立井井筒堅硬巖石爆破設計

傅菊根

(淮南工業學院，淮南232001)

摘自《工程爆破文集》第七輯

摘  要  立井井筒在堅硬巖石中鉆眼設備的選擇和爆破參數的優化設計，在工程實踐中應用取得了良好的效果。

關鍵詞  立井井筒，堅硬巖石，爆破設計

1  概述

曲江礦是江南大型煤礦，設計年產量為90萬噸，采用立井開拓，共布置三個井筒：主井、副井和風井。井筒主要穿過泥巖、砂巖和灰巖，采用鉆爆法施工，YT—23型鑿巖機鉆眼，水膠炸藥和乳化炸藥、毫秒延期電雷管起爆。在泥巖中施工時，由于巖層較軟，打眼速度快、爆破效率高，在眼深1.6m的條件下，循環鉆眼時間一般不超過3小時，炮眼利用率均在95％以上，三個井筒的月成井均在60m以上，最高達到119.2m。但施工到182m厚的灰巖時，因灰巖堅硬(ƒ=12)，不僅鉆眼時間長(循環鉆眼時間7～8小時)，爆破效果也明顯下降，炮眼利用率不到70％。經分析我們認為，其主要原因有兩個方面：一是鑿巖設備選擇不合理、功率過小、鉆眼速度慢；二是爆破參數不合理。因此我們根據曲江礦施工單位的具體情況，對鑿巖設備進行了重新選擇，并對爆破參數進行了優化設計，工程實踐表明爆破效果良好。

2  鑿巖設備的選擇

2.1  鑿巖機

按普氏分級表，對于ƒ =12的巖石，屬于堅硬巖石，可鉆性很低。首選鑿巖設備為傘型鉆架配備YGZ一70或YGZ一90重型鑿巖機。這種鑿巖設備不僅鉆眼速度快，而且工人勞動強度低，但由于施工單位不具備此條件，故我們選用YTP一26型高頻鑿巖機，與YT一23型鑿巖機相比，其特點是沖擊功率大、頻率高、扭矩大，較適用于中硬以上的巖層。

2.2  鑿巖鉆具

一般情況下，煤系地層巖層較軟，煤礦井巷掘進中常用高碳鋼釬桿，然而在較堅硬巖層中，這種釬桿卻難以勝任。據了解，施工進入灰巖段以來，每循環至少折斷35根釬桿。因此我們選用2K35SMnMoV型合金鋼釬桿，它具有強度高、抗疲勞性能好等優點。仍采用一定型合金釬頭，這種釬頭較適用于硬巖中鉆眼，具有較快的鉆眼速度。

3  爆破器材

為了降低爆破成本，而又不影響爆破效果，選用淮北礦務局化工廠生產的巖石水膠炸藥和江西英崗嶺化工廠生產的乳化炸藥。水膠炸藥與乳化炸藥相比，其爆炸威力大，因此用于掏槽眼裝藥和崩落眼的底部裝藥，乳化炸藥用于崩落眼的上部裝藥和周邊眼的光爆裝藥。雷管選用英崗嶺化工廠生產的毫秒延期電雷管。

4  爆破參數設計

本文以主井井筒為例介紹井筒灰巖段掘進爆破參數設計。主井井筒凈徑5.0m，灰巖段掘進荒徑為5.8m，

4.1  掏槽方式及爆破參數

在井筒掘進中，掏槽眼的爆破效果在很大程度上決定著其它炮眼的爆破效果，直接影響掘進速度和掘進成本。根據我們在實驗室對立井掘進直眼單階筒形掏槽、雙階筒形掏槽、孔內微差分段掏槽和錐形掏槽爆破模擬試驗結果，孔內微差分段掏槽和錐形掏槽方式。在硬巖掘進爆破中能獲得較高的炮眼利用率。但錐形掏槽的炮眼角度難以掌握，所以我們選用孔內微差分段掏槽方式。

掏槽爆破是在僅有一個自由面的條件下進行的，爆破破巖難度較大。我們可將其破巖作用視為各槽眼爆破作用的疊加，同時起爆的槽孔裝藥使炮孔周圍形成徑向和環向裂隙，

并在槽腔中交匯成一空間裂隙網，將巖石割裂成碎塊，在爆轟氣體的膨脹作用下拋出。因次，要保證巖石充分破碎就必須使槽眼的布置圈徑滿足

Φ≤2R             (1)

式中：Φ為槽眼的布置圈徑；R為單孔裝藥爆破后形成的裂隙圈半徑。

根據應力波破巖理論，裂隙圈半徑可用如下公式計算