煤礦巷道快速掘進中爆破方案的優化設計

王冬冬 吳昌勇 石建平

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

煤礦巷道快速掘進中爆破方案的優化設計

王冬冬 吳昌勇 石建平

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

煤礦巷道快速掘進時鉆爆技術使用的較為廣泛，本文就具體的工程實例，對煤礦巷道中快速掘進技術相關系統以及爆破方案、爆破參數的優化設計進行了簡要的探討，特別是煤礦巷道快速掘進爆破方案中炮眼的布置方案，爆破參數的選擇等方面都分別進行了分析，以期為煤礦巷道快速掘進爆破方案的設計提供借鑒與參考。

煤礦巷道；快速掘進；爆破方案；優化設計

引言

我國在煤礦井下進行巷道挖掘時常會使用掘進機法以及鉆爆法這兩種方式，但現階段井下巷道進行挖掘時最常用的技術依舊是鉆爆法，其具有低投入、低消耗、靈活方便、適應性強等優點，且不會受到煤、巖物理力學等特性所限制，因而其在煤礦巷道掘進中仍占相當大的比重，是井下巷道掘進的傳統技術。

1 煤礦快速掘進技術系統

1.1 炮眼的方案布置

由于炮眼的用途以及布置的位置不同，可以將位于爆破工作面的炮眼分成三類：①輔助眼，其實現了實現了把爆破工作面上的某一部分的巖石碎破，從而使得爆破工作面能夠構成第二個自由面，為其他炮眼的爆破提供條件。②掏槽眼，其布置方式包括了直眼掏槽方式和斜眼掏槽方式。當前，在我國的煤礦巷道掘進中，常用的是斜眼掏槽的布置方式。斜眼掏槽對于目前我國現有的技術設備以及煤礦常見的巖石條件而言，非常適用。由于斜眼掏槽能夠對自由面進行充分的利用，因此，其掏槽的面積比較大。由于直眼掏槽技術的掏槽眼和工作面相垂直，因此，彼此間的間距不夠大，同時對于平行條件要求嚴格，預留不裝藥空眼，和裝藥槽眼相比，空眼加深200～500mm，將其當做裝藥槽眼進行爆破時的自由面。直眼掏槽因為其巷道斷面的大小不會影響槽眼深度，因此，能夠實現深孔爆破。③周邊眼，即布置于井巷四周靠近巖壁的炮眼。

1.2 選擇合適的爆破參數

1.2.1 炮眼直徑的選擇

在煤礦現場進行爆破時，炮眼直徑需要比標準的藥卷的直徑大4～6mm。一般建議選取38～41mm，究其原因主要是一旦炮眼直徑空隙過小，那么裝藥比較困難，而當炮眼的空隙較大時，其爆破效果會受到影響。

1.2.2 炮眼深度的選擇

炮眼的深度對于爆破過程中每一茬的炮進尺量以及循環工作量都有著直接的影響，如果炮眼的深度較深，鉆巖的工作量就會有所增加，煤礦巷道尺寸，巖石的性質，鉆眼機械以及爆破技術都會影響到炮眼深度。如果使用氣腿式鑿巖機以及普通的巖石炸藥，那么通常炮眼的深度選擇1.8～2.5m，如果需要將炮眼深度加深，那么可以采用威力大的炸藥或者對鉆眼機具進行改進。

1.2.3 爆破中炸藥量的選擇

在進行爆破時，炸藥量的選擇要根據煤礦所處地域的巖石的性質，自由面的位置，炸藥的性能，炮眼的直徑，自由面的數目，巷道斷面的尺寸以及煤礦巷道掘進中爆破炸藥量的消耗量進行選擇。通常情況下，巷道斷面小，同時兼顧巖石尺寸大小，炮眼深，炮眼直徑小，炸藥爆破性能差的情況下，需要消耗更多的炸藥。

