煤矿井巷掘进爆破技术展望

摘要：文章根据笔者现场工作的经验，提出了一些合适井巷掘进爆破效率的相关技术方案，帮助煤矿井巷钻爆法掘进速度的上升。

关键词：井巷掘进；爆破技术；爆破效率

中图分类号：TD235 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0097-02

1 煤矿井巷施工技术

煤矿巷道施工可分为两种方式：一是一次成巷；二是分次成巷。一次成巷，就是在巷道施工中的掘进、支护、水沟等三个分部工程同时施工，在合适的距离内遵从设计的整体要求，相互结合起来，尽可能有连接性的将三个工程一起施工，没有什么收尾项目，一次做成

巷道。

研究表明，一次成巷具有以下优点：

（1）成巷速度快。巷道断面只需施一次工，施工程序相当的简单，对工机械的效率加强也有很大的帮助。

（2）节约材料，工程成本低。一次成巷的支护距离通常在40m以下，不仅材料消耗量小；雷管、炸药的消耗量也随之降低了。

（3）施工作业安全，工程质量高。一次成巷围岩暴露周期小，风化、变形和破碎程度不严重，永久支护时施工安全有保障，工程质量也很高。

井巷施工中，光面爆破技术选取的合适度，对加强施工安全和提高工作效率都有很深远的影响。

2 煤炭井巷掘进爆破的定义及作用原理

煤炭井巷掘进爆破从爆破开始时，最先爆破的是开挖巷道的重要成分，接着在巷道周边轮廓线上放置适当数量的药包，用这种方式来布置，可使爆破完成后的开挖面变得十分的圆滑，所以该项技术被称为光面爆破技术，就是先设计一个标准的爆破参数，爆破完成后壁面会变成一个轮廓线达到设计要求，比较光滑的开挖面。

现在对于煤炭井巷掘进爆破的破岩机理还没有完全弄清，依然在研究之中。即使我们的理论研究没有得到完善，但实际应用方面却有了一个相同的认知。通常来说，炸药在开始起爆时，爆炸时产生的气体膨胀对外做功的大小决定了它作用的好坏。煤炭井巷掘进爆破先是周边眼同时爆炸，然后以各炮眼的冲击波由中心向四周的的范围发射出去，应力波和邻近炮眼的冲击波产生叠加的作用，随之产生了切向拉力，这是的炮眼中心连线的中点产生拉应力值达到了最大，当这种拉力值高于岩体的极限抗拉强度时，岩体就会出现一定区域的裂缝，如果爆炸气体达到更大的膨胀之后，裂缝也随之变大，规则的光滑的爆破面就是这样而成的。

3 煤炭井巷掘进爆破的优点及应用条件

3.1 相对于普通爆破技术，光面爆破具有以卜优点

（1）它的岩面危害范围较小，井巷围岩的稳定性不变，让施工可以顺利的进行，且较为安全。

（2）它的巷道表面是比较规范的，围岩的完整性没有被破坏掉，所以围岩的自身承载能力变得更好了。

（3）它的围岩比较的整齐，只有一部分围岩表面不是很规范，使得通风阻力和瓦斯积聚都相对的减小了，保障了生产安全。

（4）它的掘进巷道超挖量下降许多，材料消耗和成本的花费也随之下降许多，但施工掘进速度却随之增加了。

3.2 其应用条件为

（1）煤炭井巷掘进爆破可以采用施工巷道一次成巷，掘进和支护一起施工，施工流程也很简洁，但在节理较发育、围岩裂隙较大的软岩段的施工效果不如之前的好。所以，这种爆破技术比较适合在围岩硬度中等以上的区域，岩石稳定性只要满足标准，爆破效果相对来说也会很好的。

（2）预裂爆破技术需要用到不祸合装药的方法，所以施工工序比较的麻烦，而在软岩段施工的效果最佳。所以井巷掘进中可在软岩或者是围岩节理、裂隙非常发育的区域内进行预裂爆破技术，那么爆破效果。才能达到最大值

