傅菊根

(淮南工业学院，淮南232001)

摘自《工程爆破文集》第七辑

摘  要  立井井筒在坚硬岩石中钻眼设备的选择和爆破参数的优化设计，在工程实践中应用取得了良好的效果。

关键词  立井井筒，坚硬岩石，爆破设计

1  概述

曲江矿是江南大型煤矿，设计年产量为90万吨，采用立井开拓，共布置三个井筒：主井、副井和风井。井筒主要穿过泥岩、砂岩和灰岩，采用钻爆法施工，YT—23型凿岩机钻眼，水胶炸药和乳化炸药、毫秒延期电雷管起爆。在泥岩中施工时，由于岩层较软，打眼速度快、爆破效率高，在眼深1.6m的条件下，循环钻眼时间一般不超过3小时，炮眼利用率均在95％以上，三个井筒的月成井均在60m以上，最高达到119.2m。但施工到182m厚的灰岩时，因灰岩坚硬(ƒ=12)，不仅钻眼时间长(循环钻眼时间7～8小时)，爆破效果也明显下降，炮眼利用率不到70％。经分析我们认为，其主要原因有两个方面：一是凿岩设备选择不合理、功率过小、钻眼速度慢；二是爆破参数不合理。因此我们根据曲江矿施工单位的具体情况，对凿岩设备进行了重新选择，并对爆破参数进行了优化设计，工程实践表明爆破效果良好。

2  凿岩设备的选择

2.1  凿岩机

按普氏分级表，对于ƒ =12的岩石，属于坚硬岩石，可钻性很低。首选凿岩设备为伞型钻架配备YGZ一70或YGZ一90重型凿岩机。这种凿岩设备不仅钻眼速度快，而且工人劳动强度低，但由于施工单位不具备此条件，故我们选用YTP一26型高频凿岩机，与YT一23型凿岩机相比，其特点是冲击功率大、频率高、扭矩大，较适用于中硬以上的岩层。

2.2  凿岩钻具

一般情况下，煤系地层岩层较软，煤矿井巷掘进中常用高碳钢钎杆，然而在较坚硬岩层中，这种钎杆却难以胜任。据了解，施工进入灰岩段以来，每循环至少折断35根钎杆。因此我们选用2K35SMnMoV型合金钢钎杆，它具有强度高、抗疲劳性能好等优点。仍采用一定型合金钎头，这种钎头较适用于硬岩中钻眼，具有较快的钻眼速度。

3  爆破器材

为了降低爆破成本，而又不影响爆破效果，选用淮北矿务局化工厂生产的岩石水胶炸药和江西英岗岭化工厂生产的乳化炸药。水胶炸药与乳化炸药相比，其爆炸威力大，因此用于掏槽眼装药和崩落眼的底部装药，乳化炸药用于崩落眼的上部装药和周边眼的光爆装药。雷管选用英岗岭化工厂生产的毫秒延期电雷管。

4  爆破参数设计

本文以主井井筒为例介绍井筒灰岩段掘进爆破参数设计。主井井筒净径5.0m，灰岩段掘进荒径为5.8m，

4.1  掏槽方式及爆破参数

在井筒掘进中，掏槽眼的爆破效果在很大程度上决定着其它炮眼的爆破效果，直接影响掘进速度和掘进成本。根据我们在实验室对立井掘进直眼单阶筒形掏槽、双阶筒形掏槽、孔内微差分段掏槽和锥形掏槽爆破模拟试验结果，孔内微差分段掏槽和锥形掏槽方式。在硬岩掘进爆破中能获得较高的炮眼利用率。但锥形掏槽的炮眼角度难以掌握，所以我们选用孔内微差分段掏槽方式。

掏槽爆破是在仅有一个自由面的条件下进行的，爆破破岩难度较大。我们可将其破岩作用视为各槽眼爆破作用的叠加，同时起爆的槽孔装药使炮孔周围形成径向和环向裂隙，

并在槽腔中交汇成一空间裂隙网，将岩石割裂成碎块，在爆轰气体的膨胀作用下抛出。因次，要保证岩石充分破碎就必须使槽眼的布置圈径满足

Φ≤2R             (1)

式中：Φ为槽眼的布置圈径；R为单孔装药爆破后形成的裂隙圈半径。

根据应力波破岩理论，裂隙圈半径可用如下公式计算