1.2.4 炮眼數目的選擇

炮眼的數目會對煤礦巷道快速掘進中爆破效果以及每一茬炮鉆眼工作量產生直接的影響，基于爆破工作面巖石的性質，巷道斷面的尺寸與形狀，爆破的材料對炮眼進行合理的布置，同時，一次爆破總的炮眼的數目就是最終排列的炮眼的數目。炮眼數目的合理性要求爆破率要高，也就是要求炮眼的利用率不能低于85%，爆破之后巷道的輪廓需要滿足設計以及施工的需要。

2 爆破方案和爆破參數的優化設計

2.1 實例分析

某礦井下巷道掘進施工時主要選擇的是大眼爆破的方式，該施工技術比較簡單，進行技術革新前，因為布置炮眼以及設計爆破參數時不夠合理，使得掘進循環進尺較低，巷道成型差，圍巖爆震裂隙大，火工品消耗量大，掘進成本較高等。為改變不利現象，提高掘進單進水平和工程質量，實現快速掘進，在三采區+246-6#煤層半煤巖巷和三采區+245-29#石門全巖掘進中，根據巷道巖性的不同進行科學布眼，優化爆破參數，改進施工工藝，取得了良好的爆破效果，提高了巷道掘進單進水平。

2.2 爆破方案設計需要收獲的效果

在煤礦巷道快速掘進中設計爆破方案需要達到三個重要的效果：①能夠盡可能的減少鉆眼的工作量，盡可能多的利用炮眼，爆破以后，斷面要和設計要求相符合，不會出現超挖或者欠挖的現象，同時，巷道的坡度和設計相符合。②要求爆破對于周圍小的圍巖的影響盡可能的小，為了對巷道形成保護，爆破時務必要確保支架不能夠崩倒。③爆破過程中要盡可能低的降低火工品的消耗，同時崩下的巖石要方便裝運。

2.3 不同段爆破方案以及參數的優化設計方案

2.3.1 三采區+245-6#半煤巖巷爆破方案和參數的優化設計

（1）爆破方案設計

該半煤巖巷巷道斷面面積有4.2m2，形狀為梯形。在煤層中布置3個掏槽眼，三角眼排列斜眼掏槽方式；輔助眼布置在掏槽眼和周邊眼之間，間距為400～800mm，起到擴大掏槽和崩落礦石的效果；周邊眼是控制巷道成形達到設計斷面的關鍵，間距為400～600mm；底眼主要是控制巷道底板標高，眼底傾斜向下，打到底板標高以下100～200mm左右。起爆順序如下：①掏槽眼；②輔助眼；③周邊眼；④底眼；⑤水溝眼。雷管采用段發雷管，裝藥量每眼0.45～0.75kg不等，每眼封泥長度均應大于0.5m，每排炮火工品消耗：雷管23發，炸藥12.9kg。炮眼布置見圖1。

圖1 半煤巖巷道斷面炮眼布置示意圖

（2）施工工藝和特點

先用2m的長鉆桿一次性的打好煤、巖層炮眼，鉆眼深度為1.8m，炮眼打完后巖眼用紙團塞進，以防止被煤粉堵住。先進行煤眼裝藥及爆破，并出煤運煤，待爆落的煤出完后，再進行巖眼的裝藥及爆破，然后采用機械裝巖出矸。此設計適合于頂底板較好，煤層較松軟的巷道，具有施工過程較簡單，炮眼利用率較好，循環進尺可達1.7m左右等優點，而其主要缺點是會消耗較多的火工品。

2.3.2 三采區+245-29#石門爆破方案和參數的優化設計

（1）巖性和爆破方案設計

該石門巷道斷面為5.4m2，形狀為半圓拱形。在煤層中布置4個掏槽眼，呈四眼排列，斜眼掏槽方式；輔助眼布置在掏槽眼和周邊眼之間，間距為400～600mm；周邊眼間距為400～600mm，用于控制巷道成形達到設計斷面；底眼用于控制巷道底板標高及拋擲已破碎的巖石，眼底傾斜向下，打到底板標高以下100～200mm左右。起爆順序如下：①掏槽眼；②輔助眼；③周邊眼；④底眼；⑤水溝眼。雷管采用段發雷管，裝藥量每眼0.45～0.75kg不等，每眼封泥長度均應大于0.5m，每排炮火工品消耗：雷管26發，炸藥15.45kg。炮眼布置見圖2。

