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【摘要】在岩石巷道炮掘中，按照炮孔布置位置和作用的不同，可以将炮孔分为掏槽孔、周边孔和辅助孔。在掏槽过程中，掏槽孔的布置方式又三种，即平行空孔直线掏槽、倾斜掏槽和混合掏槽。本文分析了三种掏槽方式的特点，特别分析了混合掏槽相对于其他两种掏槽方式单独采用的优势。最后文章以一个工程实例进一步分析了混合掏槽的优点。
【关键词】岩巷掘进；掏槽孔；混合掏槽；应用
前言
巷道掘进是煤矿开采中的一个重要环节，直接影响到整个矿井的经济效益。目前，对于煤巷掘进，已经可以采用综合机械化进行掘进，但是对于布置在岩层中的巷道而言，由于岩石硬度大，仍然只能采用炮掘。在放炮掘进中，按照炮孔布置位置和作用的不同，可以将炮孔分为掏槽孔、周边孔和辅助孔。掏槽孔一般布置在巷道断面中央偏下的位置，在爆破过程中最先起爆，为辅助孔的爆破提供自由面。辅助孔在掏槽孔起爆之后起爆，借助于掏槽孔爆破后提供的自由面，将掏槽孔周边的岩石层层爆破，并沿着掏槽孔形成的槽腔内抛掷石头。周边孔沿着巷道断面轮廓线布置，并在最后起爆，其主要作用是使得爆破后形成光滑的轮廓面。
1.掏槽孔的三种布置方式
在掏槽过程中，掏槽孔的布置方式主要有三种，即平行空孔直线掏槽、倾斜掏槽和混合掏槽。
1.1 平行空孔直线掏槽。平行空孔直线掏槽，是将所有掏槽孔都沿着垂直于工作面的方向布置，彼此相互平行在装药时，将中央的一个或者数个炮孔不装药，而是让其为其他炮孔的爆破提供自由面和作为破碎岩石膨胀的补偿空间。平行空孔直线掏槽的掏槽效果受到空眼的大小、数量、位置以及炮眼间距等多种因素的影响。这种掏槽方式需要的炮孔数量较多，炸药消耗量大，掏出的槽腔较小，成本偏高，应用范围有限。
1.2 倾斜掏槽。与平行空孔直线掏槽相反，倾斜掏槽是将炮孔倾斜布置，即炮孔与工作面斜交，一般呈锥型布置。采用倾斜掏槽，要控制好炮眼的倾角，倾角太小，则石块抛掷距离大，容易损坏设备，且对后期挖装不利；倾角太大，则炮孔深度势必会减小，从而影响掏槽效果。一般来讲，掏槽孔与工作面的夹角以50°～70°为宜。倾斜掏槽成本较平行空孔直线掏槽要低，但是对钻孔工人的要求比较高，不仅要掌握好钻孔角度，还要保证钻孔的对称性，否则掏槽效果也不好。另一方面，倾斜掏槽的炮眼深度受巷道宽度和高度的限制，小断面巷道难以应用。
1.3 混合掏槽。混合掏槽是将平行空孔直线掏槽和倾斜掏槽有机结合，综合运用的一种掏槽方式。它结合了平行空孔掏槽和倾斜掏槽两者的优点，是一种很好的掏槽方式。对比平行空孔直线掏槽和倾斜掏槽，混合掏槽主要优势在于：（1）充分利用了炮孔在斜眼起爆时充分利用中心掏槽上部未装药的空孔效应，增强了第一次爆破效果，没有“浪费”炮孔，有利于提高炮孔利用率；（2）减少掏槽眼数量，扩大槽腔体积为后续炮孔爆破提供更大的自由面和补偿空间，不会出现后续炮孔爆破时“压死”的现象；（3）混合掏槽眼与自由面斜交充分利用了掘进迎头提供的自由面，增强了爆破效果，同时其倾角比楔形掏槽的大，全断面巷道爆破时的岩石抛掷距离小，不易崩坏巷道里的设备和支架等。
2.混合掏槽应用举例
某煤矿胶带上山位于3#煤层之上，3煤为缓倾斜煤层，倾角9～13°，平均倾角11°，厚度1.36～3.55m，平均厚度2.43m。3煤煤层结构简单，断层、夹矸均比较少，开采中发现的断层均小于2m，且数量很少，在煤层上部有一层厚度很薄的夹矸，其厚度在0.05～0.08m之间，平均厚度约为0.06m。煤层上方有一层很薄的伪顶，厚度约0.05m，随采随冒。直接顶主要由砂岩、页岩和泥岩组成，底板为砂页岩。
2.1 施工工艺。通过现场实地跟班考察，根据现场条件和设备配制以及施工水平，现场试验方案采用中深孔全断面一次起爆技术施工，采用“三八”制作业方式。采用锚-网-喷支护，两掘一喷的作业方式。全断面一次打眼，混合掏槽并增加中孔，1～5段毫秒延期雷管，采用强力发爆器一次起爆，一次成巷的循环方式，炮眼深度2.0m，循环进尺平均1.90 m。胶带上山爆破掏槽炮眼布置断面见图1。
