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1.概况
某矿3402煤仓全深10m，掘进直径2.8m，上接3402皮带运输巷，下接倾角为18°的3400皮带上山，穿过的岩石为灰、白色砂岩和黑白色细砂岩（图1），普氏系数f=4～6，抗压强度为30～80Mpa，裂隙不发育。该矿为低瓦斯矿井，该煤仓不穿过断层，工作面无瓦斯
溢出。
图1岩层柱状图
2.爆破方案
参照国内外有关掘进天井等垂直巷道的先进经验，并结合现场实际取情况，决定采用深孔光爆一次成井法施工3402煤仓。该爆破方案的主要内容如下：
2.1采用TXU-75型井下潜孔钻机在上部巷道自上而下全深钻孔，并按设计要求扩孔。
2.2充分利用上下巷道作补偿空间，使煤仓的上部岩体（约20%）向上抛渣;下部（80%）向下抛渣。
2.3为使岩壁平整稳定，减小爆破地震影响，周边眼在其他炮眼起爆后起爆。
2.4为提高爆破效果，采用两个大空孔和两个掏槽孔组成的菱形掏槽法（图2）。
图二 掏槽眼布置示意图
1、2——大空孔 3、4——掏槽孔
3.掏槽参数设计
3.1空孔直径D
空孔直径D越大越有利，但考虑设备能力与经济性，一般D=（2～3）d较合理（d为理论设计掏槽孔直径，d=40mm，实际取d=70mm）。施工经验及有关资料表明，当煤仓高度在10m左右时，取D=110mm为宜。
3.2空空间距a
按空孔的补偿空间计算
a≤
式中 D1——空孔1的直径， D1=110mm；
D2——空孔2的直径， D2=110mm；
K——岩石碎胀系数，取K=1.30。
代入得a≤662mm，取a=400mm。
3.3掏槽孔与两空孔中心连线的距离b
根据最小抵抗线不大于暴露宽度的原则计算
b≤a+d
式中 a——两空孔间距，a=400mm；
d——掏槽孔直径，d=70mm。
代入得b≤470mm，取b=300mm。
3.4一次爆破的分段高度
根据利文斯顿爆破漏斗理论及试验经验，结合现场岩石性质可知，一次爆破段高不能超过3m。为此，将10m的煤仓分成4段爆破，每段高2.5m。但掏槽眼和辅助眼的起爆段数为3段，即煤仓最上部的5m合为一次起爆，让其向上、下两端抛掷。
4.爆破参数设计
4.1煤仓岩体的补偿空间
煤仓全深一次爆破后，其随张的岩石体积VZ必须小于下部和上部巷道补偿空间的体积Vb。
Vb=sh1+h2BL
VZ=SH（K-1）
式中 S——煤仓断面积，S=6.15m2；
H——煤仓深度，H=10m；
h1——上部巷道高度，h1=2.4m；
h2——下部巷道高度，h2=2.4m；
B——巷道宽度，B=2.4m；
K——岩石碎胀系数，取K=1.30；
L——下部巷道能容纳下抛岩石的长度，考虑巷道倾角为18°，煤仓爆落下的岩石可向下塌落4m。
计算得Vb=37.8m3，VZ=18.45m3，显然Vb＞VZ，符合要求。
4.2钻孔偏斜率
钻孔偏斜率是深孔爆破成败的关键，要求不大于1%。在施工中，钻孔机每钻进3m测斜一次，对超偏的孔需堵塞后重新补孔。炮孔钻完后进行测斜，并绘制钻孔实测图。
4.3辅助孔和周边孔间距的确定
掏槽孔之外布置了一圈辅助孔，设计圈径1.6m，辅助孔间距720mm，共布置7个。
由于该煤仓穿过的岩石为软岩，根据国内外有关一次爆破成井的经验，确定周边孔间距为600mm，共布置15个（图3）。
图三 炮孔布置平面示意图
1、2——大空孔 3、4——掏槽孔 5-11——辅助孔 12-26——周边孔
4.4炮眼的装药量与装药结构
施工3402煤仓共布置26个炮孔，使用水娇、胶炸药161kg，雷管96发。每个炮孔的装药量和装药结构见图4和表1。
