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　　目前，我國巖巷掘進爆破的特點是巷道寬度小，自由面少，巖石所受夾制作用強。而現(xiàn)場施工仍普遍存在少打眼、亂打眼、多裝藥、亂放炮的現(xiàn)象，造成的后果是炮眼利用率低，巖石碎塊拋擲遠，爆堆不集中，周邊超挖量大，成型質(zhì)量差，圍巖松動破壞嚴重，在松軟巖層中周邊很難留下半邊眼痕。不僅影響了巷道掘進的速度，增加了出矸量和支護材料消耗，也降低了巷道的穩(wěn)定性和安全性。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，我國全煤炭行業(yè)巖巷掘進的平均月進尺僅為60m左右。特別是對于f＞8～10的較為堅硬巖石，其炮眼利用率一般在60%～80%。

　　因此，如何提高爆破效率、改善爆破效果、增加進尺、保證成型，仍是巖巷掘進爆破工作中應(yīng)解決的主要課題。為此，筆者力圖從炮眼深度、掏槽爆破、光面爆破、定向斷裂控制爆破等技術(shù)問題進行分析探討，以期提出一些有益的參考。

　　2　炮眼深度

　　影響炮眼深度的因素主要有：巖石性質(zhì)、鉆眼機械、循環(huán)作業(yè)方式、炸藥威力等，在選擇炮眼深度時應(yīng)綜合考慮。

　　2.1　根據(jù)鉆眼機械確定

　　合理的炮眼深度應(yīng)與鉆眼機械相適應(yīng)，即合理的炮眼深度要保證鉆眼時有較高的鉆眼速
度。有資料表明：對于普通的氣腿式鑿巖機（如常用的7655型和YT-24型），在相同的鑿巖條件下，采用同一根釬子鉆眼，每增加1m炮眼，其鉆眼速度就下降4%～10%，且隨著鉆眼深度的增加，鉆眼速度就下降得越快。特別當炮眼深度超過3.0m時，由于釬子重量增加，使克服釬子彈性變形的沖擊功增大，排粉難度也增大；其次釬桿與眼壁間摩擦阻力增大，能量消耗增加；再者人工拔釬也相當困難。表1是我們在長期的生產(chǎn)實踐中以中等堅固巖石為例，使用7655型鉆機鉆眼不同鉆眼深度時的鉆眼耗時和鉆眼速度的統(tǒng)計值。由表1可見，隨著鉆眼深度的增加，鉆眼速度的衰減加快，鉆鑿3.0m的炮眼時，其鉆眼速度僅有眼深0.5m時的31%。因此，使用普通氣腿式鑿巖機，炮眼深度宜控制在2.5m以內(nèi)。當然，如若采用鑿巖臺車配備重型導(dǎo)軌式鑿巖機（如YGZ-70型），因其有較大的軸推力和較強的扭矩，故能克服氣腿式鑿巖機的上述缺點，可不換釬子一次推進行程3.5～4.0m，對巷道掘進中深孔爆破非常有利。��

　　2.2　根據(jù)循環(huán)作業(yè)方式確定

　　合理的炮眼深度應(yīng)與循環(huán)作業(yè)方式想適應(yīng)，即合理的炮眼深度應(yīng)能保證每班或圓班完成
整循環(huán)，保證實現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)，這樣，每班工作任務(wù)明確，便于組織和管理，配合錨噴支
護及其掘支作業(yè)方式，在合理的炮眼深度內(nèi)，力爭達到一班多循環(huán)或中深孔爆破一班一循環(huán)
。��

　　表1　不同眼深時的鉆眼速度的實測值�ィ�略）

　　2.3　根據(jù)單位工時消耗確定

　　據(jù)我們長期研究和現(xiàn)場經(jīng)驗，當炮眼深度變化時，各主要工序，如鉆眼爆破（包括鉆眼
、裝藥、聯(lián)線、放炮等）、裝運巖石、臨時支護和永久支護、鋪設(shè)軌道等，其純的單位工時
消耗量基本保持不變，但各種轉(zhuǎn)換工序和各種輔助工序，如交接班、鉆眼準備、工作面清整
、放炮前撤人撤物、通風(fēng)排煙、安全檢查等的單位工時消耗量卻隨著炮眼深度的增加而明顯
減少。圖1是輔助工時�玹��(min)消耗隨炮眼深度�獿��(m)的變化關(guān)系。��
除此以外，在確定炮眼深度時，還需考慮巷道斷面的大小、巖石的堅硬程度、所用炸藥的爆
炸威力等。巷道斷面小、巖石堅固性高、炮眼底部巖石夾制作用強，掏槽難度就大；裝藥直
徑大、爆炸威力高，就能獲得較高的掏槽效果。

