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摘 要：在各类矿山开采作业中多面临着小断面巷道问题，在小断面巷道掘进过程中容易遇到硬岩层，导致掘进效率较低。为提高小断面硬岩巷道掘进爆破效率，结合工程实例，在分析影响小断面硬岩巷道掘进爆破效率因素的基础上，进行小断面硬岩巷道爆破参数优化设计与实践探析。通过实践证明，进行爆破参数优化设计，在提高小断面巷道爆破效率、降低施工成本，保障巷道施工进度及可靠性等方面发挥着重要现实意义。
关键词：小断面硬岩巷道；爆破参数；优化设计
一、工程概况
某铁矿2#在采矿作业中，根据实际情况选择平巷掘进工艺，巷道断面面积仅仅为4㎡，属于典型的小断面硬岩巷道，在巷道掘进过程中遇到致密变质岩，变质岩岩层厚度较大且整体性较强，勘探后获取岩石坚固性系数f值为12。采取传统爆破方法进行该小断面硬岩巷道爆破掘进，发现爆破炮眼利用率较低，仅仅增加装药量其整体效果并不明显，导致巷道爆破掘进施工进度较为缓慢。为此，提出小断面硬岩巷道爆破参数优化设计，以提高小断面硬岩巷道掘进效率，实现工程施工综合效益。
二、影响小断面硬岩巷道爆破效率因素的分析
针对该铁矿小断面硬岩巷道爆破掘进中存在的问题，研究影响硬岩巷道爆破掘进效率的因素，从而为优化爆破参数提供依据。通过研究发现，在硬岩巷道爆破掘进中，在保持炮眼数量与装药量一定的基础上，其爆破掏槽方式对爆破效率影响较大，如斜眼掏槽爆破效率不如直眼掏槽爆破效率，且直眼掏槽其孔眼数量及孔直径越大，其掏槽效果越明显，直眼掏槽不受断面巷道面积影响，应用效果较好；在爆破中装药结构对爆破效率影响较大，如采取反向爆破装药结构，爆炸能量应用更为充分，可以减降低残孔率，提高炮眼利用率；炮孔装药之后，是否进行孔口堵塞对爆破效果影响较大，将孔口堵塞，可以提高殉爆距离与爆破速度，提高爆破效果。
三、小断面硬岩巷道爆破参数优化设计
在该铁矿进行铁矿2#小断面硬岩巷道爆破掘进中，其技术现状如下，采取2号岩石乳化炸药，毫秒延期电雷管，φ40、φ42直径钢钎，气腿式凿岩机钻孔。根据实际技术条件与小断面硬岩巷道实际情况进行爆破参数优化设计。
（一）小断面硬岩巷道爆破炸药参数设计
在小断面硬岩巷道爆破炸药参数设计中，主要是进行炸药消耗量与掘进循环总装药量设计。其中炸药消耗量属于爆破设计的重要参数，炸药消耗量设计直接影响着巷道爆破效果与爆破质量，影响着巷道掘进成本。考虑到该铁矿断面面积S=4㎡，岩石坚固性系数f=12，应用岩石硝铵炸药与平巷掘进等实际情况，初步设计炸药消耗量q=2.64kg/m?，在实际爆破中根据爆破效果进一步调整；一个掘进循环总装药量计算公式如下：
Q=qSLη
其中q代表单位炸药总消耗量，S代表巷道掘进断面面积，L为炮眼深度，L取值为1.5m，η代表炮眼利用率，η取值为90%，通过公式运算可以获得掘进循环总装药量为14.256kg。
（二）小断面硬岩巷道爆破炮眼参数设计
根据该铁矿技术现状及实际情况，设计爆破炮眼直径d值为40mm，设计炮眼深度L值为1.5m；掏槽眼设置，能够首先将爆破工作面中某部分岩石进行破碎并将破碎部分抛出，在仅有一个自由面的基础上开凿出第二个自由面，为其他炮眼爆破提供自由面。考虑到该铁矿巷道属于小断面巷道，岩石硬度较高，决定采取平行直角菱形掏槽，菱形a取值160mm，b取值250mm，一般掏槽眼深度较之炮眼深度较大，在该工程中掏槽眼深度设计为1.7m。
总炮眼数量N的计算公式如下：
N=MQ/LaP
在公式中，M代表药卷长度，M取值为150mm，a代表炮眼平均装药系数，a取值为0.55，P代表药卷重量，P值为150g，可以通过公式计算出炮眼数量N值为17。考虑巷道断面情况，均匀布置炮眼，如下图为该工程炮眼布置示意图：
（三）小断面硬岩巷道爆破装药结构与封孔作业
