一种坚硬岩巷道中深孔混合楔形切缝药包定向断裂掏槽爆破方法

摘要

本发明公开了一种坚硬岩巷道中深孔混合楔形切缝药包定向断裂掏槽爆破方法，它通过在掘进工作面中间偏下布置3～4对垂直楔形掏槽孔，垂直楔形掏槽孔包含镜像设置的一级掏槽孔和设置在其两侧的二级掏槽孔，所述的一级掏槽孔由三个并排排列的炮孔组成，所述的二级掏槽孔由四个并排排列的炮孔组成，所述一级掏槽孔的中部开设有1～2个直孔，所述一级掏槽孔中每相邻的两个炮孔之间的孔距为800～1000mm。本发明可以充分利用切缝药包定向断裂爆破的优势，增大一级掏槽孔的孔口距和排距，减少炮孔数量，降低炸药单耗，有效控制掏槽爆破对巷道围岩的扰动损伤，确保巷道围岩原有的强度和稳定性，为后期巷道支护和运营过程中的维修维护工作提供有利条件。

说明书

技术领域

本发明涉及一种巷道中深孔楔形掏槽爆破方法，特别是涉及一种坚硬岩 (f＝10～16)巷道中深孔混合楔形切缝药包定向断裂掏槽爆破方法。

背景技术

我国煤炭资源丰富，分布地域广阔，且以地下开采为主，国有重点煤矿每 年仅岩巷掘进工程量在2000Km以上，钻爆法依然是目前巷道掘进施工的首选。 中深孔爆破可减少辅助作业时间，提高单循环进尺，大量节省爆破器材，加快 巷道爆破掘进速度和获得较好的经济效益，被认为是加快掘进速度最有效的技 术手段之一，成为目前岩巷掘进爆破的发展方向。

同时，在巷道掘进爆破中，掏槽爆破一直是一项关键的爆破技术，掏槽爆 破成功与否，直接决定着爆破掘进的效果，掏槽孔爆破后槽腔深度基本决定了 巷道的循环掘进进尺。现阶段掏槽爆破技术已经比较成熟，主要有锥形掏槽、 平行龟裂掏槽、楔形掏槽、角柱式掏槽、螺旋式掏槽、大孔掏槽和漏斗形掏槽 等形式，但从应用情况来看，楔形掏槽爆破是应用最广泛的形式。

对于坚硬岩(f＝10～16)巷道，楔形掏槽爆破主要有三级楔形掏槽和二级 楔形掏槽爆破两种形式，即在工作面布置两列3～4对对称斜孔，倾角65°～80 °，一阶掏槽孔孔口距800mm～1000mm，孔低间距200mm～300mm，上下排炮孔 间距300mm～350mm，孔内连续装药，坚硬岩巷道中深孔爆破时掏槽爆破炸药单 耗3.2Kg/m³～4.0Kg/m³。

但由于坚硬岩(f＝10～16)巷道爆破难度大，尤其是掏槽爆破的炸药消耗 量大，对巷道围岩扰动损伤大，巷道运营阶段维护维和修费用高；同时掏槽炮 炮孔数量多，钻孔工作量大；且炮孔利用率普遍较低，只能达到50％左右；爆落 岩石大块率高，过度破碎岩块率也较高，装岩运输效率低；从而使得整个巷道 爆破掘进循环时间延长，严重影响施工进度。尤其是随着综采综放技术的应用 和高产高效矿井建设的迅猛发展，采掘矛盾在煤矿建设和生产中日益凸显，因 此，提高巷道掘进速度以适应新时期矿井发展的需要便成为相当现实而重要的 问题。

发明内容

本发明目的是提供一种能够降低掏槽孔炸药单耗，减小掏槽爆破对周围围 岩扰动损伤，提高炮孔利用率和巷道掘进速度的坚硬岩(f＝10～16)巷道切缝 药包定向断裂中深孔楔形掏槽爆破方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：在掘进工作面中间偏下布置3～ 4对垂直楔形掏槽孔，垂直楔形掏槽孔包含镜像设置的一级掏槽孔1和设置在其 两侧的二级掏槽孔2，所述的一级掏槽孔1由三个并排排列的炮孔组成，所述的 二级掏槽孔2由四个并排排列的炮孔组成，所述一级掏槽孔1的中部开设有1～ 2个直孔3，所述一级掏槽孔1中每相邻的两个炮孔之间的孔距为800～1000mm， 所述二级掏槽孔2中每相邻的两个炮孔之间的孔距为300～400mm，当布置两个 直孔3时，所述直孔3之间的孔距为300～500mm，所述一级掏槽孔1之间的距 离为800～1000mm，所述二级掏槽孔2之间的距离为1200～1400mm，所述的二 级掏槽孔2采用耦合连续装药，所述的直孔3孔底装药，所述一级掏槽孔1中 炮孔的倾角为65°～80°，所述二级掏槽孔2中炮孔的倾角为70°～80°，所 述一级掏槽孔1的垂直深度为1300～1500mm，所述二级掏槽孔2的垂直深度为 2500～2700mm，所述直孔3的垂直深度为2600～2800mm。

