高職院校高瓦斯防突區域半煤巷道掘進爆破技術探討

摘要：在煤礦高瓦斯防突區域掘進中，煤與瓦斯突出是發生在煤礦井下一種煤與瓦斯的突然運動，是一種伴有聲響和猛烈力能效應的動力現象，危害極大。針對井下實際情況，在高瓦斯突出區域巷道掘進中應用好爆破技術，能起到非常重要的作用。

關鍵詞：高瓦斯防突區域；爆破技術；光面爆破；炮眼布置

煤與瓦斯突出是煤礦井下采掘過程中發生的一種煤與瓦斯的突然運動，是一種伴有聲響和猛烈力能效應的動力現象。它能在幾秒到幾分鐘很短的時間內，使采掘工作面的煤壁遭到破壞，并從煤壁內部突然向采掘空間噴出大量的煤和瓦斯，在煤體中形成某種特殊形狀的孔洞。噴出煤和瓦斯時伴隨著強大的沖擊力，能摧毀各種設施，破壞通風系統，甚至使風流逆轉，并可能造成人員窒息、瓦斯爆炸和煤體埋人等事故。人們預先采取一定的措施，使突出煤層整體或局部失去突出能力，然后再進行采掘作業。在我礦高瓦斯防突區域的半煤巷道爆破掘進較多采用淺眼爆破逐排掘進的作業方式，一般每循環進尺可達到0.7 m～0.8m，爆破效率可達95%以上。

為提高掘進速度，現場較多組織班內循環。但炮眼淺，循環存在一些缺點，循環轉換過程中工藝重復多，相對增加了輔助作業時間，如打預測眼、釋放眼、煤層注水、放炮通風時間、排矸次數及排矸時間、工作面清理及各工序準備時間等，同時材料消耗量大，成本高，工效低。但是如何在現有設備和生產技術條件下，提高爆破效率，增加進尺，保證成型，仍是井下巷道掘進爆破工作亟待解決的技術課題。

首先我們應該了解什么是爆破技術。爆破技術就是利用炸藥爆炸的能量破壞某種物體的原結構，并實現不同工程目的所采取的藥包布置和起爆方法的一種工程技術。作為工程爆破能源的炸藥，蘊藏著巨大的能量。1Kg普通工業炸藥爆炸時釋放的能量為3.52×106 J，溫度高達 3 000℃，經過快速的化學反應所產生的功率為4.72×108KW，其氣體壓力達幾千到一萬多MPa，遠遠超過了一般物質的強度。在這種高溫高壓作用下，被爆破的介質（如煤、巖石等）呈現為流體或彈塑性體狀態，完全破壞了原來的結構。煤礦許用炸藥必須用電雷管才能引爆，比較安全。現代起爆方法有電和非電兩種方式：前者由電熱點燃電雷管內的灼熱橋絲引爆炸藥；后者則由導火索的火焰或導爆索、導爆管傳遞的沖擊波引爆雷管，從而起爆藥包。我礦井下巷道掘進爆破主要采用前者。

一、 光面爆破

根據各種工程目的和要求，采取不同的藥包布置形式和起爆方法，形成了許多各具特色的現代爆破技術，光面爆破是近幾年發展起來的一項爆破技術，在生產實踐中顯示了很大的優越性，它在世界上受到日益廣泛的重視和應用。在地下開挖的巷道面形成預計的斷面輪廓線，避免超挖或欠挖，并能保持圍巖的穩定。光面爆破施工，可以減少對圍巖的擾動，增強圍巖的自承能力，特別是在地質條件復雜的情況下效果更為顯著，不僅可以減少危巖和支護的工程量，而且保證了施工的安全；由于光面爆破使開挖面平整，巖石無破碎，減少了裂隙，這樣可以大大減少超欠挖量。據有關資料統計，光面爆破與普通爆破比相，超挖量由原來的15%～20%降低到4%～7%，不但減少出矸量而且還很大程度的減少了支護的工作量，從而降低的成本，加快了掘進進度。

為提高掘進銜接效率，緩解采掘緊張，在煤巷掘進中采用相應的光面爆破技術，可將一次爆破總的用藥量比較均勻地分布在巷道四周，相鄰的延遲起爆的炮眼爆炸后所形成的地震波能夠相互干擾使其強度減弱，可降低爆破震動對巷道圍巖的影響。爆破后，兩幫煤壁豎直，頂板完整，采用超前臨時支護，作業人員可直接進行頂、幫錨桿的操作，減少圍巖的暴露時間，保證了頂板安全和煤壁的穩定平整。

光面爆破有以下優點：(1)爆破后巷道斷面成形規整，基本符合設計要求，可避免因超、欠挖所帶來的附加工作量；(2)對圍巖的穩定性破壞小，施工安全；(3)巷道表面平整光滑，通風阻力小，并可為改革巷道支護、提高錨桿噴漿、噴射混凝土支護質量創造良好條件；(4)降低成本，加快成巷速度。

