮孔直径以及相应炸药管直径的增大，使炸药能量相对集中，爆速和爆炸稳定性都相应的提高；但是，过大的炮孔直径将导致凿岩速度的降低，并影响岩石破碎质量、巷道周壁平整度和围岩稳固性；采用YT-28型风动式凿岩机配用带一字型钻头的钎头钻凿直径为42 mm的爆破孔，采用硝铵炸药，药管长度200mm,直径32mm，填药方式为非完全耦合，不耦合系数?=42/32=1.3。

[2] 炮孔深度  

炮孔深度是指炮孔底到工作面的垂直距离，为了实现快速掘进，在提高掘进机械化程度和改善工作组织的前提下，应力求加大孔深和增加循环次数，在目前我国技术装备条件下，无轨平巷的炮孔深度L=1.5～2.5m，掏槽炮孔深度L₁=（L+0.2）m。

[3] 炮孔数目

  炮孔数目主要同巷道断面、岩石性质和炸药性能等因素有关，炮孔数过少将造成大块岩渣过多，不利于高效率装岩；反之，炮孔数过多则会使凿岩工作量增大，炮孔数目按下列公式计算：

巷道断面面积   S=(h₂+0.198B₀)*B₀

=(1.54+0.198*2.6)*2.6=5.34㎡

炮孔数目       N=3.3(f*S²)^1/3=3.3(12*5.34*5.34 ) ^1/3=23.1个；

经试爆取25个炮孔，其中21个装药孔，

h₂—从道渣面算起巷道墙高B₀—巷道净宽、f—岩石硬度普氏系数。

[4] 孔间距的选取

掏槽孔的孔间距d₁= (0.08-0.15)m，

辅助孔6的间距d₂= (0.4-0.8)m，经试爆d₂取0.4 m,

帮孔5的间距选取 (0.5～1.0)m，帮孔5距巷道轮廓线选取(0.1～0.2)m；采用光面爆破时在顶孔8、帮孔5各增一个孔，不偶合装药，装药量为0.1-0.5kg/m,孔间距d₃=0.6m，底孔7的间距d₄=0.5m，从而达到光面爆破效果。

 [5] 单位炸药消耗量的选取

单位炸药消耗量随炸药性能、岩石性质、井巷断面以及爆破参数的不同而不同，该值的大小对爆破效果、凿岩和装岩的工作量、炮孔利用率以及巷道周壁平整性和围岩稳定性等均有较大影响；单位炸药消耗量值选取偏低时，爆破后巷道断面往往达不到设计要求；而选值过高又会造成浪费，还可能因为过剩能量产生的冲击波对岩壁和设备造成破坏，从而增加巷道的维护成本；

每立方米岩体的单位炸药消耗量用普氏公式计算 ：

S=(h₂+0.198B₀)*B₀=(1.54+0.198*2.6)*2.6 =5.34m²

q=1.1*K_O*(f/s)^1/2

= 1.1*(525/300)*(12/5.34) ^1/2=2.8875kg/m3

其中：K_O—炸药爆力校正系数，K_O=525/p,p为爆力取300ml；

f—岩石硬度普氏系数；     S—巷道断面面积 ；

h₂—从道渣面算起巷道墙高。

 [6] 每孔装药量 

装药掏槽孔最重要，而且爆破条件最差，应分配较多的药量， 辅助孔、底孔药量次之，帮孔及顶孔药量分配较少。如下表所示；

孔号类型装药量（kg）药卷（节） 备注1#掏槽孔1.50102 2#掏槽孔00 空孔3#掏槽孔00 空孔4#掏槽孔1.5102 5#掏槽孔1.5102 6#掏槽孔00 空孔7#掏槽孔00 空孔8#掏槽孔1.5104 9#掏槽孔1.5104 10#辅助孔1.286 11#辅助孔1.286 12#辅助孔1.288 13#辅助孔1.288 14#帮孔0.9610 15#帮孔0.9610 16#帮孔0.9610 17#帮孔0.9610 18#顶孔0.9612 19#顶孔0.9612 20#顶孔0.9612 21#底孔1.20816 22#底孔1.05714 23#底孔1.05714 24#底孔1.05714 25#底孔1.20816 合计 24.15161  

[7] 炮孔堵塞

爆破作业严格按照国家安全规范进行装药、堵塞、填药后，用炮泥11封口,封口长度不小于200mm。

[8] 起爆网路

采用微差毫秒爆破技术，炮孔内装填带毫秒导爆管雷管10的炸药卷9。起爆顺序为掏槽孔―-辅助孔―-周边孔，每类炮孔再分组按顺序起爆，五个掏槽孔用2、4段毫秒延期雷管；四个辅助孔用6、8段毫秒延期雷管；四个周边孔用10段毫秒延期雷管；三个顶孔8用12段毫秒延期雷管；五个底孔7用14、16段毫秒延期雷管。利用掏槽孔先期起爆所形成的自由面，一次起爆炮孔数少，除能够充分利用自由面之外，还能减弱震动、空气冲击波的强度和噪声。

将装药掏槽孔、辅助孔一共九个孔，孔内各放一发毫秒导爆管雷管10并为一束，连接一发瞬发电雷管；12个周边孔各放一发毫秒导爆管雷管也并为一束，连接一发瞬发电雷管，然后两发瞬发电雷管并联到起爆器上，用起爆器起爆孔外瞬发电雷管，然后电雷管起爆孔内毫秒导爆管雷管10。

双耳龟裂掏槽法与桶形掏槽法主要技术经济指标比较：

类别            项目桶形掏槽法双耳龟裂掏槽法备注炮孔利用率（%）77.392.5 每循环进尺（m）1.71.85 单位炸药消耗量(kg/m³)3.3052.445 每米炸药消耗量(kg/m)17.6513.34 每循环炮眼总长度(m)46.251.8 

从表中可以看出，除每循环炮眼总长度外，其他各指标参数双耳龟裂掏槽法明显优于桶形掏槽法。