所述的一级掏槽孔1从内向外依次填充有管4、药卷5和黄土炮泥6，所述 的黄土炮泥6中填充有水炮泥7，所述管4的外圆面上轴向开设有切缝8，该切 缝8的两端止于靠近管4端部的附近。

所述的管4由PVC管或双抗管加工制作而成。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

(1)可以充分利用切缝药包定向断裂爆破的优势，增大一级掏槽孔的孔口 距和排距，减少炮孔数量，降低炸药单耗，有效控制掏槽爆破对巷道围岩的扰 动损伤，确保巷道围岩原有的强度和稳定性，为后期巷道支护和运营过程中的 维修维护工作提供有利条件；

(2)一级掏槽孔采用切缝药包定向断裂爆破技术，保证了一级楔形体的顺 利形成和脱离原位，为二级掏槽孔和中间直孔爆破创造自由面，确保了槽腔的 深度和体积，为后期崩落孔和周边空开创良好的自由空间，可以确保巷道循环 进尺，大大提高巷道爆破掘进施工速度；

(3)可适用于巷道各种围岩条件，特别适用于巷道围岩为坚硬岩、且围岩 对爆破扰动损伤控制要求高或者巷道周边环境条件复杂的巷道爆破掘进施工；

(4)工程施工难度和造价适中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。

图1是本发明中各个炮孔的布置图；

图2是本发明中各个炮孔的立面图；

图3是本发明中一级掏槽孔的装药结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述。

实施例1

在掘进工作面中间偏下布置3～4对垂直楔形掏槽孔，每对垂直楔形掏槽孔 包含镜像设置的一级掏槽孔1和设置在其两侧的二级掏槽孔2，所述的一级掏槽 孔1由三个并排排列的炮孔组成，所述的二级掏槽孔2由四个并排排列的炮孔 组成，所述一级掏槽孔1的中部开设有1～2个直孔3，所述一级掏槽孔1中每 相邻的两个炮孔之间的孔距为800～1000mm，所述二级掏槽孔2中每相邻的两个 炮孔之间的孔距为300～400mm，当布置两个直孔3时，所述直孔3之间的孔距 为300～500mm，所述一级掏槽孔1之间的距离为800～1000mm，所述二级掏槽 孔2之间的距离为1200～1400mm，所述的二级掏槽孔2采用耦合连续装药，所 述的直孔3孔底装药，所述一级掏槽孔1中炮孔的倾角为70°～80°，所述二 级掏槽孔2中炮孔的倾角为75°～85°，所述一级掏槽孔1的垂直深度为1300～ 1500mm，所述二级掏槽孔2的垂直深度为2500～2700mm，所述直孔3的垂直深 度为2600～2800mm。

所述的一级掏槽孔1从内向外依次填充有管4、药卷5和黄土炮泥6，所述 的黄土炮泥6中填充有水炮泥7，所述管4的外圆面上轴向开设有切缝8，该切 缝8的两端止于靠近管4端部的附近。

所述的管4由PVC管或双抗管加工制作而成。

实施例2

在掘进工作面中间偏下布置3～4对垂直楔形掏槽孔，每对垂直楔形掏槽孔 包含镜像设置的一级掏槽孔1和设置在其两侧的二级掏槽孔2，所述的一级掏槽 孔1由三个并排排列的炮孔组成，所述的二级掏槽孔2由四个并排排列的炮孔 组成，所述一级掏槽孔1的中部开设有2个直孔3，所述一级掏槽孔1中每相邻 的两个炮孔之间的孔距为800～1000mm，所述二级掏槽孔2中每相邻的两个炮孔 之间的孔距为300～400mm，所述直孔3之间的孔距为300～500mm，所述一级掏 槽孔1之间的距离为800～1000mm，所述二级掏槽孔2之间的距离为1200～ 1400mm，所述的二级掏槽孔2采用耦合连续装药，所述的直孔3孔底装药，所 述一级掏槽孔1中炮孔的倾角为70°～80°，所述二级掏槽孔2中炮孔的倾角 为75°～85°，所述一级掏槽孔1的垂直深度为1300～1500mm，所述二级掏槽 孔2的垂直深度为2500～2700mm。

每个一级掏槽孔1中的炮孔内放入管4，管4的材质可以根据实际使用条件 选择PVC管或防静电和阻燃性能较佳的双抗管，切缝8宽度0.3mm～0.5mm，切 缝8沿管4的轴向开设，其两端止于距离切缝管两端的50mm～100mm处，切缝8 沿一级掏槽孔1中炮孔的连心线方向对称布置，其中位于上下两端的炮孔中的 管4的切缝8垂直开设，如果掏槽槽腔体积较大的，管4可在两条相互垂直的 两条切缝8之间开设第三条切缝8，以保证一级掏槽孔1在爆破一级楔形体a的 破碎块度。以确保一级掏槽孔1起爆后，将一级楔形体a和二级楔形体b分开 并脱离原位，为二级掏槽孔2和中间直孔3创造自由面。

