中深孔爆破技術在巖巷快速掘進中的應用研究

李 建 強

(山西省陽煤集團宏廈一建,山西 陽泉 045000)

中深孔爆破技術在巖巷快速掘進中的應用研究

李 建 強

(山西省陽煤集團宏廈一建,山西 陽泉 045000)

針對巖巷掘進速度慢、工效低的問題，通過優化掘進工藝、合理的組織勞動形式、中深孔爆破技術等的綜合應用，提高了巖巷掘進速度，實踐證明，改進后的工藝和設計，使每月掘進推進距離由原來的60 m～70 m增加至100 m以上，初步實現了巖巷高效安全掘進。

中深孔爆破，巖巷快速掘進，鉆爆法

礦井在建設過程中，巖巷工期占總工期的40%～50%左右，工作量也要占到近1/2[1]，由此可知，巖巷掘進速度直接關系到礦井建設周期。目前，大多數礦井仍采用以鉆爆法為主的工藝，月單進量為60 m左右，個別礦井能達到100 m，甚至更多[2]。鉆爆法巖巷機械化作業工藝分為兩種，一種是以氣腿式鑿巖機并配備斗式裝巖機為主要工具的作業線，該工藝以其簡單、便于管理的特點普遍應用于礦井，掘進速度基本保持在60 m/月～70 m/月[3]；另一種是以液壓鉆車并配自卸裝巖機為主要工具的作業線，該工藝較為復雜，對作業環境的要求較高，因此很少礦井采用這種掘進方式[4]。這兩種工藝相比，后者比前者的單進水平快約20 m/月。總的來說，我國巖巷機械化裝備水平還是處于較低水平，掘進速度偏慢，成為制約礦井建設周期的瓶頸。如何實現礦建基建巖巷的快速掘進，將是礦井建設和生產中必須面臨的問題。

近年來，中深孔爆破技術在礦井建設中取得實質性的成果[5-7]。本文結合礦井掘進中的實際情況，在以傳統氣腿式鑿巖機配備斗式裝巖機為主的基礎上，通過引進中深孔爆破技術、優化組織結構、合理強化支護方式等關鍵掘進技術，實現巖巷快速掘進，增加了掘進單進水平，提高了掘進速度。

1 工程概況

根據某礦礦井設計，2號煤西翼擴區軌道運輸大巷主要為滿足2號煤層西翼采區通風、運輸、行人等需要開拓的巷道，該巷道總

長2 500 m，埋深340 m，巷道服務年限20年。該巷道處于中細粒砂巖巖層，巖石普氏系數f=3～5，抗壓強度平均為40.0 MPa。巷道斷面為直墻半拱形，規格為5.1 m×4.2 m，采用錨網、錨噴等支護工藝支護，錨桿排距間距均為0.8 m。

2 掘進設備及材料

2號煤西翼擴區軌道運輸大巷采用“一掘二噴”的施工工藝，即掘進一次后進行初噴，然后加復噴一次。其用到的設備和材料如表1，表2所示。

表1 主要設備一覽表

表2 所需材料一覽表

3 施工工藝

3.1 工藝流程

由于傳統流程安排不盡合理，拖延了巖巷掘進時間，針對這一問題，本文對傳統施工工藝流程進行了優化和細化，使其更加科學合理，最大限度的滿足現場掘進需要。具體流程如圖1所示。

傳統“一掘一錨，二掘一噴”的工藝中，噴漿和掘進分開執行，每天只能有2個班在掘進，速度比較慢。改進后，每天有3個班掘進，利用裝巖機前后空間的特點，噴漿與掘進同時進行，這樣每天即加快1個班掘進。如圖1所示的流程中裝車用的為耙斗裝巖機，該種裝巖機操作簡單，對工作環境的要求比較低，且裝巖過程能與打孔、噴漿同時進行，因此極大限度的縮短了一個循環的掘進時間。

3.2 組織和管理

采用“三八”制作業方式，掘進作業每班出勤24人，噴漿作業每班出勤12人。噴漿和裝車作業相互獨立，交叉進行，掘進作業在裝巖機前掘進，噴漿作業在裝巖機后噴漿成巷。

每班作業要有專門的負責人負責現場指揮，調動工人的積極性，注意打眼、爆破、裝巖、支護、運輸五大工序的銜接與配合，確保各循環流暢、高效的進行。加強掘進團隊管理，明確工人職責，細化考核單元，實現“區隊對班組，班組對個人”的考核制度，做好上下班交接工作，盡可能保證較多的掘進時間。

