能源技术与管理 １２６ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－９９４３．２０１３．０３．０５０ ２０１３年第３８卷第３期 Ｖ０１．３８ Ｎｏ．３ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 岩巷爆破效果分析与喷层厚度优化研究 李常玉 （大屯煤电（集团）有限责任公司生产技术部，江苏徐州２２１６１ １） ［摘要］在岩巷施工中通过尝试中深孔爆破、优化施工工艺、降低喷浆厚度等技术手段，实 现了提高循环进尺、提高破岩效果、降低材料消耗、增加矿井效益的目标。该套施工 工艺为矿区岩巷快速、安全、经济的施工发挥了重要作用。 ［关键词］光爆锚喷；工艺创新；降低喷厚；节支降耗 ［中图分类号］ＴＤ２３５．３［文献标识码］Ｂ［文章编号】１６７２－９９４３（２０１３）ｏ３＿０１２６ ３ ０引 言 锚网喷支护具有安全高效、生产成本低、劳动 强度小及掘进速度快等特点，在岩巷掘进中得到 了广泛应用。目前矿区岩巷支护方式基本上都是 适应。施工中采用中深孑Ｌ爆破并对如何提高爆破 效率、改善爆破效果、增加进尺、保证成形等课题 深入研究，在中煤大屯公司徐庄矿一７５０ ｍ皮带大 巷进行初步尝试，取得了一定的效果。 １．２爆破深度的确定 锚网喷支护，但是由于工艺、技术、操作等诸多方 中煤大屯公司矿区常用７６５５型普通气腿式 面的原因，锚网喷支护施工中还存在一些问题，如 凿岩机。在相同的凿岩条件下，采用一根钎子钻 矿区岩巷掘进效率普遍不高，炮眼深度小，单进较 眼，每增加１ Ｉｌｌ炮眼，其钻眼速度就下降４％一 低，巷道成形欠佳，表面平整度较差，混凝土喷射 １０％，当炮眼深度超过３．０ ｍ时，由于钎子重量增 材料浪费比较严重，锚杆安装质量无法检测等，直 接影响着巷道支护效果。 针对上述问题，通过深挖内部潜力，创新管 理，优化、改进施工工艺，尝试中深孔爆破、降低喷 浆厚度等技术手段，实现了提高循环进尺、提高破 岩效果、降低材料消耗、增加矿井效益的目标。 加，克服钎子弹性变形的冲击功增大，排粉难度也 增大，会经常出现卡钎现象；同时，钎杆与眼壁间 摩擦阻力增大，能耗增加。因此，炮眼深度选定在 ２．５ ｍ左右。 １．３掏槽方式确定 １ 中深孔爆破参数的分析研究与应用 １．１中深孔光面爆破 浅眼爆破时，较多采用垂直楔形掏槽；但在中 深孔爆破时，楔形掏槽的应用却受到了巷道断面 宽度的，一般采用直眼掏槽。经过综合考虑： ①掏槽形式越简单越好，雷管段数不宜过多，否则 难以实现巷道全断面一次爆破；②有较大的槽腔 表面积和较高的炮眼利用率。因此确定采用孔内 分段的直眼掏槽进行试验。 １．４直眼掏槽爆破眼布置参数及掏槽药量 掏槽爆破主要是利用炸药爆破的破裂作用， 使槽腔内的岩石充分破坏；因此，掏槽眼应布置在 锚喷支护方式必须与光面爆破技术相结合， 光面爆破是锚喷支护的基础，是实现提高单进、节 约喷浆支护材料消耗总量的前提。否则围岩受损 严重，表面裂隙增多，围岩松动圈较大，巷道轮廓 线参差不齐，易造成应力集中，喷层受到剪切破坏 而导致巷道破坏，直接影响巷道支护效果、掘进效 率、支护成本等，中煤大屯公司岩巷掘进长期以来 破裂区内。