钻爆法是岩石井巷掘进的主要方法之一,在岩巷施工中占95%以上,但掘进水平常年维持在70~80米/月,掘进速度处于低水平是造成我国煤矿“采掘失衡”矛盾的 主要因素之一。
提高炮孔利用率可以加快掘进速度,而提高炮孔利用率的关键在于掏槽,这是因为掏槽孔爆破后新形成的槽腔可以为后续辅助孔爆破提供新的自由面。
长期以来,学者的研究主要集中于掏槽技术和掏槽参数,而对于掏槽孔超深深度(掏槽孔深度与其他炮孔深度之差)与其他炮孔利用率之间关系没有引起足够的重视。
北京科技大学杨仁树教授团队与北方工业大学、中国矿业大学(北京)研究人员,为了探讨掏槽孔超深深度与炮孔利用率之间的关系,对1980年以来公开发表的91个与炮孔利用率参数有关的工程实例进行统计。并从时间、岩性、断面大小、炮孔深度、掏槽形式5个维度下掏槽孔超深深度进行了分析。
研究发现,自20世纪80年代以来,岩巷爆破设计的掏槽孔超深深度均设定约为200mm,炮孔利用率维持在90%左右,5个维度中岩性对炮孔利用率的影响最为显著。
为了研究掏槽孔超深深度对炮孔利用率的影响效应,研究人员选取阳煤五矿某高抽巷进行了一定岩性条件下的现场爆破试验。
该巷原爆破方案掏槽形式为楔形掏槽,掏槽孔深度2米,掏槽孔的超深深度为200mm。该方案下单循环爆破进尺为1.6米,平均炮孔利用率为89%。
在原爆破方案的基础上,研究人员以掏槽孔超深深度为单一变量,将掏槽孔超深深度设定为300、400、500mm。发现,单循环进尺由1.6 m 提高到1.67、1.75 和1.75 m。炮孔利用率从89%提高到93%、97%和97%。
研究最后指出,掏槽孔超深深度与炮孔利用率具有较强的相关关系,适当加大掏槽孔超深深度能显著提高炮孔利用率,而不同施工条件下掏槽孔超深深度的确定有待研究。