光面爆破參數選擇主要與地質條件有關，其次是炸藥的品種與性能；巷道掘進過程中迎頭的形狀與尺寸，裝藥結構與起爆方法。周邊眼采用空氣間嚴格控制周邊眼的裝藥量，采用合理的裝藥結構，盡可能地使藥沿藥眼長均勻的分布，這是實現光面爆破的重要條件。

二、 鉆眼要求

1. 掏槽眼。一般布置在掘進工作面的中下部、最先起爆。它的作用主要是給輔助眼增加自由面，為輔助眼的爆破創造有利條件，其深度、角度按設計施工，眼口間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm。

2. 輔助眼。位于掏槽眼與周邊眼之間。在掏槽眼之后起爆，作用是使自由面擴大，保證周邊眼的爆破效果。其深度，角度按設計施工，眼口排距、行距誤差均不大于10cm。

3. 周邊眼。位于巷道的四周。包括頂眼、幫眼和底眼，最后起爆。作用是爆破后形成巷道輪廓線，保證巷道斷面形狀、尺寸、方向和坡度等符合設計要求。其開眼位置在設計斷面輪廓線上允許沿輪廓線調整其誤差不得大于5cm；炮眼方向可以3%～5%的斜率外插，眼底不得超出開挖斷面輪廓線10cm，最大不得超過15cm。內圈眼至周邊眼的排距；誤差不得大于5cm；內圈眼與周邊眼應采用相同的斜率。鉆眼裝藥率調整，當開挖面凹凸較大時，應按實際情況調整炮眼深度（相應調整裝藥量），力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。鉆眼完畢，按炮眼布置圖進行檢查并做好記錄，有不符合要求的炮眼重鉆，經檢查合格后，方可裝藥爆破。

三、 井巷工作面炮眼布置

1. 對炮眼布置的要求。確定合理的鉆眼爆破參數后，為了保證安全，提高鉆眼爆破效率和質量，還需正確布置工作面上的炮眼。

合理的炮眼布置應能滿足下列要求：(1)有較高的炮眼利用率。(2)炮眼的布置必須有利于爆堆集中，飛石距離小，不損壞支架和其他設備。(3)掏槽眼應比其他炮眼加深200mm，保證掏槽的效果。(4)炮眼布置應能保證爆破后斷面和輪廓尺寸符合設計要求，不發生超挖或欠挖；巷幫平整，盡量減少其他工作量。(5)先爆炸的炮眼不會影響后爆炸炮眼的起爆，不會發生后起爆的炸藥被鈍化的情況。(6)爆破塊度均勻，大小符合裝巖要求，大塊率少。(7)便于打眼工打眼操作，在保證爆破安全與效果的前提下減少炮眼數量。

2. 炮眼布置原則

(1)掏槽眼應根據工作面巖石條件和巷道斷面大小進行布置，選擇適當的掏槽方法和掏槽位置。通常將掏槽眼布置在巷道的中下部，并盡量選擇有弱面的地點。(2)輔助眼是破碎巖石的主要炮眼，應盡量利用掏槽腔來進行布置，以減少巖石壓制程度；若巷道斷面較大，還應增加輔助眼的圈數。(3)周邊眼盡可能布置在設計輪廓線上，但為了打眼時易于操作，可向外或向上偏斜一定角度。偏斜角度的大小應根據炮眼深度來確定（一般為3o～5o）。眼底落在設計輪廓線外部100mm處，最小抵抗線應從眼底算起。

四、 總結

現在的夾河礦開采的1010區域屬于高瓦斯防突區域，工作面面臨瓦斯高、地溫高、斷層多、地壓大，頂、底板破碎等諸多不利因素，井下系統非常復雜，加之掘進系統人員配備較少，掘進工作面運輸系統復雜的矛盾越來越尖銳，如何采用煤巷半煤巷控界光面爆破技術，提高掘進工效，降低勞動強度，加強工程質量，確保安全生產的順利完成，緩解生產矛盾，因地制宜，在不同的地理條件下合理地采用正確的爆破技術手段，是一個亟待解決的問題。因此，作為一名優秀的爆破工作人員，不但需要有過硬的專業知識和現場操作技能，還要能根據現場的實際情況，不斷地總結創新，將理論知識和現場實踐相結合，運用合理的爆破技術，確保煤礦安全生產的順利完成。

參考文獻：

[1]黃喜貴.爆破工[M].北京:煤炭工業出版社，2003.

[2]煤炭工業職業技能鑒定指導中心.爆破工[M].北京:煤炭工業出版社，2005.

(徐州礦務集團公司夾河煤礦)