淺談煤礦巖巷掘進爆破的現狀和展望

摘要：本文主要對我國煤礦巖巷爆破技術和爆破器材的發展作

了簡要回顧，綜述了40多年來爆破技術取得的進步，同時也對其今后的發展趨勢進行了探討。

關鍵詞：煤礦巖巷 掘進爆破 現況 展望

0 引言

目前大部分施工單位仍采用在巖巷掘進中鉆眼爆破法進行巖體爆破，后續施工的質量、效率主要取決于爆破效果，因此國際建筑行業始終關注著對鉆眼爆破技術的研究，并不斷嘗試了許多改進方法。爆破器材的更新、爆破技術的不斷改進，使得其在煤礦建設和生產中得到更為突出的應用。

1 煤礦掘進爆破現狀

1.1 爆破器材

我礦煤炭開采深度較深，在深井高應力的作用下巖巷掘進施工中普遍存在巖石硬度大、炮眼利用率低、爆破效果差、循環進度低等問題，這就必須要求對爆破器材進行更新和優化。

更新和優化措施主要有：小直徑獎狀炸藥、乳膠炸藥、較先進的巖石和煤礦系列水膠炸藥、低密度光爆炸藥、煤礦毫秒雷管、高低威力導爆索、煤礦導爆索、礦用電雷管發爆器、電雷管性能測試儀等爆破器材的優化。

1.2 爆破理論和技術

1.2.1 軟巖巷道

巷道內軟巖的硬度系數f≤8，相對而言，這種巖石的煤礦巷道極少，炮掘發的主要技術與中硬巖條件下的工作不存在大的差別，中深孔光面爆破法是很多單位常用的采礦方法。由于巖石硬度條件的限制，這類巖石沿結構面發育，具有強度低、塑形變形大、易風化、遇水膨脹的特性，巷道掘金施工不難，難在不易設置巷道支護。因此，若通過鉆眼爆破法掘進，為避免爆破時擾動其他圍巖，給后續巷道支護施工帶來更大的麻煩，應該采用周邊光面爆破法實施爆破。但是由于這種巖石比較特殊，光爆效果當然不能與其他較堅硬巖石的效果相提并論。除使用爆速和密度較低、效能高的炸藥，且要根據工程要求設計光爆裝藥結構、裝藥量和光爆參數。

1.2.2 中硬巖巷道

該巷道中硬巖硬度系數f＝8～12。國內煤礦巷道的巖石均屬于這一類，因此，很多采礦單位對于中硬巖的巷道掘進大都十拿九穩。在中深孔爆破和直眼掏槽爆破的技術條件下，單循環掘進一般能達到1.8m～2m深，大部分煤礦多利用欲裂爆破、光面爆破等控制爆破的方法進行爆破掘進，其中控制超挖是爆破要點。

1.2.2.1 光面爆破

由于光面爆破與錨噴支護在巖巷掘進中很好的結合，所以成為新的工藝系統。而且被廣泛應用于巖巷掘進中，其主要原因是其優越的爆破質量和效果。在煤系地層中以及在松軟碎巖層中光面爆破已成為錨噴支護的前提條件。爆破技術被光面爆破納入科學軌道，由此爆破技術達到了一個新的發展水平。我礦通過對采煤區有關爆破參數的分析，總結了一套新的光面爆破施工工藝。改進后，巷道成形質量好，不存在超欠挖現象，爆破效果也能滿足設計要求。

1.2.2.2 預裂爆破

這種方法是周邊眼先起爆，預先提供沿斷面輪廓的貫通爆裂面，只要選用恰當的炸藥類型，合理設計炮眼直徑和間距，控制好裝藥量，就能保證預裂面的爆破效果，且不擾動四周的圍巖，確保了圍巖的穩定性，可根據普通光面爆破的方法確定爆破參數。