　　圖1　工時消耗變化示意�ィ�略）

　　3　掏槽爆破

　　決定掘進進尺的關(guān)鍵是掏槽爆破。要提高炮眼利用率，就應(yīng)首先選擇合理的掏槽形式和掏槽參數(shù)。

　　3.1　掏槽形式

　　在目前淺眼多循環(huán)的巷道掘進爆破中，最常用的掏槽形式是垂直楔形掏槽。而中深孔爆
破時垂直楔形掏槽的應(yīng)用就受到了巷道斷面寬度的限制，多采用直眼掏槽。直眼掏槽的形式
有多種，較為常見的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等多種。各種掏槽形式的共同特點是
利用數(shù)量不等的平行空眼作為首爆裝藥眼的輔助自由面和破碎巖石的膨脹補償空間。

　　目前較為有效的中深孔爆破直眼掏槽方式是階段直眼掏槽和孔內(nèi)分段直眼掏槽。前者是將掏槽眼深度分成若干段（多為兩段）不同掏槽眼的眼底位于不同的平面上，按由淺入深的順序分階段進行掏槽。后者則是在掏槽裝藥炮眼內(nèi)實施上下兩分段，分段裝藥間以一定長度的炮泥相隔，由外向內(nèi)順序起爆。��

　　兩種直眼掏槽方式的掏槽機理是一樣的，前分段掏槽（或上分段裝藥）爆破后，在應(yīng)力
波和爆轟氣體的綜合作用下，槽腔內(nèi)巖石被破碎并向工作面方向推移，形成漏斗形槽腔，為
后分段掏槽（或下分段裝藥）創(chuàng)造了一個新自由面，并由此改變了深部巖石所受的夾制作用
，使其強度降低，有利于巖石的爆破破碎和運動。同時還造成下分段巖石中的殘余應(yīng)力和大
量的爆生裂隙以增強巖石的破碎。分段間裝藥微差起爆，也改善了炸藥爆炸能量與巖石破碎
的匹配關(guān)系，使更多的能量用于巖石破裂破碎和更少的能量用于碎塊的拋擲。研究結(jié)果表明

　　這兩種掏槽方式可增大槽腔體積，提高掏槽深度，拋擲作用小，爆堆集中，利于裝巖。對于堅固性較高（f>8～10）的堅硬巖石，當巷道斷面較大時，除采用以上兩種分段直
眼掏槽外，直眼和斜眼復(fù)合式掏槽（線形和垂直楔形、菱形和垂直楔形復(fù)合）也不失為一種
較好的掏槽方式。

　　筆者在最近淮北礦區(qū)一煤礦堅硬巖石巷道掘進爆破時就采用了這種雙楔形掏槽，該巷
道巖石為粗砂巖，整體性好，致密堅固，無層理，韌性高，極其堅硬難爆，使用單楔形掏槽
或普通角柱形直眼掏槽，2.0m的掏槽炮眼深度，爆破后炮眼利用率一般在60%以下，個別時
候僅有30%左右，而且大塊較多，嚴重影響了掘進速度和巷道成型。改用雙楔形掏槽，兩階槽眼梅花形布置，其中兩對一階掏槽，槽眼深度1.2m，傾角65°；三對二階掏槽，槽眼深度2.0m，傾角70°；另為增大槽腔內(nèi)巖石的破碎程度和改善巖石破碎塊度，在槽腔中心加打了一個與二階槽眼同深的炮眼。取得了較高的掏槽效果，爆破效率基本上在80%以上，平均達86%左右，爆破塊度也較為均勻。

　　3.2　掏槽參數(shù)

　　3.2.1　炮眼間距

　　斜眼楔形掏槽參數(shù)多由經(jīng)驗確定。筆者認為，掏槽爆破主要是利用裝藥爆炸后巖石中產(chǎn)
生的破碎破裂作用，因此對于直眼掏槽，要保證槽腔內(nèi)巖石充分破裂破壞，掏槽炮眼就應(yīng)布
置在破裂區(qū)內(nèi)，即�玜＜R�璳，a為槽孔間距，R�璌�珵槠屏褏^(qū)半徑。其值為：（略）

