煤炭科学技术
COAL SCIENCE AND TECHNOLOGY
1999年 第27卷 第2期 vol.27 No.2 1999

千米立井深孔爆破

丁日晓　万援朝

　　摘　要　介绍千米立井采用深孔爆破各参数的选取和施工方法，以及现场组织管理和技术措施。
　　关键词　深孔钻眼　深孔爆破　爆破效果
　　
　　
1　工程概况
　　张小楼千米主、副井净直径分别为5.7 m和7.0 m，井筒全深分别为1 078.76 m和1 095.48 m。主、副井基岩段高分别为917.06 m和960.78 m，单层素混凝土井壁，厚660 mm，混凝土标号C28，两井相距63.44 m。井筒穿过的岩层以灰色的中细砂岩、泥岩与砂泥岩互层为主，抗压强度40～80 MPa。
　　主、副井使用Ⅳ型钢管凿井井架，井内各布置一台0.4 m³长绳悬吊抓岩机。主井安装Φ3 m双滚筒和Φ2.5 m单滚筒提升机各一台；副井装有Φ2.8 m和Φ2.5 m单滚筒提升机。凿井期间均为单钩提升，吊桶容积分别为2 m³和3 m³。井内照明、信号、放炮电缆单独采用钢丝绳悬吊。压风管、供水管、排水管、风筒联合采用井壁固定。两井砌壁使用段高为2.5 m和2.6 m的同步增力脱模金属模板。
　　
2　深孔钻眼的施工方法
　　为了加快立井施工速度，减少施工环节，根据现场条件，选用中高频YTP27型手持式风动凿岩机和3.2 m长钎子、一字型钻头施工，钻眼深3 m，钻孔直径Φ42 mm。为便于深孔作业，特加工一吊笼，结构如图1所示，用于下放长钎子和材料及作为钻眼的操作平台，起稳固的支撑作用。该吊笼的主吊点为正常提升时使用，副吊点为便于地面摘钩时使用。考虑各盘吊桶喇叭口的限制，该吊笼设计为长宽各1.2 m，高3.2 m。利用提升钩头将其下放至工作面，搁置在井筒中部。在距吊笼底部1.8 m处四个方向设8根可以伸缩的横管，由吊笼顶部的纲丝绳斜拉固定。在横管上搭设脚手板，形成操作平台后，即可进行深孔钻眼工作。

图1　吊笼结构示意
1—主吊；2—副吊；3—钢管；4—折页；5—钢筋；6—角铁；7—围板；8—门

　　
　　钻眼时，如遇钎子难以拔出，可采用改制的拔钎器进行拔钎，拔钎器的拔钎行程为350 mm。
　　
3　实现深孔爆破的几项技术措施
3.1　炸药
　　井下爆破曾采用2号岩石抗水炸药，但由于其威力偏低，防水性能较差，其爆破效果始终难以满足深孔爆破的要求。为此，选用新型的抗水乳化炸药，该药卷直径Φ35 mm，卷长200 mm，重200 g，密度1.1～1.15 g/cm³，爆速大于3 500 m/s，威力大于320 cm³，猛度大于12 mm，殉爆距离大于30 mm。根据炸药参数计算，其爆轰波峰压值和声阻抗均能满足千米立井施工要求。
　　主、副井所穿过的岩石为砂岩、砂泥岩和泥岩，属中硬以下，炸药的阻抗与岩石声阻抗是匹配的。因此，选用的炸药经现场使用后，均能满足岩石的深孔破碎要求。在含水岩层中浸泡2 h后，仍能完全爆轰，解决了含水岩层的深孔爆破问题，且产生有害气体少，便于通风。
3.2　雷管
　　井内淋水大，为了避免电器设备易漏电和杂散电流大等因素的影响，选用新型的长脚线电磁雷管。
　　电磁雷管脚线长3.5 m，功能和普通使用的毫秒、段发电雷管相同，仅在普通电雷管脚线的端头增加一个磁环，雷管脚线在磁环上绕上适当匝数构成一个闭合回路。
　　使用这种雷管时不需按电流大小设计爆破网路。联线时，只需用一根单芯导线穿过所有起爆雷管的磁坏，并与放炮母线连接即可起爆。
　　经现场使用后，与普通电雷管相比优点有：
　　(1)联线简单，操作方便，省工省时，缩短了放炮时间；
　　(2)抗杂散电流，施工安全可靠。工作面装药联线时，不需要切断井内用电设备的电源，不影响井下正常的排水、照明和通讯联络；
　　(3)抗水能力强，爆破效果显著。在井下含水岩层及涌水量最大为75 m³/h的奎山砂岩中爆破时，均能达到理想的爆破效果，未发现拒爆现象。
3.3　起爆装置
　　起爆电磁雷管采用FBG-100矿用隔爆型高频发爆器，其技术参数如下：
　　额定引爆能力/发　　100
　　输出脉冲峰值电流/A　　＞16
　　输出脉冲峰值电压/V　　＜700
　　额定爆破网路电阻/Ω　　5～10
　　工作频率范围/kHz　　20～30
　　电源(密封镉镍电池组)电压/V　　12
　　显示方式　　声光报警
　　现场施工的炮眼数，主、副井分别为76个和106个，经使用该装置引爆电磁雷管能完全达到起爆要求。两井在深孔爆破过程中，未发现瞎炮现象，消除了现场处理瞎炮时的事故隐患，也解决了以往在立井爆破过程中，采用380V动力电源起爆电雷管所带来的不安全问题。
3.4　炮眼布置
　　主、副井深孔爆破分别按4圈和5圈同心圆均匀布孔，中心直眼掏槽，孔深3 m。为了获得理想的掏槽效果，在抗压强度60～80 MPa的中硬岩层中，其掏槽眼中部留一个空眼，以增加第二个自由面，经爆破后效果比较理想，但在抗压强度40～60 MPa软岩中，为防止槽心挤实，难以爆破，一般不留中心空眼。各圈炮眼布置如图2所示。

