坚硬岩石巷道爆破

中图 分 类 号 ： Ｄ ３ Ｔ ２１ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６— ５ ２ ２ ０ ） ３ ０ １ ２ １０ ２ ７ （０ ６ ０ —０ ５ —０
Ｂｌｓ ｎ ｃ ｉ ｕｅｏ ａ ｄ Ｒｏ ｋ ｉ ｒ ｈ ｆ ａ ｔ ｇ Ｔｅ ｈｎ ｑ ｆＨ ｒ ｃ ｎ Ａｉ ｓ ａ ｔ ｉ
２ ２ 凿 岩钻 具 ．
改 高碳 钢 钎 杆 ， ２ ３ Ｓ Ｍ Ｖ 型 合 金 钢 钎 杆 ， 为 Ｋ ５ Ｍｎ ｏ 它 具 有强 度 高、 抗疲 劳性 能好 等 优点 。仍 采 用 一 字 型合 金 钎 头 ， 种钎 头 较 适 用 于 硬 岩 中钻 眼 ， 有 较 快 的钻 眼 这 具
摘
要 ： 析 和 探 讨 了立 井 掘 进 深 孔 爆 破 中的 掏 槽 形 式 和 掏 槽 参 数 、 边 光 面 爆 破 参 数 和 光 爆 装 药 结 构 等 技 术 问 题 ， 分 周
提 出 了 一些 较 为 切 合 实 际 的 技 术 观 点 。 关键词 ： 井井筒 ； 硬岩石 ； 破 ； 计 立 坚 爆 设
ｄ ｖｎ ｉ ｒ ｉ ｇ．
Ｋ ｅ ｒ ｓ：ｖ ｒｉａ ｈ ｆ； ａ ｄ ｒ ｃ ｂ ａ ｔｎ ｄ ｓｇ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ｃ ｓ ａｔ ｈ ｒ ｏ ｋ； ｌ ｉｇ； ｅ ｉｎ ｔ ｌ ｓ
１ 概 述
新集 矿 风井井 筒 净 径 ５ ０ 基 岩 段 掘 进 直 径 为 ５ ．ｍ， ． ８ ｍ。风井 井筒 基 岩 段 主要 穿过 泥 岩 、 岩 和 片麻 岩 ， 砂 采 用 钻爆 法 施 工 ， Ｔ一２ Ｙ ３型凿 岩 机钻 眼 ， 胶 炸药 和 乳化 水 炸药 、 毫秒 延 期 电雷 管 起 爆 。在 泥岩 和 砂 岩 中施 工 时 ， 由于岩层 较 软 ， 眼 速 度 快 、 破 效 率 高 ， 眼深 １ ６ 打 爆 在 ．ｍ 的条件下 ， 环钻 眼 时 间 一般 不 超 过 ３ ， 眼利 用 率 均 循 ｈ炮 在 ９ ％ 以上 ， 筒 的 月 成 井 均 在 ６ ｍ 以 上 ， 高 达 到 Ｏ 井 ０ 最 １９ ２ １ ．ｍ。但施 工到 片麻 岩 时 ， 因岩 石坚 硬 （≥ １ ） 不 仅 ｆ ２， 钻 眼 时间长 （ 循环 钻 眼 时 间 ７ ８ ） 爆 破 效 果 也 明显 下 ｈ， 降 ， 眼利用 率 不到 ７ ％。经分 析 ， 主要原 因有 ： 是 炮 ０ 其 一 凿 岩设 备 功率过 小 ， 眼速度 慢 ； 是爆 破 参 数不 合 理 。 钻 二 针对这 一情 况 ， 凿 岩 设 备 进 行 了重 新 选 择 ， 对 爆 破 对 并 参数 进行 了优 化设计 。 维普资讯 江西 Nhomakorabea煤

设计题某地下工程的巷道开挖断面底宽4.0m，直墙高为2.5m，顶部半圆拱。

巷道围岩是石灰岩，整体性较好，裂隙不发育，岩石的普氏系数f=12~14。

施工中采用YT-28型气腿式风动凿岩机钻孔。

设计要求：做出可实施的爆破技术设计，设计文件应包括（但不限于）：爆破方案选择、爆破参数设计、药量计算、起爆网路设计、爆破安全设计计算、安全防护措施等、及相应的设计图和计算表。

参考答案一、开挖方法：根据题意，巷道围岩为石灰岩，岩石完整性好，f =12~14 。

采用全断面一次性开挖成型的施工方法。

钻孔直径d=42mm，使用2号岩石乳化炸药，药卷直径d1=35mm，每卷药卷长200mm，重200g，线装药密度q1=1kg/m。

二、巷道断面积S=2.5×4+πR2/2=16.28m2，取循环进尺1.8m，炮孔利用率η=0.9，孔深L=2.0m。

参考答案三、炮孔布置1.掏槽方式：楔形掏槽，布3组掏槽孔，掏槽孔排距0.5m，掏槽角取75°；掏槽位置：断面的中央偏下，并考虑辅助孔的布置较均匀。

掏槽孔数：6个，炮孔长度：2.3m。

2.周边孔：离周边0.1m布置。

直墙孔：孔数：8个（两侧，起拱点算，底角孔不算），孔距0.6m；拱顶孔：孔数：9个，孔距=0.63m；底孔：孔数：7个（含两底角孔），孔距=0.63m；炮孔长度：直墙孔、顶孔：2m，底孔：2.2m；3.辅助孔：在掏槽孔与周边孔之间均匀布置辅助孔，孔排距0.65~0.8m，孔数=20，炮孔长度：2m。