以上兩種爆破方法都能促進后續巷道支護施工的順利開展，且能夠節約支護成本，提高經濟效益。

1.2.3 硬巖巷道

硬巖的硬度系數f≥12，可采用爆破掘進的方式進行硬巖巷道的掘進施工。這類巖石過硬；雷管的總延遲時間≤130ms，應該采用爆炸威力小的安全炸藥實施爆破。因此，鑿巖時間長、工效低是該施工段爆破的問題所在，而掏槽則是爆破掘進的技術難點。可采用楔形掏槽或錐形掏槽進行掘進作業。但在實際作業過程中，楔形掏槽更易于現場操作。單楔形、雙楔形和三楔形是楔形掏槽的三個形式。為徹底掏出槽頂部巖石，還可以采用中心孔加強往外拋矸。例如，以淮南深部硬巖巷道特點為出發點，工程人員采用雙楔形掏槽、超深中心眼、反向起爆、抬高槽眼位置等實驗。該操作工藝與上文所述的工藝流程大致相同，但本工程的炮孔利用率卻由以往的77.7%提高到了90%以上，效果顯而易見。另外，單循環進尺也由1.4m提升至2.0m，爆破效果也有了明顯的改觀。

1.2.4 所有巷道

1.2.4.1 毫秒爆破

當今我國巖巷在爆破方式的采用上，基本上都是毫秒爆破。作為全斷面一次起爆的形式，它也被稱作微差爆破，即將炮眼分組，以毫秒級的時間間隔進行順序起爆。1999年以來，長治煤校在礦井擴建期進行了煤和半煤巖巷的爆破試驗，結果表明全斷面一次毫秒爆破的爆破效率高，經濟效益好，適合推廣。根據實驗室模擬爆破實驗結果，大屯煤電公司姚橋礦新進-650m水平采區軌道下山和-650m水平西翼運輸大巷，在砂巖條件下的孔間最優延遲間隔為40～60ms。這樣可以提高炮眼的利用率，保證破碎塊度較為均勻。同時不改變先行毫秒雷管的延遲間隔的標準，延遲間隔時間仍設計為以50ms，表明毫秒雷管跳段使用在某種條件下也會取得好的爆破效果。

1.2.4.2 計算機的應用

20世紀70年代以來，隨著以計算機應用為代表的第三次科技革命的不斷深入，各國開始用計算機建立模型，進行參數優化。除此之外，工程人員開始借助計算機技術預測爆破效果和甄選爆破方案。在這個過程中，BLASPA數學模型、KUZ-RAM模型、GAMA模型等計算機模擬爆破模型大量涌現，這表明計算機技術在爆破掘進領域的應用上了一個新臺階。HAR-RIES模型的研究和應用自80年代以來也有了新的突破。

2 結語

根據我國各煤礦現在的狀況，巷道掘進過程中占有很大比例的仍是炮掘方法，加強研究并加大配套技術和先進爆破方法的運用及推廣力度。因此，基于對煤炭巷道的具體條件考慮，應當采取以下幾項措施對當前的巖巷爆破技術作出改進：

2.1 改進爆破材料和器械。首先，要加大力度對爆破材料進行研究，在確保炸藥的安全性的基礎上，增強眨眼爆炸的威力。同時，重視爆破器械的改進，加大對鑿巖機的研發力度，使新產品在縮短打眼時間，降低噪音等方面發揮更大的作用。同時，先進的鑿巖機對于減輕打眼工人勞動強度，提高掘進效率也會大有幫助。

2.2 創新和完善爆破技術。我們應該對以無拋擲松動爆破技術、周邊聚能切割成型爆破技術等為代表的，已經在實踐中獲得承認，并具有較好效果的控制爆破技術進行進一步的研究和推廣。在此基礎上，根據生產時間上的需求研究新的爆破技術。

2.3 加強計算機的運用。在當今時代，計算機已經越來越多地被應用在了工程上。各礦可根據實際情況編制適用程序，針對巖層構造采用相應的爆破器材和爆破參數，運用計算機技術繪制爆破圖表，并以此來指導生產。接下來可以利用計算機進行優化設計，進行塊度預報和效果診斷并進行計算機模擬，促使爆破技術管理水平不斷提高。

參考文獻：

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