图四 炮孔装药结构示意图
1#～10#——采用雷管的段数
表一 爆破参数表
钻孔编号名称孔径/mm数量间距/mm装药量/kg分段雷管数装药结构
上中下上中下
1补偿孔1101 6449#9#3#3个自抛掷弹
2掏槽孔11014008447#7#1#双排药卷，导爆索串联装
3～4掏槽孔7026004228#5#2#双排药卷，导爆索串联装
5～11辅助孔70772042210#8#5#单排药卷，导爆索串联装
12～26周边孔7015600 5 11# 间隔装药，导爆索串联装
4.5雷管合理延期时间及段数的选定
为确保深孔爆破效果，保证有充分的岩石移动时间，必须慎重选择雷管的合理延期时差。根据有关公式计算只、国内外的经验值以及《煤矿安全规程》第295条的要求，选用的毫秒电雷管系列中的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11段，延期时间分别为0、25、50、75、110、150、200、250、310、380、460ms。
5.起爆网路
该工程起爆雷管96发，联线方式为并串联（图5）。
图五 联线方式示意图
6.安全技术措施
6.1预防爆破地震
根据有关公式计算后可知，该爆破工作不会对附近巷道产生大的破坏。但为保证上、下巷道的稳定性，采取如下措施：
6.1.1采用大于25ms间隔的毫秒电雷管，使震动波形分开，减弱地震效应。
6.1.2周边眼采用不耦合缓冲装药结构，不耦合系数为4，减小作用在孔壁上的应力。
6.1.3将巷道薄弱部位预先加固。
6.2预防爆破后有毒气体危害
爆破后将产生大量有毒气体，为确保安全，防止意外事故发生，通风1h后，方可由3名安全检查员戴好氧气呼吸器进入工作地点。
6.3预防早爆、拒爆
6.3.1采用“三同”雷管和质量好的炸药，并用数字万用表测量雷管电阻。
6.3.2用数字万用表测量网路电阻。
6.3.3接线牢固，随时用砂纸擦去接头的氧化物。
6.3.4接线后最好用胶布将接头包扎好，以防增大网路电阻和接触岩壁。
6.3.5为防止管道效应，所有塑料管装药都要有导爆索串联。
6.3.6认真检查起爆器质量，并事先作电爆网路模拟试验。
6.4预防杂散电流
6.4.1用IS-1型杂散电流测定仪，测量金属物对金属物，金属物对岩壁和底帮的杂散电流。当杂散电流降到50mA以下时方可进行装药、联线和起爆。
6.4.2无论是单个雷管脚线还是放炮母线，在联线以前均应始终短接。
6.4.3爆破母线、连接线不得有裸露接头，以防止短路和漏电。
6.4.4装药后，必须将电雷管脚线悬空，严禁与其他导体接触。
6.5防止钻孔偏斜率及纠偏
6.5.1掌握准确的地质资料，防止产生“药壶”现象。
6.5.2在煤仓上口事先需打一层20cm厚的混凝土底盘，预划孔口，然后在其上钻眼。钻进时要“平、直、准、齐”，钻孔临近全深时，减压钻进。
6.5.3每钻进3m采用重锤法测斜一次，出现偏斜时，采用反向回转钻进纠偏法、扩孔纠偏法或回填老孔纠斜法进行纠偏。
6.5.4钻孔打歪、交叉、超偏的，应充填后重新补孔。
6.6安全管理
建立爆破指挥机构，严格遵守《煤矿安全规程》，统一指挥，协调行动。
7.结语
一次爆破成井技术较好的解决了传统的浅眼爆破法存在的缺口，施工安全便利，成本降低一半。
该施工方法能保证深度在20m范围内、断面在2.25m2以下的井筒、煤仓的一次成井，具有很大的推广前途和应用价值。
此稿发表时间：2008-2-19 13:59:46
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