煤礦掘進(jìn)中的深孔爆破技術(shù)研究

張濤

摘 要：隨著我國工業(yè)化發(fā)展的不斷推進(jìn)，對(duì)煤炭的需求量日益上升，但煤炭作為我國的重要不可再生能源，經(jīng)歷了長時(shí)期的開挖，目前看來，其開挖難度越來越大，危險(xiǎn)性也有所提高，為了保證煤炭質(zhì)量和工人的施工安全，需要利用利用中深孔爆破技術(shù)來提高煤礦巷道的穩(wěn)定性。文章分析了煤礦掘進(jìn)中深孔爆破技術(shù)的要點(diǎn)，然后結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了提升爆破質(zhì)量的措施，為后期的相關(guān)工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦掘進(jìn)；深孔爆破；爆破技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）06-0171-01

中深孔爆破技術(shù)目前在我國的采礦、水利以及鐵路建設(shè)等工程作業(yè)中被廣泛應(yīng)用，具備安全性好、適用范圍廣、飛石少、爆破質(zhì)量好等優(yōu)勢，尤其是在煤礦掘進(jìn)中，占有非常重要的地位。經(jīng)過長期的應(yīng)用實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，中深孔爆破技術(shù)能夠適應(yīng)不同的地下煤礦開采條件，在合適的情況下與其它技術(shù)相結(jié)合，比如預(yù)裂爆破、光面爆破等，能夠獲取更加平整穩(wěn)定的巷道結(jié)構(gòu)，從而保證后期煤炭開采工作的順利進(jìn)行。

1 煤礦掘進(jìn)中深孔爆破技術(shù)

1.1 炮眼的設(shè)置

炮眼的選擇是爆破作業(yè)中最為關(guān)鍵的步驟之一，其位置選擇是否合適決定著后期的爆破工作是否能夠安全順利的進(jìn)行。首先，要對(duì)礦井的特點(diǎn)進(jìn)行分析，比如巖體的質(zhì)地、巷道斷面的尺寸等，并結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備和爆破掘進(jìn)作業(yè)采取的技術(shù)方式進(jìn)行科學(xué)合理的分析，然后選擇最佳的炮眼位置。其次，炮眼的位置確定好之后，要設(shè)置炮孔的深度，深度設(shè)置的依據(jù)和前面提到的位置選擇依據(jù)相似，經(jīng)過以往的實(shí)踐表明，當(dāng)炮眼深度設(shè)置在2～2.5 m之間時(shí)能夠保證后期爆破工作的安全和質(zhì)量[1]。如果深度太小，則達(dá)不到預(yù)期的爆破效果，如果太大則會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊力，增加排粉和碎石的輸出難度，影響后期工作順利進(jìn)行。炮孔的直徑設(shè)置一般是根據(jù)中深孔鉆機(jī)的直徑來確定的，由于現(xiàn)在我國常用的鉆機(jī)直徑為80～200 mm，因此炮孔的直徑也要在這個(gè)范圍之內(nèi)，通常是80 mm、100 mm、150 mm，不過具體還要根據(jù)實(shí)際的施工條件進(jìn)行調(diào)整，不能夠完全根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)[2]。

1.2 掏槽方式

常用的掏槽方式有斜眼、直眼以及混合掏槽。其中直眼掏槽的應(yīng)用最為普遍，因?yàn)樗哂斜企w積小、爆破能量均勻的優(yōu)勢，不僅可以節(jié)省炸藥量，還能夠有效保證爆破安全。影響掏槽方式選擇的因素主要是礦井中巖層的性質(zhì)和槽眼的幾何形狀。在實(shí)際的掏槽過程中，要注意根據(jù)槽眼形狀選擇合適的掏槽方式，常見的槽眼方式包括角柱式、螺旋式、三角柱式等。由于三角柱式掏槽作業(yè)具備操作方法簡單、雷管用量少且作業(yè)效率高等優(yōu)勢，因?yàn)樵趯?shí)際的煤礦掘進(jìn)施工中應(yīng)用最為廣泛[3]。

1.3 炮孔間距設(shè)置

顧名思義，炮孔間是指相鄰兩個(gè)炮孔之間的距離，但僅指同一排的中深炮孔。如果用a來表示孔間距，最小抵抗線用W表示，經(jīng)過以往的實(shí)踐總結(jié)出計(jì)算孔間距的公式是：

a=m·W

其中，m表示炮孔的密集系數(shù)，一般情況下，當(dāng)m大于1.0時(shí)，在孔徑較大的爆破中m在3～4之間取值，它是指每相鄰兩排炮孔之間的距離。其中排距的確定原理和最小抵抗線相似。

1.4 炸藥的單耗量

單耗量是指在單位體積下巖石所使用的藥量系數(shù)，一般用Q來表示。在實(shí)際的爆破施工過程中，對(duì)Q值產(chǎn)生影響的因素有很多，比如炸藥自身的威力、孔徑和孔間距的設(shè)置等，因此Q值的變化范圍非常大。當(dāng)藥量、裝藥、堵塞方式和汽包方法都確定以后，還需要根據(jù)巖石硬度、均勻性、最小抵抗線等因素來決定炸藥單耗的值，最后通過反復(fù)的試驗(yàn)來檢測Q值是否合理，避免在實(shí)際的起爆過程中因?yàn)檎ㄋ幜刻倩蛱喽鴮?dǎo)致爆破效果不理想。