掏槽爆破眼间距为破裂半径。具体数值 为根据岩性和经验确定，根据现场岩性，确定间距 为４００ｍｍ。 直采用浅孔爆破多循环作业，该工艺在每个循 环的施工转换过程中工序重复多，相对增加了辅 一助作业时间，如放炮通风时间、工作面清理及各工 根据掏槽爆破要求，装药爆破要将槽腔内的 序准备时间等；炮眼利用率不高，循环进尺低，爆 破效果不佳，施工区队靠喷浆造型，由此造成喷浆 厚度大、材料浪费多、成本高、工效低，而且增加了 工人的劳动强度，与目前安全高效矿井建设很不 岩石充分破碎并抛出，因此，装药量较其他炮眼要 大。根据直眼掏槽药量的经验计算公式，单个掏槽 眼装药量取１．１５ ｋｇ。 掏槽眼具体装药结构如下： ２０１３年６月 Ｆｅｂ．，２０１３ 李常玉岩巷爆破效果分析与喷层厚度优化研究 １２７ 孔内分段的直眼掏槽：共施工９个爆破眼，其 中：中心布置１个空眼，余下８个眼装药。先装２ 卷药采用２段毫秒电雷管起爆，再装入２００ ｍｍ长 黄泥，与后段隔开，后段装入２卷Ｔ一３２０煤矿安全 水胶炸药，采用１段毫秒电雷管起爆。 １．５微差延迟间隔时间 目前，岩巷掘进爆破所用雷管的延迟间隔时 间为２５ ｍｓ，众多的理论分析和实践证明，岩巷掘 进中深孔爆破较为合理的延迟间隔时间为４５— ７５ ｍｓ，考虑到必须满足煤矿安全规程总延迟时间 不超过１３０ ｍｓ的要求，确定在原有１、３、５段３种 毫秒电雷管的基础上增加２、４段，１、２段用作掏 槽爆破起爆，３、４段用作辅助眼爆破起爆，５段用 作周边眼爆破起爆。 １．６采用中深孔爆破试验情况 （１）巷道基本情况。中煤大屯煤电公司徐庄矿 一７５０ ｍ西翼皮带大巷设计总工程量约５ ０００ ｍ，巷 道顶部为８煤老底砂岩，底部为泥岩。巷道断面形 状为半圆拱形，采用锚网喷加锚索支护，喷层厚度 ８０—１００ ｍｍ。巷道断面：掘进断面ｌ４．２ ｍ ，净断面 １３．２ ｍ２。巷道毛宽４．４ ｍ，净宽４．２ ｍ；中净高３．６ ｍ， 按３％０上坡掘进。 （２）原施工工艺。三掘三喷工作形式，掏槽眼 眼深１．９ ｍ、辅助眼和周边眼眼深１．７ ｍ，循环进度 １．６ ｍ，爆破效率较差时只有１．２ ｍ左右，日进 ３．５—４．８ ｍ，月进通常在７５—８０ ｍ左右。 （３）现场试验情况。２０１１年ｌ０月份在徐庄矿 掘进七队施工的一７５０ ｍ皮带大巷进行试验， 后进行上一循环支护，接着打爆破眼，使用３台凿 岩机施工。对上一循环进行支护约需１．５ ｈ，每循 环打眼时间约２．５～３ ｈ，中间倒一次矸子约１ ｈ，装 药爆破与通风１ ｈ，临时支护２０ ｍｉｎ，出迎头部分 矸子８０ ｍｉｎ，当班喷浆后收工。以后矿又多次进行 试验，职工进一步熟悉眼位、打深眼的要领后爆破 效果逐渐理想，小班进尺能达到２．２ ｍ，且巷道爆 破成形较好。在现有条件下区队平均日进６ ｍ，施 工时又对锚网喷支护工艺进行改进，降低喷浆厚 度，该队月进尺达到了１２０ ｍ。 ２喷射混凝土厚度的分析研究与应用 ２．１工程概况 中煤大屯煤电公司姚桥矿东六下山采区新建 放水巷位于东六轨道下山，总工程量约１ ００４ ｍ， 巷道坡度为３％ｏ＿１２ｆｆｌ，掘进断面ｌ３．４７ ｍ２，净断面 １２．４４ ｍ２，巷道毛宽４．４ ｍ，净宽４．