小循环中深孔爆破在小断面巷道中的应用

内容摘要:针对传统炮掘在全岩巷道中循环进尺低的特点,结合井亭实业公司的实际采掘情况,应用现有的技术手段,提出了在小断面巷道掘进中利用小循环中深孔爆破技术的想法,即增加了单头掘进的循环进尺,又节省了每米材料消耗,取得了极好的效果。

关键词:中深孔爆破;小断面;应用

中图分类号:TD235.3

文献标识码:A

理论上中深孔爆破是指掏槽深度大=P2.5m,由于巷道断面较小,无法完成理论上的掏槽深度,所以我们采用小循环中深孔掏槽,达到了试验前的预想效果。同时,通过进一步研究掏槽眼的装药,找出其不同掏槽深度的合理装药量,从而降低了材料浪费。这样不但提高了单进和效率,而且也降低了爆破材料消耗和工时费用,取得了很好的经济效益。

一、巷道掘进生产条件

井亭实业公司试验巷道为34采区的34-1轨道上山和-105北大巷,铺设单轨。34-1轨道上山巷道的断面形状为半圆拱,巷道宽度为2200mm,巷道高度为2200mm,净断面积为460m2。围岩为砂页岩、砂泥岩,普氏硬度系数f=4-5;-105北大巷巷道断面为三心拱形,巷道宽度2400mm,高度2300mm,净断面积5.47m2,巷道围岩为火层岩和焦,普氏硬度系数f=6-7。

巷道采用光爆施工,锚喷支护,循环进尺为1.4-1.7m。迎头施工采用2部ZY-24型风钻打跟,配长度1.0-2.2m几种不同规格的六角钢钎,设￠32mm、￠42mm两种钻头。使用￠35ram(200g)、￠27ram(100g)两种标准乳化炸药,煤矿许用毫秒延期电雷管。-105北大巷和34-1轨道上山采用四六制循环作业方式,三班生产,一班检修。

二、双层楔形掏槽参数的确定

(一)层数确定

中深孔爆破中,由于一次循环进尺高,其掏槽效果决定爆破效果的好坏。但采用一层掏槽无法掏槽到底,必须用多层掏槽才能达到较好地掏槽效果。现场经过较长时间的摸索,对掏槽层数问题做了深入细致的研究,得出一般性的结论是:对于2m-3m的深度用2.3层掏槽即可达到较好地掏槽效果。但具体要几层则要根据现场围岩情况而定。对于34-1迎头围岩普氏硬度系数f=4-5和-105北大巷迎头围岩普氏硬度系数的f=6-7情况下,掏槽深度为2m,需2层掏槽。

(二)眼距

眼距一般是根据掏槽眼的层数及掏槽深度确定。当掏槽深度2m,需2层掏槽。第一层布置4个眼,水平宽度1000mm,上下宽度400mm;第二层布置6个眼,水平宽度1300mm,上下宽度300mm。

(三)掏槽眼深度的确定及布置

双层掏槽时,每层掏槽眼的布置深度合理程度对掏槽效果起着重要作用。由于我矿巷道为小断面,无法采用真正意义上的中深孔掏槽,根据我们现场无数次的试验比较,得出下列合理地掏槽眼布置深度:34-1轨道上山中第一层4个内掏槽,掏槽眼深度为1.5m,第二层6个外掏槽,掏槽眼深度为2.0m;-105北大巷中掏槽眼个数相同,但是掏槽眼第一层1.3m,第二层1.8m(巷道围岩的岩性决定掏槽眼深度和循环进尺)。这样不仅满足了我们所要求的增加单次循环进尺的目的,而且减少了打眼所用的时间。掏槽的角度为第一层74.6°,第二层75.37°。每层眼底保持200mm左右的距离。

(四)炮眼直径

炮眼直径的大小决定了掏槽眼装药量的多少。根据现场应用情况,为增大初始掏槽威力,增加自由面,保证起爆的掏槽效果,一般是掏槽眼用￠42mm钻头打眼,炸药用35mm的乳化炸药。

而辅助眼、托眼、底眼、周边眼则用￠32m的钻头打眼,炸药用￠27mm的乳化炸药。

(五)掏槽眼药量加大的研究

单孔每米装药量时,随掏槽眼深度的加大,要求装药量也要相应的加大。否则,就无法达到相应的掏槽效果。

1.当岩石普氏硬度系数f=4-5时,不同掏槽深度的装药量,如表1。

2.当岩石普氏硬度系数f=6-7时,不同掏槽深度的装药量如表2。

(六)雷管的选用及起爆顺序

采用双层楔形掏槽时,爆破雷管的选用很重要。我们爆破采用分次起爆的方式。一般是第一层用一段雷管,第二层用三段雷管;并且两层掏槽和托眼、底眼一次起爆。辅助眼和周边眼第二次起爆,同时达到光面爆破的效果。

(七)合理利用作业时间

由于采用小循环中深孔爆破,导致打眼时间要远远超过传统掘进打眼所用的时间,这将会造成在规定的时间内无法完成当班的工作量,针对该情况,我们制定了相应的措施来保证我们工作的顺利进行,具体措施为:

1.迎头打眼与后路耙矸平行作业,即爆破后先将迎头矸石耙放到距迎头6m处,打眼工回到迎头继续打眼,边打眼后路边耙装。

2.改进耙装机,加长耙装槽,由以前的一次装一车改为现在的一次装两车,从而节省了耙装时间。

三、效果评价

(一)单位雷管及炸药消耗量下降

34-1轨道上山我们原来采用的是小循环多循环的施工方式,原来一次循环装药量为12kg、雷管48发,进尺为0.8m,则消耗量为炸药15kg/m、雷管60发/m。采用中深孔爆破以后每循环装量为1 7.2kg、雷管48发,进尺为1.7m,则消耗量为炸药10.12kg/m、雷管29发/m。

-105北大巷原来消耗炸药为32 5kg/m、雷管62发/m,采用中深孔爆破后,当进尺为1.4m时炸药消耗量为26.57kg/m、雷管40发/m(一次循环装药量为37.2kg,雷管56发)。

(二)炮眼利用率的提高

采用小循环双层楔形掏槽中深孔爆破时,34-1轨道上山炮眼的利用率为94.4%,-105北大巷炮眼的利用率为87.5%。

(三)爆破效果表

四、注意事项

(一)爆破方向的问题

小循环中深孔爆破分为正向爆破和反向爆破。采用正向爆破时,在两次起爆的情况下容易把周边眼的雷管带飞,成为安全隐患;再有眼底炸药起爆不完全,炮眼利用率低。经过现场试验比较,反向爆破可以克服上述缺点,使爆破达到预想效果,但是却需要加工长脚线雷管。

(二)掏槽次数的问题

采用小循环中深孔爆破时,一次掏槽量较大,分两次起爆掏槽眼要容易的多。但是考虑到每层掏槽跟之间的距离比较近,容易破外外层掏槽眼。因此我们在一次起爆掏槽的前提下合理利用毫秒延期雷管的段数来解决这个问题,具体方法是将第一层掏槽眼用一段雷管,第二层掏槽眼用三段雷管,托眼和底眼用五段雷管。

(三)打掏槽眼的步骤问题

由于我们掘进的巷道为小断面巷道,毛宽仅为2260mm,而且外掏槽的间距为1 300mm,所以从外掏槽眼到两帮的距离只剩余480mm,致使我们在打眼过程中使用2-2.2m的钎子在掏槽角

度为75。的情况下无法插入。为此我们采用长短钎配合掏槽的方式,即先用1m的短钎掏槽,然后在用2-2.2m的长钎套,从而使掏槽达到预期深度。

五、效益分析

(一)经济效益

1.提高掘进效率。

由于小循环中深孔爆破的炮眼利用率高,34-1轨道上山每班循环进尺可达到1.7m,而采用传统的小循环爆破循环进尺为0.8m,从而使每班提高0.9m进尺。则每年(按300天,每天三班生产计算)单头掘进进尺为1530m,比传统爆破的每年720m提高了810m。

-105北大巷每班循环进尺可达到1.4m,而采用传统的小循环爆破最多只能达到0.8m,从而每班提高0.6m进尺。则每年(按300天,每天三班生产计算)单头掘进进尺为1260m,比传统爆破的每年720m提高了540m。

2.降低消耗费用

由34-1轨道上山的巷道计算,采用小循环中深孔爆破比传统爆破每米减少雷管31发。按雷管1.27元/发计,则每米减少雷管消耗39.37元。炸药每米减少4.88kg,按炸药5.3元/kg计,则每米减少炸药消耗25.86元。以上两项合计,采用中深孔爆破比传统爆破技术每米巷道减少费用65.23元,再加上每米节省的电费和设备损耗费用6元,则每米进尺节约费用共计71.23元。根据集团公司下达的8500m进尺任务在岩石普氏硬度系数f=4-5的情况下计算每年节约炸药雷管60.55万元。

由-105北大巷计算,采用小循环中深孔爆破比传统爆破每米减少雷管22发。按雷管1.27元/发计,则每米减少雷管消耗27.94元。炸药每米减少5.93kg,按炸药5.3元/kg计,则每米减少炸药消耗31.43元。以上两项合计,采用中深孔爆破比传统爆破技术每米巷道减少费用59.37元,再加上节省的电费和设备损耗费用6元,则每米进尺节约费用共计65.37元。根据集团公司下达的8500m进尺任务在岩石普氏硬度系数f=6-7的情况下计算每年节约炸药雷管55.5645万元。

(二)社会效益

1.加快施工进度,有利于矿井生产接续。

生产接续是每个生产矿井现场存在的实际问题,尤其是在接续时间紧张的情况下,采用小循环中深孔爆破技术。能大大提高掘进速度,从而能缓和生产接续的紧张程度。

2.提高了工人的劳动积极性。

采用小循环中深孔爆破技术,减少了单位进尺的工时消耗,劳动效率明显提高。从而提高了工人的经济收入,调动了工人的积极性。