二级掏槽孔2装药均采用耦合连续装药，在无瓦斯和煤尘爆炸危险工作面 或者采取了相应安全措施的有瓦斯煤尘爆炸危险工作面二级掏槽孔6可采用反 向起爆，以提高炸药能量利用率，改善掏槽爆破效果。

一级掏槽孔1炸药单耗2.0Kg/m³，二级掏槽孔2炸药单耗2.5Kg/m³～ 3.0Kg/m³；或一级掏槽孔1线装药系数0.6，线装药密度0.7Kg/m；二级掏槽 孔2线装药系数0.7，线装药密度0.9Kg/m。

在垂直楔形掏槽孔的中心布置2个直孔3，直孔3的孔深较二级掏槽孔2的 垂直深度深100mm，直孔3只在孔底装药，用以客服深孔底部岩石的夹制作用、 增强槽腔内岩石的破碎和运动，一般装药0.3Kg～0.4Kg。

一级掏槽孔1与二级掏槽孔2爆破掏槽孔采用毫秒微差起爆，一级掏槽孔1 首先起爆，二级掏槽孔2和直孔3随后起爆。

垂直楔形掏槽孔布置后，布置崩落孔和周边孔，然后各炮孔装药、连线、 毫秒微差起爆。

对比例1

某矿的一条平巷采用钻爆法掘进施工，开挖断面为直墙半圆拱形，断面宽 4700mm，边墙高1500mm，拱部开挖高度2450mm，开挖断面面积15.72m²。巷道 以坚硬细砂岩、灰岩为主，岩石普氏系数f＝11～14；气腿式风动凿岩机钻孔； 二级煤矿许用乳化炸药，药卷直径32mm，药卷质量200g，爆速≥3000m/s，猛 度≥10mm，作功能力≥220mL，殉爆距离≥20mm。

巷道原来采用全断面短进尺爆破方案，随着采掘矛盾的日益突出，探索实 施全断面中深孔爆破方案，采用二级垂直楔形掏槽爆破，炮孔垂直深度2200mm， 掏槽孔炸药单耗4.8Kg/m³，爆破后槽腔深度1400mm～1600mm，炮孔利用率63％～ 72％，循环进尺为1200mm～1400mm，炮孔利用率仅为60％～70％。严重影响巷道掘 进施工进度。同时循环总药量过大，尤其是掏槽爆破药量大，使得爆破施工对 周围围岩的扰动损伤过大，严重影响巷道围岩稳定性和强度，增加了巷道维修 和维护费用。

为改善该巷道全断面中深孔爆破效果，提高掘进速度，创造性的使用本具 体实施方式中的实施例中的坚硬岩巷道中深孔混合楔形切缝药包定向断裂掏槽 爆破技术：

(1)垂直楔形掏槽孔的布置

掘进炮孔深度2000mm，垂直楔形掏槽孔布置在掘进工作面的中间偏下处， 一级掏槽孔1和二级掏槽孔2的倾角分别77°和79°，一级掏槽孔1的垂直深 度为1300mm，二级掏槽孔2的垂直深度为2200mm，在槽腔中心布置两个深度为 2300mm的直孔3；一级掏槽孔1中每相邻的两个炮孔之间的孔距为900mm，以充 分利用掘进工作面的自由空间，二级掏槽孔2中每相邻的两个炮孔之间的孔距 为1400mm；一级掏槽孔1之间的距离为900mm，以充分利用掘进工作面的自由 空间，二级掏槽孔2之间的距离为1400mm；如图3所示，一级掏槽孔1的底部 放入有500mm长的管4，切缝8宽度4mm，其距离两端头50mm，然后依次填入药 卷5、黄土炮泥6和水炮泥7。

(2)掏槽孔单孔药量

一级掏槽孔1线装药系数为0.7，线装药密度为0.6Kg/m，则单孔药量为 0.5Kg；二级掏槽孔2线装药系数为0.75，线装药密度为0.8Kg/m，则单孔药量 为1.3Kg；中间直孔3只在底部装药0.3Kg。

(3)起爆网路

一级掏槽孔1和二级掏槽孔2采用毫秒微差起爆，一级掏槽孔1首先起爆， 二级掏槽孔2和直孔3随后起爆。一级掏槽孔1内的装药爆炸后首先在一级楔 形体a底部形成裂缝，使一级楔形体a与二级楔形体b分离，确保在二级掏槽 孔2和直孔1内的装药爆炸后能够顺利将一级掏槽孔1抛出形成掏槽槽腔。为 后期成形孔创造良好的膨胀空间，改善成形孔的爆破效果，提高炮孔利用率。

采用坚硬岩巷道中深孔混合楔形切缝药包定向断裂掏槽爆破技术后掏槽孔 炸药单耗2.2Kg/m³～2.5Kg/m³，爆破后槽腔深度1800mm～2000mm，炮孔利用 率81％～90％，循环进尺为1700mm～1840mm，炮孔利用率仅为85％～92％，大幅度 提高了巷道掘进速度，并有效降低了爆破对围岩的扰动损伤。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的 本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。