設備、工具包機到人，統一編號管理。建立設備考核制度，在配件消耗上，實行“以舊換新”制度；若發現設備損壞，及時派人維修，做到“及時發現問題，立即解決問題”。對于耗材的管理，從源頭上控制浪費現象，提高工人節約意識，降低成本。

4 爆破技術

4.1 爆破方案設計

為使得爆破效果最佳，經過理論計算和現場多次優化炮眼參數，確定如圖2所示的炮眼布置方案。圖2中采用準直眼強力掏槽，全斷面一次爆破。選用二級煤礦許用水膠炸藥，藥卷規格φ35×250 mm，雷管用8號金屬外殼雷管Ⅰ～Ⅲ段。

炮眼分為6類，分別標號為a，b，c，d，e和f，主爆炮眼深度為2.4 m，其他深度2.0 m，各類的參數如表3所示。

4.2 爆破

根據全斷面一次爆破的特點，采用串聯起爆網絡，使用強力XMFB-150型電容式發爆器起爆。爆破后，周邊炮孔的炮眼利用率高達93%，爆破效率達87%～95%，中間孔的利用率也在90%以上，每班循環進尺1.8 m～1.9 m。

表3 炮孔設計參數表

類別個數/個深度/m炮眼角度/(°)垂直水平裝藥量kg/眼封泥長度cma82.090-30.8b222.090-30.8c112.09000.8d102.090+30.8e72.09000.8f22.49001>50注:-為向下傾斜,+為向上傾斜

5 結語

通過對某礦2號煤西翼擴區軌道運輸大巷中深孔爆破對快速掘進技術的應用研究，得出以下結論：

1)實施改進后的方法后，2號煤西翼擴區軌道運輸大巷每班循環進尺1.8 m～1.9 m，即每天循環進尺5.4 m～5.7 m，每月按有效工作時間20 d計算，則每月推進距離約在100 m以上。

2)優化掘進工藝、合理的勞動組織形式、中深孔爆破技術等的綜合應用，提高了掘進工效，加快了2號煤西翼擴區軌道運輸大巷的掘進速度，縮短礦井建設周期。該研究方法和成果，初步達到了研究預期目標，具有很強的科學性和使用性。

[1] 牛遂旺,邢頂門,王文康.巖巷快速掘進技術在陳四樓煤礦的應用研究[J].中州炭,2010(9):6-8.

[2] 趙宏偉.煤礦巖巷快速掘進技術研究與應用[J].煤炭科技,2012,38(8):69-71.

[3] 董升平,單傳杰.巖巷快速掘進技術[J].山東煤炭科技,2009(5):10-11.

[4] 衛廣生.中深孔爆破技術的應用與實踐[J].能源技術與管理,2012(3):101-103.

[5] 姜金球.巖巷掘進施工機械化配套方案[J].建井技術,2000,21(4):30-33.

[6] 宗 琦,郝 飛.提高巖巷掘進爆破速度和質量的若干技術問題[J].中國煤炭，2004(10):39-42.

[7] 王崇理,張建安.定向斷裂控制爆破技術的試驗及應用[J].中國煤炭,2001,27(7):40-42.

Study on the application of hole blasting technique in rock roadway rapid excavation

LI Jian-qiang

(HongshaFirstConstructionofShanxiYangquanCoalIndustryGroup,Yangquan045000,China)

To the problems of slow and inefficient in rock roadway excavation, this paper tries to improve the speed of excavation in rock roadway by the optimizing tunneling technology, reasonable labor organization and the deep-hole blasting technology. Practice has proved that the improved technology and design can increase monthly tunneling from 60 m～ 70 m to 100 m above, reaches the purpose of efficient and safe excavation rock roadway.

deep hole blasting, fast excavation in rock roadway, drilling and blasting method

1009-6825(2014)11-0128-02

2014-02-04

李建強(1972- )，男，助理工程師

TU751.9

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