1、立井硬岩爆破的研究和应用摘要：在马坑副井井筒掘进施工中，根据副井围岩特性和现场施工条件，针对硬岩爆破进行较为深入的理论研究和实践探索，提出了一些提高立井硬岩掘进效率的有效技术措施。 关键词：立井；硬岩；光面爆破 Abstract：In the MaKeng auxiliary shaft sinking operation, according to Conditions of rock Characteristics around auxiliary shaft,made more in-depth theoretical study and practicel exploration ag
2、ainxt hare rocks blasting, proposed any effective technical miasures abut improving efficiency of hare rocks operation. Key words：Subvertical; Hare rock; Smooth blasting 中图分类号：TD23 1 概况 福建马坑矿业集团股份有限公司二期技改副井井筒掘砌工程，井筒设计井深为 725.75m，净直径 6.0m。整个井筒全部位于基岩段中，井颈为钢筋砼支护，支护厚度 800mm，深度 18m，井身为素砼支护，井壁厚度300mm，深度 7
3、07.75m,设计砼标号均为 C25。副井围岩主要为石炭系下统林地组（C1l）石英砂岩，燕山早期第三次侵入（52(3)c）中细粒黑云母花岗岩。副井井颈段围岩主要为全风化花岗岩。井身主要由微风化花岗岩、微风化石英砂岩组成，该岩层呈厚层状，中细粒结构，裂隙发育程度一般，裂隙面平整光滑，无充填，倾角较陡，多呈直立状，岩体完整，致密坚硬，岩石坚固程度的系数即普氏系数 f=1214，场地地下水主要为基岩裂隙水。 在施工完井颈段进入井身段施工，即开始采用普通钻爆法掘进，采用 FJD-6A 型伞钻，配备 6 台 YGZ-70 型独立回转式凿岩机打眼。在施工初期却出现了每循环作业时间过长，主要表现在钻眼速度慢
4、，爆破效率低，爆破时经常出现“放空炮”现象，炮眼利用率平均只有 66.5%，当时打眼深度 4.0m，只是打眼放炮一个循环最多时需要 20.5h，但进尺却只有 2.6m，另外还有其它方面的影响，前半个月进尺只有 24m，这种情况下打眼、放炮两道工序已成为严重制约施工进度的瓶颈，无论在施工工期上，还是在经济效益创造上都给项目部带来了极大的压力。为此如何解决在硬岩中打眼、爆破的问题已经刻不容缓，为此在项目部领导带领下，积极从打眼机具、爆破材料、炮眼布置、掏槽方式、装药结构和装药量、起爆方式和炮眼堵塞等环节查找原因，经过多次的反复实验，摸索出一些立井硬岩施工中打眼、爆破的有效技术措施。 2 打眼机具、
5、爆破材料的选择 在施工初期我们使用的是一般常用的钻头，在施工中通常是一个钻头打不了两个炮眼就已经严重磨损不能再使用，造成打眼成功率低，且经常出现断钎子，曾经有一炮消耗 93 个钻头，折断 46 根钎子。经过分析发现在硬岩中打“干眼” ，钻头和钎子比较容易磨损和折断，改变施工工艺，采用伞钻湿式打眼法，极大地提高了打眼成功率和减少了钻头和钎子的损耗，一般情况下每茬炮不超过 20 个钻头，最多一次断钎子也没有超过 8 根，打眼速度提高了 35%45%。根据井壁淋水每小时 1.5-2m3和岩石特性等情况，采用高威力、抗水性好的 T220 号水胶炸药，7.0m 长脚线，具有抗水，抗杂散电流毫秒延期电磁雷
6、管，高频发爆器起爆。 3 爆破参数的设计和选择 根据掘进工作面的炮眼布置按部位可划分为三种，即掏槽眼，辅助眼和周边眼。掏槽眼的作用是增加爆破自由面，每茬炮的爆破效率的好坏，关键就在于掏槽的形式和参数，它直接决定了每茬炮的进尺高低；辅助眼的作用是进一步扩大掏槽效果（扩大自由面） ，保证周边眼的爆破；而周边眼的作用是使爆破最后成型，形成设计断面的轮廓，因此，周边眼打得是否合理，是决定断面轮廓是否规整的主要因素。附炮眼布置图和爆破参数表。 3.1 掏槽形式和参数 目前施工中掏槽形式主要有：斜眼掏槽、直眼掏槽和混合眼掏槽三种。根据立井施工经验大多数情况下采用斜眼掏槽，该掏槽眼布置具有适用范围广，因为它