1.5 最小抵抗線的設(shè)置

最小抵抗線是指炸藥包中心或重心到最近自由面的最短距離，通常用W表示。在煤礦掘進(jìn)中深孔爆破中，最小抵抗線的設(shè)定發(fā)揮著非常重要的作用，直接影響到煤礦開采的質(zhì)量。因?yàn)槿绻芭诺牡挚咕€設(shè)置太大，不容易使炮推進(jìn)去，嚴(yán)重情況下會(huì)出現(xiàn)后沖、拉裂等現(xiàn)象。除此之外，大石塊也會(huì)出現(xiàn)，影響爆破的進(jìn)度和質(zhì)量。但是如果抵抗線的設(shè)置太小，也會(huì)造成炸藥浪費(fèi)并相應(yīng)的增加作業(yè)時(shí)間，并出現(xiàn)細(xì)小的飛石，如果保護(hù)措施不到位，容易對(duì)施工人員造成嚴(yán)重的傷害。為了保證最小抵抗線設(shè)置的合理性，需要在設(shè)置之前，綜合考慮煤礦中的巖石硬度、實(shí)際的炸藥威力以及炮徑和炮孔的角度等各種影響因素，從而對(duì)最小抵抗線位置不斷調(diào)整和試驗(yàn)，直到符合施工要求。

1.6 起爆方式的選擇

起爆方式直接決定了實(shí)際的爆破效果。反向爆破方式在煤礦掘進(jìn)中深孔爆破作業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)槔迷摲绞娇梢匝娱L應(yīng)力波的動(dòng)作用及爆炸氣體的靜作用時(shí)間，同時(shí)，利用該起爆方式還能夠讓應(yīng)力波和爆速疊加，從而獲得更加良好的巖體破碎效果。在實(shí)際的爆破過程中，可以通過將雷管放在起爆藥尾部來提高爆破效率，并將起爆藥以內(nèi)采用正向裝藥，以外采用反向裝藥的方式，正反向裝藥比例應(yīng)控制在1：3左右。這樣一來，雖然總體上是呈現(xiàn)出反向裝藥的方式，但是又合理的與正向裝藥的方式進(jìn)行結(jié)合，能夠得到更加良好的爆破效果。在考慮裝藥量時(shí)，要結(jié)合巖巷斷面上的巖石特點(diǎn)，如果巖石具備易碎性，那么藥量就得相應(yīng)的減少，但是如果巖石的硬度和強(qiáng)度較高，那么就得適當(dāng)?shù)脑黾铀幜坎拍軌虮ＷC爆破質(zhì)量[4]。

2 加強(qiáng)安全管理和爆破質(zhì)量的相關(guān)措施

2.1 安全管理

安全管理是煤礦掘進(jìn)中深孔爆破施工的核心，因?yàn)楸剖┕な艿礁鞣N因素的影響，本身就具備一定的危險(xiǎn)性，再加上炸藥的威脅更是大大提升了施工環(huán)境的危險(xiǎn)性。因此，在施工過程中，一定要加強(qiáng)對(duì)各種爆破材料的管理，尤其是炸藥、雷管、導(dǎo)火索以及起爆藥等，要派專人看管，沒有經(jīng)過允許不能隨意進(jìn)行相關(guān)的操作。同時(shí)，要制定完善合理的施工程序和施工圖紙，施工人員要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)的施工作業(yè)，對(duì)于違章操作的行為要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的懲處措施。在爆破之前，要對(duì)爆破器材進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格之后才能夠進(jìn)行正式的爆破作業(yè)。

2.2 煤礦掘進(jìn)中深孔爆破施工中應(yīng)該注意的問題

第一，不斷調(diào)整試驗(yàn)方式。為了提高后期爆破質(zhì)量，要反復(fù)調(diào)整炮眼的位置、炮孔的深度、裝藥量等，每調(diào)整一次就進(jìn)行一次試驗(yàn)記錄，最后選擇最優(yōu)方案。第二，選擇合適的打眼方式。將煤礦企業(yè)常用的1.8 m的釬子打眼改為2.2 m釬子掏槽眼，利用2.0 m釬子處理其他的輔助眼。第三，全面了解爆破區(qū)域，選擇合適的槽眼位置，在爆破之前要做好所有準(zhǔn)備工作，并檢查相關(guān)的設(shè)備是否能夠正常運(yùn)行。第四，在爆破掘進(jìn)的過程中，要注意確保后路能夠進(jìn)行正常的運(yùn)輸，及時(shí)將碎石塊運(yùn)出去，避免影響后面的順利施工[5]。

3 結(jié) 語

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的煤礦掘進(jìn)中深孔爆破施工過程中，受到各種主觀和客觀因素打眼影響，導(dǎo)致實(shí)際的操作過程難以控制。因此，在爆破之前，要通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)檢測爆破方案設(shè)置的合理性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，并進(jìn)行修正，避免在實(shí)際的爆破過程中引起嚴(yán)重的安全事故以及爆破質(zhì)量和實(shí)際的爆破要求不相符。

參考文獻(xiàn)：

[1] 平琦，劉延俊，周魯軍，等.硬巖巷道掘進(jìn)爆破參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].煤炭工程，2013，（12）.

[2] 王治封.礦井掘進(jìn)深孔爆破技術(shù)研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，（18）.

[3] 高新剛，朱延霞.煤礦掘進(jìn)過程中的中深孔爆破技術(shù)研究[J].科技與企 業(yè)，2012，（10）.

[4] 殷學(xué)龍.芻議煤礦掘進(jìn)中深孔爆破技術(shù)[J].價(jià)值工程，2014，（8）.