4 煤炭井巷掘进爆破的技术措施

为了取得较好的光面爆破效果，可采取以下措施：

炸药对巷道断面的形成有不可忽视的作用，炸药要选那些低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。

采用不偶合装药结构。根据光面爆破作用原理，炸药在炮眼中爆炸，是由爆炸冲击波和爆炸气体结合后才发挥作用，岩石就受到了破坏。周边眼起爆时，爆炸冲击波对巷道内侧的岩石和巷道外侧的岩壁同时起了比较强烈的破坏作用，所以只有消除了周边眼爆破对巷道周边岩壁的破坏作用，才能达到光面爆破的成效。光面爆破的不偶合系数最大不要大于2，并且该炸药的临界直径要高于药卷直径，使传爆的稳定性增加。

5 爆破效率的提高

爆破效率，可以理解为炮眼利用率和井巷成形的规整度。井巷掘进爆破效率不好就是由于炮眼利用率低和爆破后残眼量高至20%以上等原因导致的，如果是砂岩或火成岩时，残留量高至40%以上；巷道超、欠挖现象得不到控制，形状不符合标准。

想要使爆破率上升的办法是多种多样的，例如：依据不同岩性、掘进断面和循环进度，然后在选择一个最佳的掏槽方式，对装药量和装填结构做一个具体的规定，再规定一下适当的起爆顺序，想要使爆破效率适当的加大一下就得重视炮眼封堵质量和严格的施工。

工程实例：

实例一：某矿掘进队在开展某石门穿越煤层的项目时，围岩都是比较零碎的，如果爆破后的超挖现象没有规划好的话，就算炮眼利用率超过90%也是不合格的，掘进断面扩大了lm2左右，形状不符合标准，不仅消耗了许多的支护材料，还让支护工作变得更加困难。经过研究得到了这样的结果，炮眼利用率要满足相应的指标，因此在本段围岩中采用三角锥形掏槽的方法就是正确的，而超挖现象则是周边眼间距偏大和装药过量造成的。找到了出错的原因后，要对爆破图表做一个合理的改进，周边眼间距由原来的600mm改为400mm，装药量由原来的450g/眼改到150g/眼，不仅减少了总装药量，还使得爆破效率有一个显著的上升，超挖现象被控制住了，形状也符合了标准，让锚喷支护可以顺利的进行

下去。

实例二：某矿掘进队在开展某石门穿越火成岩项目时，围岩的硬度很高，导致火工品消耗得比较的多，而炮眼利用率却只有40～50%左右，还出现了危害性较大的欠挖现象。经过研究得到了以下结论：（1）用三角锥形在坚硬岩中掏槽的方式是错误的；（2）全断面（5.6m2）布置的炮眼远远小于21个；（3）周边眼钻眼质量远远低于实际的标准（未打在设计轮廓线上）；（4）爆破的方式选择的不正确；（5）炮泥充填长度小于实际长度，密实度不高。所以，要编制一个新的满足各项指标的爆破图表。从工人钻眼技术水平的方面开始改进，掏槽的工具由三角锥形加强为六眼楔形，并且在居中的位置多掏两个垂直空眼；根据5个/m2炮眼的要求，全断面需要布置28个炮眼。在现场施工时要做相应的辅导，让周边眼打在规定的设计轮廓线上，眼距落实到350mm。对药卷的装填方向要实施监督，最后用聚能效应实施聚能爆破；每个眼的炮泥要依次堵塞，堵塞长度不能小于300mm且填充的密实度要高。只要按以上步骤实施，爆破效率肯定会大幅度的加强，炮眼利用率也能上升到85%以上，避免了欠挖现象的出现，形状也符合标准。

通过上述二例分析，有如下两点需要在掘进爆破中注意的：

首先是技术人员要根据要求编制正确的爆破图表，如果碰到巷道穿过多种岩层的情况，要选择两种（或两种以上）合适的穿过量大的主要岩层，在编制爆破图表这一环节中，也要关注一下现场的指导工作，要多次重复整个爆破实践。接着就依照实验所测得的爆破参数对图表进行一个合理的调整，让它在钻眼爆破工作的指导和检查中发挥实效。

其次是参加掘进爆破的工人，要以《煤矿安全规程》的标准和爆破图表的规定展开施工，要杜绝随意打眼、随意装药、随意放炮等不良事件的发生，为施工的安全和速度提供一个保障。

参考文献

[1] 王红俭，王会森.煤矿电工学口[M].北京：煤炭工业出版社，2005.

[2] 王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术阿[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3] 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[S].北京：煤炭工业出版，2004.

作者简介：李智军，男，河南郑州人，山西宏厦第一建设有限责任公司助理工程师，研究方向：掘进技术。