２ ｍ，中净高３．４ ｍ。 施工方法采用钻爆法施工，光面爆破，锚网喷支 护，喷浆厚度原设计１５０ ｍｍ，施工时将喷厚降低 到８０～１００ｍｍ。 ２．２推行“先喷后锚”工艺。降低喷浆厚度 （１）对施工工艺进行改革，将原来的“先锚后 喷”工艺改为“先喷后锚”。将支护的着眼点由原来 重喷浆造型、轻锚杆支护转变为重锚杆支护，提高 锚杆支护质量，同时合理降低喷浆厚度，既符合了 深部采区巷道支护的技术要求，又降低了巷道喷 浆支护的生产成本。 （２）爆破后矸石出到适当高度，首先进行初 喷２０—４０ ｍｎｌ后，然后打锚杆眼并安装锚杆，随后 挂网，滞后一个小班后进行复喷，复喷厚度为 ４０—６０ ｍｍ，使成巷后金属网和钢带置于喷体之 中，以提高喷层的整体强度。复喷时，以锚杆端头 外露部分的表面能喷上一层浆作为防锈层为基 准，不必找平表面，锚杆端头有少量外露，便于对 锚杆安装质量进行监测。 （３）推行“先喷后锚”工艺，锚杆端头有少量 外露，避免了隐蔽工程。光爆质量好了，超挖现象 减少，降低喷浆厚度，喷浆时间相应减少，节省下 来的时间用于下一个循环作业。正常掘进每月进 尺９０ ｍ，推行“先喷后锚”工艺后该队每月平均进 尺１１２ ｍ，月单均提高２０％左右。 ２．３施工工艺推广应用情况 经过近１ ａ的试验与研究，结果表明，采用中 深孔爆破技术以及改进施工工艺，降低喷浆厚度 的技术手段是完全可行的，中煤大屯煤电公司总 结出了一套完整的施工技术。２０１２年８月份在大 屯矿区全面进行了推广，该套施工工艺为矿区岩 巷快速、安全、经济的施工发挥了重要作用。 ３技术效果与效益分析 解决了岩巷施工中长期存在的巷道爆破成型 差、掘进速度慢、喷层厚、粉尘大、回弹率高、支护 强度低的技术难题，技术效果与经济效益显著。 ３．１技术效果分析 （１）支护强度提高。中深孔爆破，减少了巷道 超、欠挖量，降低了对巷道围岩的破坏，提高了巷 道围岩的稳定性，施工工艺改为先喷后锚还能起 到临时支护作用，增加了迎头操作人员的安全系 数。喷浆层厚度降低改进了喷层的特性，避免了因 喷层厚度过大外喷层凝固快、内喷层凝固慢且洒 能源技术与管理 １２８ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ２０１３年第３８卷第３期 Ｖ０１．３８ Ｎｏ．３ 水养护不到内喷层、巷道往往会出现大面积开裂 的现象。 按每工费３００元计算，掘进效率０．１ ｍ／工，则节 约人工费１ ８００元。④节约排矸费。巷道原平均超 挖量１７０ ｍｍ，实际平均超挖量８０ ｍｍ，超挖断面共 减少了０．５７ ｍ２。矸渣排运费按１５元／ｍ３计算，则每 循环节约排矸费ｌ８．８１元。 （２）巷道内在质量得到提高。由于光爆质量 好，爆破后对围岩破坏程度小，再加上喷层与围岩 密切吻合，围岩与喷层在一定范围内形成一个整 体，有效防治了喷层的片落；由于锚杆端头外露便 于监督，提高了锚杆施工质量，杜绝了隐避工程。 （３）提高了岩巷施工进度。采用中深孔爆破， 循环进度由原来的１．６ ｒｎ提高到２．４ ｍ。炮眼利用 率由原来的８０％提高到９ ０％以上，喷层厚度由 以往的１５０ ｍｍ降到８０～１００ ｒｎｍ，实现了快速成 巷，月进尺由原来的６０～７０ ＩＴＩ提高到１２０ ｍ。 ３．２经济效益分析 由以上计算可推出巷道综合节约费用为 １ ２６２．４９元，ｍ（以上费用还不含节省的钻具耗能 费用，如供风、水、电以及设备磨损等费用）。 矿区岩巷工程从２０１２年８月中旬开始全面 推广新工艺，到２０１２年年底矿区共有２ ２８０ ｍ岩 巷工程执行了新工艺降低了喷浆厚度，节约综合 费用为３５０．９７万元，ａ。 ３．３社会效益分析 该施工工艺成本节约显著，以姚桥矿东六下 （１）中深孔爆破减少了巷道超、欠挖量，减少 山采区新建放水巷车场断面为例分析（按每循环 节约费用计算）：①节约雷管费用。巷道断面按照 爆破图表需布置６１个炮眼，每循环消耗６１个雷 管，浅孔爆破每米雷管消耗量为３９个，中深孔爆 破每米雷管消耗量为２６个，每循环节约雷管费用 ２１．７１元，炮泥费用节约ｌ３．５２元。②节约混凝土喷 浆料费用。采用中深孔光面爆破技术巷道平均减少 超挖量８５ ｍｍ，再加上巷道降低喷浆厚７０ ｍｍ，混 凝土单价按３４６．１８元，ｍ 计算，回弹率按３０％考 虑，则每循环节约喷浆料费用为９６０．３７元。③降 低直接人工费。原循环进尺１．６ ｍ，日循环数２个， 日进尺３．２ ｍ。改进工艺后循环进尺２．２ ｍ，１３循环 了当班排矸量，巷道喷层厚度降低，减轻了作业人 员的劳动强度。 （２）喷浆作业粉尘浓度高会严重影响作业人 员的身体健康，巷道喷层厚度降低，职工喷浆作业 时间减少，喷浆作业时回弹率及粉尘浓度也相应 降低，作业环境得以改善，避免或减少了矽肺病发 病率。 ［作者简介］ 李常玉（１９７３一），男，工程师，毕业于辽宁工程技术大 学职业技术学院采煤专业，现在大屯煤电（集团）有限责任 公司生产技术部从事采掘技术管理工作。 ［收稿日期：２０１２—１２～１７］ 数２个，实际日进尺４．４ ｍ，每个循环多进尺０．６ ｍ， （上接第８４页） 部过完并与２号倾向老硐透窝，透窝后采取拉移 的准备工作，在老硐内打好了木垛，对老硐原有的 木棚进行了加固处理，减少了顶板的直接暴露面 积；②加强了工作面液压系统的管理，工作面液压 系统保持良好状态，确保过老硐期间支架的支护 超前支架支护方式支护顶板，煤机割煤后及时拉 移支架，使顶板暴露时间最短化。通过跟班区长的 现场指挥，夜班在该段范围内挺进六档，由于之前 在老硐内打木垛支护，在透窝后基本没有产生掉 顶现象，经过一个夜班将２号倾向老硐顺利过完。 状态达标，有效控制顶板；③加强了质量标准化建 设，提高了工作面工程质量，以工作面工程质量为 保障，确保了过老硐期间的安全生产；④管理制度 ４结论 和规程措施的现场落实兑现。经过区队、班组的层 层负责制，确保规程措施现场落实兑现，为顺利过 老硐打下了良好的基础。 ［作者简介］ 本次工作面过老硐期间产量保持在１３ ０００ ｔ 左右，基本没有影响生产。在过老硐期间，回收支 护木料等工作量繁重，但在安全上杜绝了轻微的 伤害事故，确保了安全生产，经过本次成功的过老 硐，为矿井积累了一份宝贵的经验。经过分析主要 有以下几个方面的原因：①过老硐前做好了充分 戴如金（１９７１一），男，采矿工程师，现任徐矿集团 天山矿业公司副总工程师，长期从事煤矿安全生产管理工 作。 ［收稿日期：２０１２—１２一Ｏ３］
