1、小断面巷道掘进爆破方案优化摘要：巷道掘进效率一直受到各种因素的影响，本文根据爆破基础理论和岩体的物理力学性质，着重分析了爆破设计方案对巷道掘进速度的影响，追求最安全，最高效率，低成本的施工。 关键词：巷道掘进；爆破参数；爆破效率 中图分类号： TU751.9 文献标识码： A 文章编号： 在巷道掘进爆破中，炮孔的利用率决定了掘进的质量和成本，而要提高炮孔的利用率，加快掘进速度，必须根据爆破点的地质情况采用正确的掏槽方式、合理的爆破参数设计、性能合格的爆破器材、合理的炸药单耗、可靠的起爆方法等。 1 影响因素分析 1.1 掏槽方式和炸药性能 从大量实践和研究文献可知： 掏槽爆破是岩石爆破掘进的关
2、键，要提高炮孔利用率，首先应该选择合理的掏槽方式和掏槽孔参数。目前主要的掏槽方式有直眼掏槽和斜眼掏槽，在掘进实践中，利用斜眼掏槽爆破效率比较低，甚至完全无法把岩石爆破下来；而改用直眼掏槽后，同等炮眼和装药量前提下爆破效率有较大幅度提高。由于不同的炸药具有不同的密度、爆热、爆速、做功能力和猛度等，所以炸药类型的选取直接影响了爆破的效果。 1.2 爆破参数和炮眼的布置 爆破参数包括炮眼深度、钻孔直径、炮眼数目、装药量、炮眼间距等。炮眼深度、直径的大小和数目的多少直接影响钻眼的速度和工作量；其中炮眼深度是井巷掘进的基本技术参数，它对整个钻爆工作及其技术经济效果有决定性的作用。掏槽眼爆破直接影响着炮眼
3、利用率或循环进尺，而周边眼的爆破效果直接影响着隧道断面的成型质量和围岩稳定及完整程度，周边孔和崩落孔布置不合理均会影响爆破效果。装药结构和装药量也是影响爆破效果的主要因素之一，爆破断面不同的掏槽眼的装药结构以及不耦合系数的确定对爆破效果均有影响；装药量取决于岩石的物理力学性质、炸药品种、岩石所处状态以及布孔参数。由爆破漏斗理论可知：并不是装药量越大，爆破效果越好，装药量过大还会影响围岩的稳定。 1.3 地质条件 在爆破中，断层或一些大裂隙可以影响爆破漏斗的形状和大小，影响抛掷效果；溶洞能改变最小抵抗线大小和方向，影响抛掷方向和抛掷量。增加自由面的个数可以改善爆破效果，因此合理利用自然地形条件可
4、以达到事半功倍的效果。 1.4 堵塞情况 炮孔堵塞理论研究和大量实践证明：造成炸药能量利用率不高的根本原因之一是炮孔的堵塞不牢，堵塞长度设计不合理，因此形成底坎。在隧洞全断面开挖时，一次开挖产生大量的岩石，但炸药能量不可能将岩石全部送离工作面，爆破后岩石都堆积在工作面前，这样不可避免增加了隧洞下部部分周边孔的抵抗线，导致隧洞下部存在留底坎的可能，从而使炮孔利用率下降；此外施工工人的素质对爆破效率也有影响。 2 改进措施 2.1 合理选择炸药类型和掏槽方式 炸药选型应遵循下列原则：遵循炸药和岩石波阻抗匹配理论，如对硬岩爆破应选择高爆速、高密度、高威力炸药；考虑各种炸药的性价比，选择质优价廉的炸药
5、品种；选择爆炸后炮烟少、有毒气体少的炸药。 从实践来看，直眼掏槽优于斜眼掏槽，炮眼深度不受巷道断面的限制，方式简单，易于掌握和实现多台钻机机械化作业。直眼掏槽时空孔数目越多，空孔直径越大，掏槽效果越好。 为提高空眼的自由面作用，充分利用炸药的爆炸能力，在直眼掏槽中，应尽量增大空眼直径或采用多个小直径空眼。工作面形成向里凹的锅底状，而非平面，增大了炮眼爆破的自由面，有利于产生良好的爆破效果；而且曲面面积大于它的正投影面积，因此有利于工作面作业的安全。 2.2 合理选择爆破参数 炸药性能高或装药密度较大时，不耦合系数可适当大些；岩石坚硬密实、极限抗压强度较大，不耦合系数可小些。因此，应合理优化设计
6、参数。 (1) 合理装药。药卷直径应大于所用炸药的临界直径，传爆距离应超过装药长度；必须满足实施不耦合爆破时不耦合系数的要求；装药集中度应刚好能够将岩石破碎。 合理确定炮眼深度。炮眼深度的大小，不仅影响着每个掘进工序的时间，而且影响爆破效果和掘进速度，它是决定每班中掘进循环次数的主要因素。合理的炮眼深度，应根据施工组织要求、设备能力及围岩条件来确定。在直眼掏槽中，可以将空眼加深，里面装入少量炸药，并延迟起爆，将槽内破碎岩石抛出，达到抛渣目的。 合理确定炮孔直径。增大孔径以提高装药量可使炸药能量相对集中，爆速和炮轰稳定性提高，爆炸效果得以改善；应根据岩性、凿岩设备、炸药性能、掘进断面和循环进尺等
7、综合考虑，合理选用炮眼直径。 2.3 起爆方式 试验表明反向起爆优于正向起爆，原因是反向起爆能提高炮孔利用率，降低炸药消耗量及岩石夹制作用，减少大块率；为了保证中心孔炸药能完全起爆，并增强抛渣能力，中心孔的炸药采用双雷管分段起爆，两段之间用少量炮泥隔开。良好的炮眼堵塞是提高爆破效果的重要手段。针对不同的围岩条件选用不同的开挖方案和爆破参数，施工前要合理组织施工设计，保证前后工序衔接，要对施工人员进行职业技能培训，减少人为施工因素的影响。 3 结语 根据大量研究和参考文献，针对巷道爆破效率较低的现状，总结并提出了提高效率的措施。 (1) 炸药品种。优先考虑高做功能力、高密度、高爆速及对环境和人伤
8、害较小的炸药。 (2) 装药结构。改善装药质量，改进装药的耦合条件，减少药包与孔壁的间隙，保证药包直径大于炸药的临界直径，使炸药密度达到最优值。 (3) 爆破参数。合理设计爆破参数和炮眼的布置( 炮眼直径、炮眼数量、炮孔深度等) 。 (4) 合理选择堵塞方式和起爆方式，保证炮眼的钻孔质量，提高施工质量。 爆破施工参数的全面优化是一个动态的过程，必须基于各种围岩条件施工过程中的测试并对原有参数及时调整，才能获得最佳的经济效益，设计方案应当考虑当前法律法规及企业现有的技术设备条件，才能保证方案的可靠性。 参考文献 1王祥秋.改进掏槽方式提高掘进爆破效率的实践J.四川有色金属,1997 年 03 期. 2胡绍星.提高巷道掘进爆破效率的因素分析及试验J.江西冶金,2010 年 03 期. 3陈新华.炮孔最佳堵塞结构参数的确定J.爆破,1993 年 03 期. 4钟纪胜,陈琼,曹明秋.巷道掘进掏槽眼间距确定方法的探讨J.采矿技术,2008 年 05 期.