7、具有消耗较少的炮眼和炸药，而获得较大面积自由面的特点，为辅助眼爆破创造好的条件，从而提高爆破效果。但在硬岩施工中如果斜眼掏槽布置不恰当，在很大程度上会影响爆破效果，必须根据现场所施工的岩性条件合理选择。因此经过研究决定采用复合掏槽，既先直眼再斜眼的掏槽方式（圆锥形掏槽） 。 首先在井筒中心处垂直打一中心孔，中心孔孔径越大越好，由于在施工中使用伞钻钻眼，无法打中心孔，因此必须提前打中心孔，在马坑副井施工中，利用探水时在井中布置一个钻孔，钻孔直径 130mm，此钻孔即可以作探水孔，也可在以后爆破时作中心孔掏槽，然后在距井筒中心孔 800mm 的半径处均匀布置 8 个斜眼掏槽，从而形成了以斜眼掏槽为
8、主，直眼掏槽为辅的混合掏槽布置。为加强爆破效果，施工掏槽时要求各掏槽眼眼底落到同一个水平面上，并且掏槽眼深比其它炮眼深 200mm，斜眼掏槽与工作面夹角控制在 800840，保证斜眼眼底与直眼眼底相距250mm 左右，其装药满度系数为 60%。 3.2 周边眼参数选择 根据光面爆破的破岩机理，要使光面爆破取得良好的效果，必须做到以下技术要点：合理选择周边眼的间距和最小抵抗线。根据马坑二期技改副井岩石特性和经验，炮眼密集系数选择在 M=0.95 左右。 根据 M=E/W ；（1） 其中 M炮眼密集系数， E周边眼间距， W最小抵抗线 。 根据理论和现场实验，周边眼间距 E 选择为 520mm 所
9、取得的光爆效果较好。严格控制周边眼的装药量。根据现场施工条件，采用 T220 号水胶炸药，每个周边眼里放 3 个药卷，经多次爆破试验取得了不错的效果。 3.3 辅助眼设计 根据理论要求辅助眼的布置原则，在确定好周边眼和掏槽眼的位置，辅助眼应均匀布置在被爆破岩体中即均匀地分布在掏槽眼和周边眼之间。掏槽眼周围的辅助眼起到进一步掏槽作用，因此与槽腔的距离不宜过大，而控制光面层厚度的二圈眼眼距，一般等于或稍大于光面层厚度，并且为周边眼创造一个厚度均等的抵抗线。 图 1 炮眼布置图 表 1 爆破参数表 4 其它辅助施工技术措施 4.1 装药结构 装药结构分为正向和反向装药两种形式。理论和实践表明，反向装
10、药优于正向装药，因为岩石的抵抗与夹制从炮眼口到眼底是逐渐增大的，炮眼越深，眼底岩石的抵抗与夹制作用越大，而炸药爆炸产生的能量和威力在爆轰过程中则沿着爆轰的传播反向逐渐衰减，因此，炸药能量和威力是随岩石的抵抗减小而减弱，使炸药的能量得到合理的利用，岩石破碎也较好，提高了爆破效果，降低了炸药的消耗。炸药反向爆破延长了生成气体在炮眼中存在和作用时间，并且在一定程度上减少正向爆破造成的邻近炮眼的“挤死”或“带炮”现象，这在深孔爆破上尤其明显。4.2 加强炮眼的堵塞 现场施工证明，炮泥的材料、长度和堵塞的质量越高，其爆破效果越好。分析原因主要当炸药爆炸时，炮泥能增加眼口的抵抗力，使炮眼内积聚压缩能，提高
11、冲击波的冲击力，阻止高压的爆生气体从炮眼喷泄出来，同时还能使炸药在爆炸反应中充分氧化，放出更多的能量，使热量充分转化为机械能，从而达到理想的爆破效果。在施工过程中先后使用多种炮泥封孔，效果都不甚理想，经常出现“放空炮”现象，爆破效果也不好。在进行多次试验，采用黄沙加快硬药卷封孔，解决了“放空炮”现象，极大的提高了爆破效果。掏槽眼全部使用快硬药卷封孔，其它炮眼采用先灌黄沙并用炮棍捣实，再用一个快硬药卷封孔口。 5 应用 马坑副井已于 2007 年 8 月竣工，施工进度由最初一个月的掘砌 50米，到改变爆破参数，提高爆破效率，平均月进尺达到 80 米以上，根据统计在该井筒往后施工中平均炮眼利用率达到了 90%以上，同时井帮也得到很好的控制，为其它工序的施工创造了良好的条件，不仅加快了施工进度，提高了经济效益，而且最重要的是积累了一定的硬岩快速施工经验。 6 结语 任何施工中的爆破参数都应随着现场施工条件的变化而进行调整，通过对钻眼机具、爆破参数、装药结构、炮眼封堵等几个方面进行较为深入的理论研究和实践探索，达到在施工中较好的效果。 作者简介: 作者简介：王孟启（1964.10-） ，男，安徽灵璧人，毕业于徐州煤炭建筑工程学校，现任职于中煤第七十一工程处
