Boomer281掘进台车在李楼铁矿巷道掘进施工中的应用
１ 工程概况
按照李楼铁矿矿床特点和开采要求，该矿引进了安特拉斯公司生产的Ｂｏｏｍｅｒ２８１掘进台车，专用于平巷开拓与采准施工。目前，该型台车在李楼铁矿掘进台效已达１８０ｍ／（台×月）。井下巷道掘进时主要采用Ｂｏｏｍｅｒ２８１掘进台车进行钻孔作业，该型台车技术参数为钎杆长度３.５ｍ，最大钻进孔深３.３ｍ，钻头直径４５ｍｍ，钻孔直径４８ｍｍ，扩孔钻头直径８９ｍｍ，孔径９３ｍｍ。巷道掘进选用了φ３２ｍｍ２＃岩石乳化粉状炸药和２＃岩石乳化水胶炸药。为进一步提升该矿巷道掘进施工效率和质量，本研究通过对爆破方案进行设计，并对爆破技术参数进行优化取值。
２ 爆破方案设计
由于该矿围岩主要为Ⅰ、Ⅱ级围岩，岩石硬度较大，本研究巷道掘进施工采用全断面一次爆破方法。
２．１ 爆破参数确定
（１）炮孔直径及炮孔深度。目前该矿巷道掘进采用的药卷直径为３２ｍｍ，参照选取的钻孔机具型号，炮孔直径ｄ取４８ｍｍ。为加强掏槽槽腔内岩石的破碎和抛掷作用，掏槽眼钻孔深度一般比周边眼深０.１５～０.２５ｍ。但在实际操作过程中如果掏槽深度超钻２００ｍｍ，下一班组施工过程中会出现布眼困难现象，故本研究掏槽眼深度Ｌ＝３ｍ。
（２）周边孔密集系数。周边孔密集系数ｍ是指周边孔间距ａ与最小抵抗线Ｗ的比值，一般情况下，硬岩取０.８～１.０，软岩取０.６～０.７，本研究ｍ＝１。
（３）周边孔间距和最小抵抗线。本研究根据光爆试验结果并结合现场巷道围岩实际情况，周边孔间距ａ＝５００ｍｍ，当ｍ＝１时，光面爆破的最小抵抗线（即光爆层厚度）Ｗ＝５００ｍｍ。
（４）周边孔倾角及装药集中度。周边孔的施工由于受到凿岩台车或操作技术的限制，需要向上或向外偏斜一定的角度，一般为３°～５°，以确保断面轮廓不缩小，但需确保眼底不超出设计轮廓１０ｃｍ，周边眼爆破后的实际轮廓面呈缓阶梯状。当进行全断面一次光面爆破时，周边眼的装药集中度Ｑｘ＝２００～３００ｇ／ｍ，软岩中取小值，硬岩中取大值。结合现场实际通过计算，周边眼装５卷药，其中１卷为水胶炸药，４卷为粉状炸药，单孔装药量为８００ｇ，Ｑｘ＝２６７ｇ／ｍ。
（５）掏槽形式。根据单炮进尺要求以及现场实际施工情况，采取直眼掏槽的形式（图１）。其中，空孔为φ９３ｍｍ扩孔，当掏槽装药孔起爆后，装药孔对周边空孔产生强力的挤压作用，使得掏槽槽腔内岩石破碎，而后通过爆破气体的余能从槽内抛出，达到掏槽的效果。通过现场爆破试验，认为在坚硬岩层中采用直眼掏槽方式爆破效果较好。
２．２ 炮孔数目和装药量
在实际施工过程中，由于各种因素的叠加，炸药单耗应大于理论值１.９７ｋｇ／ｍ³，本研究取２.６ｋｇ／ｍ³。
２．２．１ 炮孔数目
单个爆破循环中的总炮孔数计算公式为
式中，ｑ为炸药单耗，２.６ｋｇ／ｍ³；ｓ为巷道掘进断面面积，１３.４２ｍ²；η为炮孔利用率，０.８７；ｍ＇为每个药卷长度，０.２ｍ；ａ为装药系数，０.４８８；ｐ为每个药卷质量，干粉０.１５ｋｇ，水胶０.２ｋｇ。经计算并结合现场实际情况，本研究Ｎ＝７５。
２．２．２ 炮孔装药量
单孔装药量Ｑ的计算公式为
式中，α为平均装药系数；Ｇ为药卷质量，２＃岩石炸药每卷质量为０.１５ｋｇ；Ｈ为药卷长度，０.２ｍ。
掏槽眼，α＝０.８７，Ｑ＝１.９５ｋｇ。辅助眼，α＝０.５～０.６７，Ｑ＝１.３５ｋｇ。顶眼与侧眼，由Ｑｘ可知，Ｑ＝０.８ｋｇ。
底眼，α＝０.８，Ｑ＝１.８５ｋｇ。经计算：掏槽眼总装药量Ｑ１总＝２６ｋｇ，辅助眼总装药量Ｑ２总＝３６.４５ｋｇ，顶眼和帮眼总装药量Ｑ３总＝１６.８ｋｇ，底板眼总装药量Ｑ４总＝１２.９５ｋｇ，空眼装药量为０，则总耗药量Ｑ总约９０ｋｇ。
２．３ 炮孔布置
根据巷道围岩特征，经过多次实验，本研究确定的炮孔布置方式如图２所示。首先布置掏槽眼，周边眼严格按设计开挖轮廓线布置，周边眼间距不宜大于６００ｍｍ。辅助眼根据“上稀下密、中部均匀分布”的原则布置。
２．４ 装药方式和起爆网络
２．４．１ 装药方式
对于顶眼、帮眼及辅助眼采用不耦合间隔装药，掏槽眼和底眼采用连续不耦合装药形式。孔底２卷φ３２ｍｍ乳化水胶炸药，外接φ３２ｍｍ乳化粉状炸药；其他炮孔孔底１卷φ３２ｍｍ乳化胶状炸药，外接φ３２ｍｍ乳化粉状炸药。其中，帮、顶眼采用“３－１－１”间隔装药方式，连接１发雷管和导爆索。掏槽眼和底眼采用连续装药形式，单孔１３卷，１发雷管孔底起爆。辅助眼采用连续装药形式，单孔８～１０卷，１发雷管孔底起爆。顶眼和帮眼采用空气间隔装药方式，周边眼结构为“３－１－１”，１发雷管孔底起爆，严格堵塞炮孔，堵塞距离不小于２００ｍｍ。
２．４．２ 起爆网络
采用导爆管起爆法，采用串并联爆破网络（图２），相关爆破参数取值见表１。
３ 结语
以李楼铁矿为例，结合Ｂｏｏｍｅｒ２８１台车，对该矿巷道爆破掘进施工方案进行了设计，并对爆破技术参数进行了优化取值。实践表明：采用Ｂｏｏｍｅｒ２８１台车后，巷道掘进的钻孔时间得到了有效减少；光爆后，岩碴块度较小且均匀，有利于装碴，节省了装运时间，清理危石或补炮时间大大缩短，减少了支护成本；通过控制光面爆破后巷道的断面规格及成型质量，有效降低了巷道的超、欠挖量，在节省了炸药等火工品消耗的同时降低了巷道后期的支护工程量，有效降低了生产成本，降低了井下工人的劳动强度，改善了作业环境。