炮孔佈置

我國井巷工程掘進爆破作業中，爆破參數的設計多為半經驗、半理論。圓形斷面豎井掘進爆破炮孔佈置一般按經驗採用同心圓圓形炮孔佈置方式，第一排輔助眼爆破後，掏槽腔內充滿鬆動的岩石，對下一排炮孔靠近底部部分岩石的破碎效果有很大影響，鑽孔底部破碎質量效果較差，並未真正實現破碎，只是以產生裂隙的形式破碎而已，造成人工清底時間較長、爆破進尺深度不理想。由於工程爆破的研究和實踐存在條件和對象的多樣化、複雜化，其理論研究與實際應用尚有較大的差距，加強理論與實踐相結合仍是國內爆破界的當務之急 ^[1]  。

在礦山生產中，採礦方法確定以後，每個工藝過程所需要的相關數據和圖表就需要在地測部門的配合下完成，並由技術人員提取相關數據、繪製相關圖表，提供給在現場工作的工人，進一步進行具體的諸如鑽孔、裝藥、爆破等工作。但各個工藝流程在時間和空間上都是密切相關的，又由於採礦工作在不確定性非常強的岩石中進行，所進行的爆破開採等工作又是極不精密的，很多作業結果並不能和設計初衷相符合，從而為後續的設計和開採工作帶來困難，進而降低了採礦工作效率。而採礦方法計算機輔助設計，正是為了克服這種由於不確定性和不可預料性而發生的方案細節變動而進行的工作，因此，我們需要取得某些具體設計方案的相關數據，這是在具體分析採礦方法和現場條件的工作中完成的。

長期以來，採礦工程技術人員和爆破研究人員開發了一些爆破系統軟件。此外，近些年出現的一些巷道掘進支護決策系統中也有相應的爆破方面的子系統。這些系統不僅使設計週期大大縮短，設計精度提高，而且由於數據管理系統保存了大量有用的數據和圖形，既能隨時對方案進行快速修改和補充，又能為後續測震和爆破效果分析評價提供資料。不過，這些軟件大都沒有針對炮孔設計進行開發。

事實上，無論是開採還是巷道掘進過程中，每次爆破時均需進行炮孔佈置圖設計和藥量計算等，而這種設計與巷道驗收、測量等是密切相關的。影響設計結果的往往只有幾個參數，但每次設計均要進行大量的重複工作。為減少設計的重複工作，提高工作效率，在生產統計系統的基礎上，開發了計算機輔助炮孔設計系統，作為支持巷道掘進和支護系統作業的一部分 ^[2]  。

根據岩石條件對炮孔佈置進行優化，以提高一次爆破進尺及縮短出渣時間。豎井掘進不同於水平巷道和傾斜巷道掘進，豎井掘進爆破後出渣的第二階段要進行清底，為下一次掘進爆破創造條件，爆破後清底質量要求較為嚴格，直接關係到下一班爆破質量。根據施工期間統計結果顯示，清底出渣量佔出渣總量的7% 左右，由

於基本靠人工清底，清底時間佔出渣總時間的20%左右。這樣看來要想加快掘進速度，需要從清底時間及提高爆破進尺2 個方面進行優化。

造成一次爆破進尺較小、人工清底時間較長的原因是按同心圓炮孔佈置爆破作業後，第一排輔助眼爆破後，掏槽腔內充滿鬆動的岩石，對下一排炮孔靠近底部部分岩石的破碎效果有很大影響，鑽孔底部破碎效果較差，並未真正實現破碎，通過調整第二排輔助眼佈置形式來提高鑽孔底部岩石的破碎效果。根據相關文獻及本工程參數制定了炮孔佈置優化試驗方案: 第一排輔助孔仍按圓形進行佈置裝藥，而在擠壓條件下爆破的下一排輔助眼採用星型佈置，即在第二排輔助孔中每隔一個從圓圈上向掏槽中心移動200mm，考慮到由於向掏槽中心移動孔位而需要補償加大了的這段距離，下一排炮孔用同一段延期雷管起爆。本方法儘量降低了第一排輔助眼爆破後的鬆散岩石堆對下一排炮孔爆破質量的影響 ^[3]  。

採用第一排輔助眼按圓形佈置，而在擠壓條件下爆破的下一排輔助眼採用星型佈置，改善了工作面的爆破破碎質量，縮短了清理巖渣的時間，加大了一次爆破的進尺深度，提高了爆破效率，降低了材料消耗。

該項目雖總體獲得成功，但在實施過程中仍發現了問題，最主要的是在擠壓條件下爆破的下一排輔助眼間隔向中心移動距離未經過周密計算，只是參考值，不同的岩石條件、掘進斷面會有不同的取值，需對其將進行專門研究，探索出最為合理的移動距離 ^[2]  。