在该小断面硬岩巷道爆破工程中，采取反向连续装药爆破方式，可以有效提高炮眼利用率；在装药过程中，保持药卷末端聚能穴方向一致。根据实际情况，最终决定掏槽眼、周边眼、辅助眼装药系数值分别为0.7、0.6、0.5，装药卷量分别为7、6、5。采取3：1泥沙混合物作为炮孔封堵材料，保证封堵效果。
（四）小断面硬岩巷道爆破起爆设计
在小断面硬岩巷道爆破中，应用三段毫秒电雷管进行起爆，起爆顺序为掏槽眼、辅助眼、周边眼；起爆网路联接先与周边眼、辅助眼雷管进行串联，与掏槽眼雷管进行并联，保证起爆可靠性。在起爆作业之前，应充分检查电爆网路联接质量，在保证联接质量的基础上，将人员撤离到安全区域后方可进行起爆。
四、小断面硬岩巷道爆破参数优化及经济效益
根据该铁矿小断面硬岩巷道爆破参数优化设计方案，进行了小断面硬岩巷道爆破参数优化，通过实践后发现优化爆破参数后，其爆破效果获得极大提升，从最初的53%的炮孔利用率提升到91%以上，巷道爆破掘进进度获得提升，且节省了爆破成本，提高了施工效率，综合经济效益明显。由此可见，根据实际情况合理优化爆破参数，有利于实现巷道爆破掘进的综合效益。
五、结语
在各类矿山开采作业中，小断面巷道爆破掘进问题较为突出，且在小断面巷道掘进过程中多面临着硬岩层，影响爆破效果，导致巷道掘进进度偏低。本文结合某铁矿小断面硬岩巷道爆破情况，对影响小断面硬岩巷道掘进爆破效率因素进行分析，重点对小断面硬岩巷道掘进爆破参数，如爆破炸药参数、炮眼参数、装药结构与封孔作业、起爆设计等进行了优化设计，实践证明，通过优化设计巷道爆破参数，可以有效提高爆破效率，实现巷道爆破掘进综合效益。
参考文献：
[1]钱立坤.小断面硬岩巷道低耗高效快速掘进关键技术研究[D].湖南科技大学，2012.
[2]冯依赞，李圆鸿.基于试验对小断面硬岩巷道爆破掘进参数的优化[J].煤炭工程，2011，（1）：22-24.
[3]龙专，林大能，刘医硕等.小断面硬岩巷道大空孔角柱式直眼掏槽爆破试验[J].矿业工程研究，2012，27（3）：1-5.
[4]袁文华.煤矿硬岩巷道不同阶微差抱槽爆破试验与应用研究[D].安徽理工大学，2010.
[5]余永强，王超，褚怀保等.硬岩巷道中深孔爆破掘进复楔形掏槽试验研究[J].爆破，2013，30（2）：95-99.
关键词：小断面硬岩巷道；爆破参数；优化设计
一、工程概况
某铁矿2#在采矿作业中，根据实际情况选择平巷掘进工艺，巷道断面面积仅仅为4㎡，属于典型的小断面硬岩巷道，在巷道掘进过程中遇到致密变质岩，变质岩岩层厚度较大且整体性较强，勘探后获取岩石坚固性系数f值为12。采取传统爆破方法进行该小断面硬岩巷道爆破掘进，发现爆破炮眼利用率较低，仅仅增加装药量其整体效果并不明显，导致巷道爆破掘进施工进度较为缓慢。为此，提出小断面硬岩巷道爆破参数优化设计，以提高小断面硬岩巷道掘进效率，实现工程施工综合效益。
二、影响小断面硬岩巷道爆破效率因素的分析
针对该铁矿小断面硬岩巷道爆破掘进中存在的问题，研究影响硬岩巷道爆破掘进效率的因素，从而为优化爆破参数提供依据。通过研究发现，在硬岩巷道爆破掘进中，在保持炮眼数量与装药量一定的基础上，其爆破掏槽方式对爆破效率影响较大，如斜眼掏槽爆破效率不如直眼掏槽爆破效率，且直眼掏槽其孔眼数量及孔直径越大，其掏槽效果越明显，直眼掏槽不受断面巷道面积影响，应用效果较好；在爆破中装药结构对爆破效率影响较大，如采取反向爆破装药结构，爆炸能量应用更为充分，可以减降低残孔率，提高炮眼利用率；炮孔装药之后，是否进行孔口堵塞对爆破效果影响较大，将孔口堵塞，可以提高殉爆距离与爆破速度，提高爆破效果。
三、小断面硬岩巷道爆破参数优化设计
在该铁矿进行铁矿2#小断面硬岩巷道爆破掘进中，其技术现状如下，采取2号岩石乳化炸药，毫秒延期电雷管，φ40、φ42直径钢钎，气腿式凿岩机钻孔。根据实际技术条件与小断面硬岩巷道实际情况进行爆破参数优化设计。
（一）小断面硬岩巷道爆破炸药参数设计