2.2 爆破效果。胶带上山岩石大巷爆破掘进采用混合掏槽技术，从2014年10月20日现场跟班开始，现场掘进爆破指标见表1。
在试验期间，除第一次试验装药量稍大造成矸石抛掷距离较大及第二次由于联线不当导致落炮外，其余几次试验都圆满成功，并取得了明显效果，进尺大幅度提高，单循环进尺提高0.7m以上，实现大断面岩巷高效优质掘进，达到月进100m以上。试验效果主要体现在以下几个方面：①提高了爆破进尺及炮眼利用率。试验前掘进进尺在1.5～1.6m，炮眼利用率不足80%。采用混合掏槽技术后，爆破进尺大大提高，循环进尺都在1.80m以上，比试验前每循环高出至少0.2m，炮眼利用率提高到了90%以上。②提高单进。胶带上山岩巷采用混合掏槽爆破技术，循环进度由原来的1.2～1.3m提高到1.8～1.9m，炮眼利用率由原来的不足80%提高到90%以上，实现了快速成巷；剔除其他影响，月进尺由原来的50～60 m提高到95m左右，进尺效率是原来的190%。
3.结论
与单独采用平行空孔直线掏槽和倾斜掏槽相比，混合掏槽具有比较明显的优势，主要表现在以下几个方面：（1）适应性较强。混合掏槽对于多种地质条件、多种巷道断面大小都可以适用。（2）方法简单，掏槽效率高。该法具有技术简单、易于掌握的特点，且需要钻凿的炮孔数目较少，效率高。（3）炮眼利用率高。例如在上述实例中，没有采用混合掏槽时，炮眼利用率不足80%，而改用混合掏槽技术后，炮眼利用率达到了90%以上，提升了十多个百分点。（4）提高单进。在上述实例中，没有采用混合掏槽时，一次掘进进尺不超过1.6m，而改用混合掏槽后，每次循环进尺都达到了1.8m以上，也就是每次循环进尺比以前提高了至少0.2m，效果非常明显。
参考文献
[1]刘优平，陈寿如.直眼掏槽爆破参数设计探讨[J].采矿技术，2005（3）.
[2]王虹.我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展[J].煤炭科学技术，2010，38（1）.
作者简介
王吉（1986--），山西大同人，助理工程师.
【关键词】岩巷掘进；掏槽孔；混合掏槽；应用
前言
巷道掘进是煤矿开采中的一个重要环节，直接影响到整个矿井的经济效益。目前，对于煤巷掘进，已经可以采用综合机械化进行掘进，但是对于布置在岩层中的巷道而言，由于岩石硬度大，仍然只能采用炮掘。在放炮掘进中，按照炮孔布置位置和作用的不同，可以将炮孔分为掏槽孔、周边孔和辅助孔。掏槽孔一般布置在巷道断面中央偏下的位置，在爆破过程中最先起爆，为辅助孔的爆破提供自由面。辅助孔在掏槽孔起爆之后起爆，借助于掏槽孔爆破后提供的自由面，将掏槽孔周边的岩石层层爆破，并沿着掏槽孔形成的槽腔内抛掷石头。周边孔沿着巷道断面轮廓线布置，并在最后起爆，其主要作用是使得爆破后形成光滑的轮廓面。
1.掏槽孔的三种布置方式
在掏槽过程中，掏槽孔的布置方式主要有三种，即平行空孔直线掏槽、倾斜掏槽和混合掏槽。
1.1 平行空孔直线掏槽。平行空孔直线掏槽，是将所有掏槽孔都沿着垂直于工作面的方向布置，彼此相互平行在装药时，将中央的一个或者数个炮孔不装药，而是让其为其他炮孔的爆破提供自由面和作为破碎岩石膨胀的补偿空间。平行空孔直线掏槽的掏槽效果受到空眼的大小、数量、位置以及炮眼间距等多种因素的影响。这种掏槽方式需要的炮孔数量较多，炸药消耗量大，掏出的槽腔较小，成本偏高，应用范围有限。
1.2 倾斜掏槽。与平行空孔直线掏槽相反，倾斜掏槽是将炮孔倾斜布置，即炮孔与工作面斜交，一般呈锥型布置。采用倾斜掏槽，要控制好炮眼的倾角，倾角太小，则石块抛掷距离大，容易损坏设备，且对后期挖装不利；倾角太大，则炮孔深度势必会减小，从而影响掏槽效果。一般来讲，掏槽孔与工作面的夹角以50°～70°为宜。倾斜掏槽成本较平行空孔直线掏槽要低，但是对钻孔工人的要求比较高，不仅要掌握好钻孔角度，还要保证钻孔的对称性，否则掏槽效果也不好。另一方面，倾斜掏槽的炮眼深度受巷道宽度和高度的限制，小断面巷道难以应用。