40014075°按比例画出巷道断面图，掏槽大样图布置掏槽孔-楔形掏槽布置周边孔－直墙孔8个布置周边孔－拱顶孔9个布置周边孔－底孔7个布置辅助孔-20个参考答案三、炮孔布置如图布孔步骤显示参考答案四、药量计算1.掏槽孔：按装药系数0.7计算，单孔装药量Q1=1.6kg，装药8卷，填塞0.7m。

2.周边孔：直墙孔、拱顶孔按装药系数0.50计算，单孔装药=1.0kg，装药5卷，填塞1.0m；底板孔按装药系数量Q10.65计算，单孔装药量Q=1.4kg，装药7卷，填塞长度0.8m。

⑶角柱式掏槽 （目前应用最多 的一种）
三角柱掏槽
菱形掏槽
五星掏槽
掏槽眼按各种几何形状布 置，使形成的腔呈角柱体 或圆柱体，所以又称为桶 状掏槽，装药眼和空眼数 目及其相互位置与间距是 根据岩石性质和巷道断面 来确定的。空眼直径可以 采用等于或大于装药眼的 直径。
直眼掏槽的优缺点
优点：
总之：斜眼掏槽适用于各类岩石， 其炮眼与工作面夹角为55~70度， 岩石超坚硬夹角越小；每侧眼间 距取300~500mm，坚硬岩石取小 值；眼底一般取较其他炮眼深 200mm，每对眼底间距 100~200mm，不能打透。掏槽眼 一次起爆
斜眼掏槽的优缺点
优点：
适用于各种岩层并获得较好的掏槽效果；
炮眼垂直于工作面布置，方式简单，易于掌握和实现多台钻机同 时作业和钻眼机械化；
炮眼深度不受巷道断面限制，可以实现中深孔爆破；当炮眼深度 改变时，掏槽布置可不变，只需调整装药量即可； 有较高的炮眼利用率； 全断面巷道爆破，岩石的抛掷距离较近，爆堆集中，不易崩坏井 筒或工作面内的设备和支架。 缺点：
凿岩台车
3．炮眼数目 合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率(炮眼利用率不小 于85~90%)、爆下的岩块、爆破后的巷道轮廓均能符合施工和设计 要求。也可以按一个循环的总装药量平均装入所有炮眼的原则进 行估算，作为实际排列炮眼的参考。其数目确定的是否合理将直 接影响钻眼的时间和钻眼工作量，也影响着爆破效果。 一个掘进循环所需总的装药量： Q q S L 此总的装药量按照一定的炮眼装药系数，平均装入工作面的 所有炮眼中去，那么总的装药量又可写成： Q N L a P
（2）、直眼掏槽
炮眼垂直于工作面 且相互平行，距离 较近。其中有一个 或几个不装药的空 眼。空眼的作用是 给装药眼创造自由 面和作为破碎岩石 的膨胀空间。

坚硬顶板水力压裂切顶卸压技术研究及应用摘要：我国国土辽阔，有着丰富的能源储量，但能源分布呈现的整体趋势为多煤贫油少气，其中化石能源（煤炭资源）在我国能源主体中占据极其重要的地位。

我国煤炭资源虽然储量丰富，但整体赋存条件复杂，约有四成的煤层存在坚硬顶板问题。

坚硬顶板是指巷道顶板由坚硬岩性岩层组成，在矿井正常开采过程中，由于坚硬顶板的存在，使得巷道变形严重，同时对留煤柱开采的矿山，由于坚硬顶板的存在，造成留设煤柱宽度大幅度增加，严重浪费煤炭资源。

目前我国最常用的治理方法为切顶卸压，切顶的方法可分为爆破切顶、聚能切顶和水力压裂切顶三种。

此前众多的学者对爆破切顶及聚能切顶作过研究，对水力压裂切顶方案研究较少，因此本文对水力压裂进行研究。

关键词：坚硬顶板；水力压裂；卸压技术；应用；引言随着矿井的开采年限不断增加，覆存较为简单的煤层逐步减小，煤矿资源开采的重点逐步向着覆存条件较为复杂的煤层转化。

坚硬顶板是矿井开采目前面临的重要难题，我国约一半左右的煤层存在坚硬顶板问题，由于顶板岩性较为坚硬，使得采空区顶板极难垮落，并形成大面积的悬顶，大面积的悬顶一旦发生垮落极易造成层工作面冲击地压，同时为了保证巷道的稳定性，在留煤柱开采的巷道，大面积的悬顶使得煤柱留设宽度大幅增加，造成严重的资源浪费，在无煤柱开采的矿井，大面积的悬顶同样需要投入较大的资金来维护巷道的稳定性，所以对坚硬顶板的治理成为了一个热门的课题。

1水力压裂切顶机理水力压裂切顶卸压是指通过布置钻孔垂深为煤层到老顶岩层的距离、一定间距的钻孔切槽，在采空区侧上覆岩层预制切缝，钻孔注入高压水，采取“定点分层压裂”工艺，受高压水作用产生裂隙并控制裂纹在岩层中的扩展方向，在顶板形成一个“准破裂面”，同时破坏上覆岩层岩石的强度和完整性。

工作面回采时，采场发生周期来压，采空区顶板发生垮落，上覆岩层沿着预制的“准破裂面”断裂，即上覆岩层沿着切缝方向切断垮落岩层与回采巷道上方顶板的连接关系，减小回采巷道上覆岩层在采空区形成的悬顶距，从而减轻回采时超前支承压力对回采巷道的影响，降低回采巷道维护难度。