（2）施工工藝和特點

先用1.5m的鉆桿一次性打好炮眼，掏槽眼、底眼和水溝眼鉆深的深度為1.5m，輔助眼和周邊眼鉆深1.3m。要求全斷面一次性爆破，然后進行機械裝巖出矸。此設計適合于頂底板較好，巖層中等穩定的巷道，優點是施工過程較簡單，炮眼利用率較好，循環進尺平均達到1.3m以上，月進尺達到99m，缺點是消耗較多的火工品。

3 施工技術及參數的確定

3.1 掏槽方式的確定

圖2 巖巷斷面炮眼布置示意圖

由于三采區的巖層以及煤層都比較的松軟，很容易爆破，因而建議選擇斜眼掏槽的方式，實際施工時要按照煤層的厚度以及巖層實際的變化情況，選擇其他的挖槽方式，比如兩斜眼掏槽、三眼錐形掏槽或四眼錐形掏槽等。

3.2 注重打眼環節

打眼時使用2m長的鉆桿進行打眼，要一次性完成煤、巖炮眼的打眼工作，必須用紙團將第二次起爆的炮眼塞緊，防止其被堵塞。打眼時要按照炮眼的布置要求進行打眼，事先現將輪廓線畫好，并布好眼位，炮眼間距可根據炮眼類型不同選擇400～800mm不等。炮眼越深，打眼時間越長，易出現鉆桿擺釬難以擴鉆，施工中應有專人扶鉆，確保施工安全。

3.3 裝藥量的確定

爆破時使用的炸藥量要據所掘巷道巖石性質、煤層松軟程度而定，通常為0.45～0.75kg；裝藥結構及泡泥填充：采用正向裝藥，炮泥填埋長度應超過0.5m。

3.4 爆破需要注意的事項

爆破時特別要重視挖槽眼的爆破，避免挖槽眼拒絕爆炸，必要時在引藥卷內裝2發雷管進行引爆，且雷管腳線應使用加長型，聯線方式均采用大串聯。局部地段巖性較硬時，可加大裝藥量確保爆破效果，但需延長供風時間，以有效吹散炮煙。

3.5 其他要求

爆破時要嚴格遵循爆破的實際流程進行施工，使得每項工序都能夠有序進行，形成一個完整的循環，爆破時要注意嚴格按設計腰線控制巷道坡度。當礦井地質條件突然變化，如遇頂板破碎，褶曲構造、層理發育、煤層不穩定等情況，應用效果可能出偏差，必須改變鉆眼爆破方式，修改爆破參數，以取得最佳效果。

4 結語

總之，鉆爆法具有較多的優點，很適用于煤礦井下的巷道挖掘，但由于煤礦井下巷道挖掘的要求較高，因而爆破時要制定且選擇合理的爆破方案。此外，由于煤礦所處的地質條件各不相同，因而炮眼的布置以及爆破的參數的選擇要盡可能的合理，加快掘進速度的同時保證掘進的質量，更滿足煤礦機械化高水平的要求。

[1]鄭永財.煤礦巷道光面爆破參數選擇在快速掘進中的作用[J].城市建設理論研究，2015（12）：78.

[2]熊愛明.淺談煤礦巷道快速掘進中爆破方案的優化[J].科技創新與應用，2014（2）：117.

[3]周桂銓.煤礦巷道快速掘進中爆破方案的優化設計[J].龍巖學院學報，2012，30（2）：36～39.

TD263

A

1004-7344（2016）04-0194-02

2016-1-25