煤礦井巷掘進爆破技術展望

摘要：文章根據筆者現場工作的經驗，提出了一些合適井巷掘進爆破效率的相關技術方案，幫助煤礦井巷鉆爆法掘進速度的上升。

關鍵詞：井巷掘進；爆破技術；爆破效率

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0097-02

1 煤礦井巷施工技術

煤礦巷道施工可分為兩種方式：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進、支護、水溝等三個分部工程同時施工，在合適的距離內遵從設計的整體要求，相互結合起來，盡可能有連接性的將三個工程一起施工，沒有什么收尾項目，一次做成

巷道。

研究表明，一次成巷具有以下優點：

（1）成巷速度快。巷道斷面只需施一次工，施工程序相當的簡單，對工機械的效率加強也有很大的幫助。

（2）節約材料，工程成本低。一次成巷的支護距離通常在40m以下，不僅材料消耗量小；雷管、炸藥的消耗量也隨之降低了。

（3）施工作業安全，工程質量高。一次成巷圍巖暴露周期小，風化、變形和破碎程度不嚴重，永久支護時施工安全有保障，工程質量也很高。

井巷施工中，光面爆破技術選取的合適度，對加強施工安全和提高工作效率都有很深遠的影響。

2 煤炭井巷掘進爆破的定義及作用原理

煤炭井巷掘進爆破從爆破開始時，最先爆破的是開挖巷道的重要成分，接著在巷道周邊輪廓線上放置適當數量的藥包，用這種方式來布置，可使爆破完成后的開挖面變得十分的圓滑，所以該項技術被稱為光面爆破技術，就是先設計一個標準的爆破參數，爆破完成后壁面會變成一個輪廓線達到設計要求，比較光滑的開挖面。

現在對于煤炭井巷掘進爆破的破巖機理還沒有完全弄清，依然在研究之中。即使我們的理論研究沒有得到完善，但實際應用方面卻有了一個相同的認知。通常來說，炸藥在開始起爆時，爆炸時產生的氣體膨脹對外做功的大小決定了它作用的好壞。煤炭井巷掘進爆破先是周邊眼同時爆炸，然后以各炮眼的沖擊波由中心向四周的的范圍發射出去，應力波和鄰近炮眼的沖擊波產生疊加的作用，隨之產生了切向拉力，這是的炮眼中心連線的中點產生拉應力值達到了最大，當這種拉力值高于巖體的極限抗拉強度時，巖體就會出現一定區域的裂縫，如果爆炸氣體達到更大的膨脹之后，裂縫也隨之變大，規則的光滑的爆破面就是這樣而成的。

3 煤炭井巷掘進爆破的優點及應用條件

3.1 相對于普通爆破技術，光面爆破具有以卜優點

（1）它的巖面危害范圍較小，井巷圍巖的穩定性不變，讓施工可以順利的進行，且較為安全。

（2）它的巷道表面是比較規范的，圍巖的完整性沒有被破壞掉，所以圍巖的自身承載能力變得更好了。

（3）它的圍巖比較的整齊，只有一部分圍巖表面不是很規范，使得通風阻力和瓦斯積聚都相對的減小了，保障了生產安全。

（4）它的掘進巷道超挖量下降許多，材料消耗和成本的花費也隨之下降許多，但施工掘進速度卻隨之增加了。

3.2 其應用條件為

（1）煤炭井巷掘進爆破可以采用施工巷道一次成巷，掘進和支護一起施工，施工流程也很簡潔，但在節理較發育、圍巖裂隙較大的軟巖段的施工效果不如之前的好。所以，這種爆破技術比較適合在圍巖硬度中等以上的區域，巖石穩定性只要滿足標準，爆破效果相對來說也會很好的。

（2）預裂爆破技術需要用到不禍合裝藥的方法，所以施工工序比較的麻煩，而在軟巖段施工的效果最佳。所以井巷掘進中可在軟巖或者是圍巖節理、裂隙非常發育的區域內進行預裂爆破技術，那么爆破效果。才能達到最大值