在小断面硬岩巷道爆破炸药参数设计中，主要是进行炸药消耗量与掘进循环总装药量设计。其中炸药消耗量属于爆破设计的重要参数，炸药消耗量设计直接影响着巷道爆破效果与爆破质量，影响着巷道掘进成本。考虑到该铁矿断面面积S=4㎡，岩石坚固性系数f=12，应用岩石硝铵炸药与平巷掘进等实际情况，初步设计炸药消耗量q=2.64kg/m?，在实际爆破中根据爆破效果进一步调整；一个掘进循环总装药量计算公式如下：
Q=qSLη
其中q代表单位炸药总消耗量，S代表巷道掘进断面面积，L为炮眼深度，L取值为1.5m，η代表炮眼利用率，η取值为90%，通过公式运算可以获得掘进循环总装药量为14.256kg。
（二）小断面硬岩巷道爆破炮眼参数设计
根据该铁矿技术现状及实际情况，设计爆破炮眼直径d值为40mm，设计炮眼深度L值为1.5m；掏槽眼设置，能够首先将爆破工作面中某部分岩石进行破碎并将破碎部分抛出，在仅有一个自由面的基础上开凿出第二个自由面，为其他炮眼爆破提供自由面。考虑到该铁矿巷道属于小断面巷道，岩石硬度较高，决定采取平行直角菱形掏槽，菱形a取值160mm，b取值250mm，一般掏槽眼深度较之炮眼深度较大，在该工程中掏槽眼深度设计为1.7m。
总炮眼数量N的计算公式如下：
N=MQ/LaP
在公式中，M代表药卷长度，M取值为150mm，a代表炮眼平均装药系数，a取值为0.55，P代表药卷重量，P值为150g，可以通过公式计算出炮眼数量N值为17。考虑巷道断面情况，均匀布置炮眼，如下图为该工程炮眼布置示意图：
（三）小断面硬岩巷道爆破装药结构与封孔作业
在该小断面硬岩巷道爆破工程中，采取反向连续装药爆破方式，可以有效提高炮眼利用率；在装药过程中，保持药卷末端聚能穴方向一致。根据实际情况，最终决定掏槽眼、周边眼、辅助眼装药系数值分别为0.7、0.6、0.5，装药卷量分别为7、6、5。采取3：1泥沙混合物作为炮孔封堵材料，保证封堵效果。
（四）小断面硬岩巷道爆破起爆设计
在小断面硬岩巷道爆破中，应用三段毫秒电雷管进行起爆，起爆顺序为掏槽眼、辅助眼、周边眼；起爆网路联接先与周边眼、辅助眼雷管进行串联，与掏槽眼雷管进行并联，保证起爆可靠性。在起爆作业之前，应充分检查电爆网路联接质量，在保证联接质量的基础上，将人员撤离到安全区域后方可进行起爆。
四、小断面硬岩巷道爆破参数优化及经济效益
根据该铁矿小断面硬岩巷道爆破参数优化设计方案，进行了小断面硬岩巷道爆破参数优化，通过实践后发现优化爆破参数后，其爆破效果获得极大提升，从最初的53%的炮孔利用率提升到91%以上，巷道爆破掘进进度获得提升，且节省了爆破成本，提高了施工效率，综合经济效益明显。由此可见，根据实际情况合理优化爆破参数，有利于实现巷道爆破掘进的综合效益。
五、结语
在各类矿山开采作业中，小断面巷道爆破掘进问题较为突出，且在小断面巷道掘进过程中多面临着硬岩层，影响爆破效果，导致巷道掘进进度偏低。本文结合某铁矿小断面硬岩巷道爆破情况，对影响小断面硬岩巷道掘进爆破效率因素进行分析，重点对小断面硬岩巷道掘进爆破参数，如爆破炸药参数、炮眼参数、装药结构与封孔作业、起爆设计等进行了优化设计，实践证明，通过优化设计巷道爆破参数，可以有效提高爆破效率，实现巷道爆破掘进综合效益。
参考文献：
[1]钱立坤.小断面硬岩巷道低耗高效快速掘进关键技术研究[D].湖南科技大学，2012.
[2]冯依赞，李圆鸿.基于试验对小断面硬岩巷道爆破掘进参数的优化[J].煤炭工程，2011，（1）：22-24.
[3]龙专，林大能，刘医硕等.小断面硬岩巷道大空孔角柱式直眼掏槽爆破试验[J].矿业工程研究，2012，27（3）：1-5.
[4]袁文华.煤矿硬岩巷道不同阶微差抱槽爆破试验与应用研究[D].安徽理工大学，2010.
[5]余永强，王超，褚怀保等.硬岩巷道中深孔爆破掘进复楔形掏槽试验研究[J].爆破，2013，30（2）：95-99.