图2　主/副井深孔爆破炮眼布置

　　
　　根据现场统计，在岩石抗压强度40～80 MPa岩层中，每茬炮实际进尺达2.5～2.8 m，炮眼利用率为83%～93%，爆破效果比较理想。
3.5　装药量
　　合理的装药量是实现深孔爆破的一个重要环节。因此，在现场施工中对各圈装药量都进行了严格的控制和规定。
　　通过现场实践，掏槽眼每孔合理装药量为2～2.4 kg，崩落眼每孔装药量为1.8～2.2 kg。由于金属下滑模板的影响，周边眼的钻孔口无法落在井筒掘进断面轮廓线上，因此要求周边眼内装药量应具有一定的破碎岩石块度能力，按孔深确定为0.35～0.45 kg/m。爆破参数见表1。
　　

表1　主/ 副井深孔爆破参数

3.6　装药结构
　　炮眼内采用反向连续装药。在掏槽眼和崩落眼中除装药外，其它空隙用黄沙(或岩粉)灌满捣实，眼口填200 mm炮泥以减小不偶合系数，增加眼壁周围岩石的破碎裂度。
　　周边眼开始采用空气柱连续装药，其不偶合系数为1.2，眼口堵一块炮泥，但因炮眼口不在掘进断面线上，上部死角始终难以崩掉。后改为在炸药上口和炮眼口处各填一块炮泥，中间用砂子或岩粉填满捣实，爆破后解决了上述问题。
　　
4　钻爆工作的组织管理
　　建立钻爆工作专业化班组，在钻眼工作中，做到定钻、定人、定位、定眼，责任明确，奖罚分明，确保钻眼工作的施工质量。
　　装药联线工作技术性强，由班组长协助放炮员共同完成，实行分区包干岗位责任制，保证每茬炮的爆破效果。
　　另外，为便于稳模砌壁和周边眼钻进，防止崩坏金属下滑模板，影响混凝土质量，耽误施工进度，砌壁前，特在迎头保留一茬座底炮。
　　据统计，主、副井打眼班采用10～15部凿岩机，每茬炮钻眼时间一般为4～6 h。考虑到装药、联线、放炮、通风等因素，每茬炮爆破时间为7 h左右，每模循环周期约为30～32 h，最快为22～24 h，比采用浅眼爆破缩短约15 h。
　　
5　结束语
　　采用深孔爆破新工艺后，张小楼主、副井最高月成井曾达到84 m，平均月成井35 m，工程质量优良。实践证明，推广深孔爆破新工艺是实现立井快速施工的有效途径。
　　在无伞钻打深眼的情况下，应用常规机具实现深孔钻眼爆破新工艺，可以加快施工速度，取得明显的经济效益。

作者简介　丁日晓　1948年生，高级工程师，现为徐州矿务集团有限公司建井工程处处长，发表学术论文3篇。地址：江苏省徐州市东郊大黄山，邮码：221131。
作者单位：徐州矿务集团有限公司建井工程处

(收稿日期：1998-08-03；责任编辑：赖应得)