1.3 混合掏槽。混合掏槽是将平行空孔直线掏槽和倾斜掏槽有机结合，综合运用的一种掏槽方式。它结合了平行空孔掏槽和倾斜掏槽两者的优点，是一种很好的掏槽方式。对比平行空孔直线掏槽和倾斜掏槽，混合掏槽主要优势在于：（1）充分利用了炮孔在斜眼起爆时充分利用中心掏槽上部未装药的空孔效应，增强了第一次爆破效果，没有“浪费”炮孔，有利于提高炮孔利用率；（2）减少掏槽眼数量，扩大槽腔体积为后续炮孔爆破提供更大的自由面和补偿空间，不会出现后续炮孔爆破时“压死”的现象；（3）混合掏槽眼与自由面斜交充分利用了掘进迎头提供的自由面，增强了爆破效果，同时其倾角比楔形掏槽的大，全断面巷道爆破时的岩石抛掷距离小，不易崩坏巷道里的设备和支架等。
2.混合掏槽应用举例
某煤矿胶带上山位于3#煤层之上，3煤为缓倾斜煤层，倾角9～13°，平均倾角11°，厚度1.36～3.55m，平均厚度2.43m。3煤煤层结构简单，断层、夹矸均比较少，开采中发现的断层均小于2m，且数量很少，在煤层上部有一层厚度很薄的夹矸，其厚度在0.05～0.08m之间，平均厚度约为0.06m。煤层上方有一层很薄的伪顶，厚度约0.05m，随采随冒。直接顶主要由砂岩、页岩和泥岩组成，底板为砂页岩。
2.1 施工工艺。通过现场实地跟班考察，根据现场条件和设备配制以及施工水平，现场试验方案采用中深孔全断面一次起爆技术施工，采用“三八”制作业方式。采用锚-网-喷支护，两掘一喷的作业方式。全断面一次打眼，混合掏槽并增加中孔，1～5段毫秒延期雷管，采用强力发爆器一次起爆，一次成巷的循环方式，炮眼深度2.0m，循环进尺平均1.90 m。胶带上山爆破掏槽炮眼布置断面见图1。
2.2 爆破效果。胶带上山岩石大巷爆破掘进采用混合掏槽技术，从2014年10月20日现场跟班开始，现场掘进爆破指标见表1。
在试验期间，除第一次试验装药量稍大造成矸石抛掷距离较大及第二次由于联线不当导致落炮外，其余几次试验都圆满成功，并取得了明显效果，进尺大幅度提高，单循环进尺提高0.7m以上，实现大断面岩巷高效优质掘进，达到月进100m以上。试验效果主要体现在以下几个方面：①提高了爆破进尺及炮眼利用率。试验前掘进进尺在1.5～1.6m，炮眼利用率不足80%。采用混合掏槽技术后，爆破进尺大大提高，循环进尺都在1.80m以上，比试验前每循环高出至少0.2m，炮眼利用率提高到了90%以上。②提高单进。胶带上山岩巷采用混合掏槽爆破技术，循环进度由原来的1.2～1.3m提高到1.8～1.9m，炮眼利用率由原来的不足80%提高到90%以上，实现了快速成巷；剔除其他影响，月进尺由原来的50～60 m提高到95m左右，进尺效率是原来的190%。
3.结论
与单独采用平行空孔直线掏槽和倾斜掏槽相比，混合掏槽具有比较明显的优势，主要表现在以下几个方面：（1）适应性较强。混合掏槽对于多种地质条件、多种巷道断面大小都可以适用。（2）方法简单，掏槽效率高。该法具有技术简单、易于掌握的特点，且需要钻凿的炮孔数目较少，效率高。（3）炮眼利用率高。例如在上述实例中，没有采用混合掏槽时，炮眼利用率不足80%，而改用混合掏槽技术后，炮眼利用率达到了90%以上，提升了十多个百分点。（4）提高单进。在上述实例中，没有采用混合掏槽时，一次掘进进尺不超过1.6m，而改用混合掏槽后，每次循环进尺都达到了1.8m以上，也就是每次循环进尺比以前提高了至少0.2m，效果非常明显。
参考文献
[1]刘优平，陈寿如.直眼掏槽爆破参数设计探讨[J].采矿技术，2005（3）.
[2]王虹.我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展[J].煤炭科学技术，2010，38（1）.
作者简介
王吉（1986--），山西大同人，助理工程师.