　　3.2.2　炮眼裝藥量

　　據(jù)掏槽爆破要求，裝藥爆后要將槽腔內(nèi)巖石充分破碎并拋出，因此，裝藥量較其它炮
孔要大，且不同種類的巖石裝藥量有變。中國礦業(yè)大學(xué)在開灤馬家溝礦進行大量的中深孔光
爆試驗后，提出如下求算直眼掏槽藥量的經(jīng)驗計算公式。（略）

　　4　光面爆破

　　較好的光面爆破效果是保證巷道成型規(guī)整、減少周邊圍巖破壞的關(guān)鍵。巖巷掘進均應(yīng)采取周邊光面爆破技術(shù)。

　　4.1　炮眼間距

　　合理的炮眼間距應(yīng)保證炮眼間貫通裂隙完全形成。綜合考慮爆炸應(yīng)力波和爆生氣體在貫
通裂隙形成過程中的作用，炮眼間距可據(jù)下式求算（略）

　　4.2　炮眼密集系數(shù)

　　根據(jù)經(jīng)驗，光面爆破炮眼密集系數(shù)多取值為：m=0.8～1.0。我們通過雙孔雙自由面爆破模型試驗，在綜合分析炮眼斷裂面的平整程度、爆破漏斗體積、炮眼利用率等指標的基礎(chǔ)上，得出在曲率較小的拱頂部分，光爆炮眼密集系數(shù)可以適當增大，但也不宜超過1.2。

　　 4.3　裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥集中度

　　較合理的光爆裝藥結(jié)構(gòu)為徑向空氣間隙不偶合和軸向軟墊層不偶合裝藥。巷道周邊光面
炮眼裝藥量通常用裝藥集中度來控制，所選裝藥集中度的大小要求爆破后在炮眼周圍的巖石
中不產(chǎn)生粉碎性破壞，并能在巖壁上留有眼痕，椐此有如下確定裝藥集中度的理論計算公式
：（略）

　　4.4　定向斷裂控制爆破

　　定向斷裂控制爆破是利用一些方法首先使炮眼眼壁某部位應(yīng)力集中而產(chǎn)生徑向裂縫，同
時避免眼壁其他部位產(chǎn)生微裂縫，隨后在爆炸應(yīng)力波和爆生氣體的共同作用下，徑向裂縫持
續(xù)發(fā)展，形成預(yù)期的斷裂面。與普通光面爆破相比，其主要的技術(shù)特點有：巷道周邊成型
質(zhì)量提高，圍巖破壞程度降低；眼距加大，周邊鉆眼工作量減少。特別是在軟巖巷道效果
更為明顯。��

　　常用的斷裂控制爆破方法有兩種，一是在炮眼壁沿縱向V形槽，當柱狀裝藥爆炸后產(chǎn)生
的應(yīng)力波首先在切槽尖端引起應(yīng)力集中而開裂，爾后爆炸氣體作用使裂縫沿切槽方向延伸，
直到相鄰炮眼貫通；二是利用特殊形狀的藥包爆炸后首先在炮眼壁的某一部位產(chǎn)生初始裂縫
，然后在爆生氣體作用下裂縫持續(xù)擴展，形成定向斷裂面。在巷道爆破中使用最多是切縫藥
包。��

　　切縫藥包定向斷裂控制爆破法是將炸藥裝在特制的外殼（多為ABS工程塑料）中，通過外殼切縫的導(dǎo)壓作用控制眼壁上裂縫生成與擴展。一般切縫管外徑38～40mm，壁厚2～4mm，切
縫寬度3～5mm，長度由炮眼深度和裝藥量來確定。表3為獲得較好爆破效果的巷道周邊切縫
藥包定向斷裂控制爆破應(yīng)用實例。

　　 表3　巷道周邊切縫藥包定向斷裂控制爆破應(yīng)用實例（略）

　　5　結(jié)束語

　　解決好巖巷中深孔光面爆破設(shè)計及施工中的若干技術(shù)問題，是保證有較高的炮眼利用率、較規(guī)整的周邊成型、較均勻的爆破塊度的技術(shù)關(guān)鍵。
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