4 煤炭井巷掘進爆破的技術措施

為了取得較好的光面爆破效果，可采取以下措施：

炸藥對巷道斷面的形成有不可忽視的作用，炸藥要選那些低爆速、低猛度、低密度、傳爆性能好、爆炸威力大的炸藥。

采用不偶合裝藥結構。根據光面爆破作用原理，炸藥在炮眼中爆炸，是由爆炸沖擊波和爆炸氣體結合后才發揮作用，巖石就受到了破壞。周邊眼起爆時，爆炸沖擊波對巷道內側的巖石和巷道外側的巖壁同時起了比較強烈的破壞作用，所以只有消除了周邊眼爆破對巷道周邊巖壁的破壞作用，才能達到光面爆破的成效。光面爆破的不偶合系數最大不要大于2，并且該炸藥的臨界直徑要高于藥卷直徑，使傳爆的穩定性增加。

5 爆破效率的提高

爆破效率，可以理解為炮眼利用率和井巷成形的規整度。井巷掘進爆破效率不好就是由于炮眼利用率低和爆破后殘眼量高至20%以上等原因導致的，如果是砂巖或火成巖時，殘留量高至40%以上；巷道超、欠挖現象得不到控制，形狀不符合標準。

想要使爆破率上升的辦法是多種多樣的，例如：依據不同巖性、掘進斷面和循環進度，然后在選擇一個最佳的掏槽方式，對裝藥量和裝填結構做一個具體的規定，再規定一下適當的起爆順序，想要使爆破效率適當的加大一下就得重視炮眼封堵質量和嚴格的施工。

工程實例：

實例一：某礦掘進隊在開展某石門穿越煤層的項目時，圍巖都是比較零碎的，如果爆破后的超挖現象沒有規劃好的話，就算炮眼利用率超過90%也是不合格的，掘進斷面擴大了lm2左右，形狀不符合標準，不僅消耗了許多的支護材料，還讓支護工作變得更加困難。經過研究得到了這樣的結果，炮眼利用率要滿足相應的指標，因此在本段圍巖中采用三角錐形掏槽的方法就是正確的，而超挖現象則是周邊眼間距偏大和裝藥過量造成的。找到了出錯的原因后，要對爆破圖表做一個合理的改進，周邊眼間距由原來的600mm改為400mm，裝藥量由原來的450g/眼改到150g/眼，不僅減少了總裝藥量，還使得爆破效率有一個顯著的上升，超挖現象被控制住了，形狀也符合了標準，讓錨噴支護可以順利的進行

下去。

實例二：某礦掘進隊在開展某石門穿越火成巖項目時，圍巖的硬度很高，導致火工品消耗得比較的多，而炮眼利用率卻只有40～50%左右，還出現了危害性較大的欠挖現象。經過研究得到了以下結論：（1）用三角錐形在堅硬巖中掏槽的方式是錯誤的；（2）全斷面（5.6m2）布置的炮眼遠遠小于21個；（3）周邊眼鉆眼質量遠遠低于實際的標準（未打在設計輪廓線上）；（4）爆破的方式選擇的不正確；（5）炮泥充填長度小于實際長度，密實度不高。所以，要編制一個新的滿足各項指標的爆破圖表。從工人鉆眼技術水平的方面開始改進，掏槽的工具由三角錐形加強為六眼楔形，并且在居中的位置多掏兩個垂直空眼；根據5個/m2炮眼的要求，全斷面需要布置28個炮眼。在現場施工時要做相應的輔導，讓周邊眼打在規定的設計輪廓線上，眼距落實到350mm。對藥卷的裝填方向要實施監督，最后用聚能效應實施聚能爆破；每個眼的炮泥要依次堵塞，堵塞長度不能小于300mm且填充的密實度要高。只要按以上步驟實施，爆破效率肯定會大幅度的加強，炮眼利用率也能上升到85%以上，避免了欠挖現象的出現，形狀也符合標準。

通過上述二例分析，有如下兩點需要在掘進爆破中注意的：

首先是技術人員要根據要求編制正確的爆破圖表，如果碰到巷道穿過多種巖層的情況，要選擇兩種（或兩種以上）合適的穿過量大的主要巖層，在編制爆破圖表這一環節中，也要關注一下現場的指導工作，要多次重復整個爆破實踐。接著就依照實驗所測得的爆破參數對圖表進行一個合理的調整，讓它在鉆眼爆破工作的指導和檢查中發揮實效。

其次是參加掘進爆破的工人，要以《煤礦安全規程》的標準和爆破圖表的規定展開施工，要杜絕隨意打眼、隨意裝藥、隨意放炮等不良事件的發生，為施工的安全和速度提供一個保障。

參考文獻

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作者簡介：李智軍，男，河南鄭州人，山西宏廈第一建設有限責任公司助理工程師，研究方向：掘進技術。