地下礦山工程井巷掘進爆破技術及實施要點分析

吳 迪，國永田

（河鋼集團礦業公司，河北 唐山 063701）

從施工工藝的角度出發，對鉆爆法中的井巷掘進進行分析可知，該方法的爆破工序主要可分為四個方面，即：①鉆孔；②裝藥；③連線；④起爆。而若要想要連續不斷的推動工作進程的，往往需要從各個環節進行連續展開，當在掘進的過程中應該尤為注意各個環節之間存在的問題，從而最大程度的為掘進工作提供保障。在對工作面的巖石進行爆破時，若不能取得較好的效果，也就會對井巷掘進產生影響。也就要求在展開地下礦山工程施工前，應該全面分析爆破技術，從而提升爆破的效果，最終達到提升井巷施工速率以及勞動生產效率的目的。

1 工程案例

某礦在鐵礦穿越礦層進行施工的過程中，由于較高的圍巖破碎程度，所以炮眼利用率相對較高，但這種情況卻導致在爆破后極易出現過度超挖的情況，不僅增大了掘進斷面，而且成型效果較差，進而給支護工作造成了較大的困難，同時也顯著增大了支護工作的施工成本，造成了較大的經濟損失。而通過深入的研究還發現，在該工程中，所有炮眼的利用率均達到了預期要求和效果。

2 井巷掘進爆破的技術特點

平巷、豎井、天井以及硐室等工程的爆破是井巷爆破的主要內容。通常情況下，上述不同的爆破方法均是在單自由面的條件下逐漸形成的，受到斷面或掘進工作面束縛，且每次爆破的進尺均處于1米到3米之間，最終爆破形成了井巷的斷面形狀。為此，這也就要求在同一工作面上應該同時布置多個不同的炮眼，從而對爆破率提供保障。

3 炮孔布置形式和起爆順序

3.1 掏槽形式

由于循環進尺的速率直接受到工作面上掏槽孔布置情況的影響，所以掏槽孔的形式直接對炮孔的質量產生了顯著影響。其次，輔助孔的作用主要可表現為，可使大量巖石崩落，提升周邊孔的自由面，最終實現增大巖石爆破的目的。

（1）椎體掏槽。錐形掏槽在豎井掘進中較為常用，該掏槽形式的底部各個掏槽孔并不連接，多以圓錐或角錐的形式進行排布。在采用圓錐的形式進行排布的情況下，多為圓形掘進，而以角錐的形式進行排布，則在平巷掘進的過程中較為常見。當炮孔孔底間距介于10厘米到20厘米之間時，且傾斜角介于55度到70度之間時，則應該將炮孔的孔口間距設置在0.4米到1米之間。在此過程中，若巖石爆破難度較大，則應該減小孔口間距。

（2）楔形掏槽。在工程施工過程中，若面對巖石為中硬度以上的均質巖石，同時斷面尺寸為大于4平方米的井巷掘進中，則通常采用楔形掏槽，且應該將炮孔孔底之間的間距設置在10厘米到20厘米之間，同時由于孔口距離和傾角以及孔深存在聯系，所以炮孔與工作面的夾角應該介于60度到75度之間。

（3）龜裂掏槽。龜裂掏槽在中硬以上的巖石中的應用較為常見，炮孔數量應該設置在3個到7 個之間，而炮孔孔底的間距則應該設置在8厘米到12厘米之間，其中，空孔直徑可以和裝藥炮孔的直徑相同，同時也可稍稍大于裝藥炮孔直徑。

（4）桶形掏槽。桶形掏槽在中硬以上的巖石中應用的情況較為常見。由于生產中所獲得的槽腔寬度以及體積過大，所以也更有利于輔助孔的爆破。通常情況下，空孔的直徑可以和裝藥炮孔的直徑相同，同時也可大于裝藥炮孔的直徑，但是由于大直徑空孔能夠形成更大的補償空間和自由面，而應用更為廣泛。

（5）螺旋掏槽。炮孔與空孔的距離依次增加被稱之為螺旋掏槽，螺旋掏槽的直徑依次為1到1.8倍、2到3.5倍、3到4.5倍以及4到5.5倍，并且起爆順序按照炮孔依次起爆，槽腔的體積也呈現出逐漸擴大的趨勢。若面對的巖石硬度過大，則可采取增大空孔直徑的方式來增大補償空間以及自由面。

3.2 掘進炮孔的起爆順序

在進行起爆的過程中，為了對爆破效果以及安全提供保證，通常需要將掘進的炮孔按照合理順序進行起爆，究其原因，主要是因為后起爆炮孔能夠對先起爆炮孔所形成的自由面進行充分的利用。

4 井巷掘進爆破的相關參數

目前，井巷掘進爆破的相關參數主要可包括炮孔直徑、炮孔數量、炮孔深度、炮孔孔距以及與之相關的填塞長度等如下。

（1）炮孔直徑。通過研究發現，炮孔直徑是對爆破效果直接產生影響的參數，若直徑較大，則會導致相應炸藥裝填量的增加，進而形成集中爆破，不僅提升了爆破穩定性，而且提高了爆破速度。

（2）炮孔數量。在某些工程項目中，為了節約或減少鉆眼時間，實際炮孔布置數目少于設計炮孔布置數目，每平方米大約在3個到3.8 個之間。在這種情況下，雖然在一定程度上節約了時間，但炮孔的使用率卻較低，并且巷道成型效果也較差。通過實踐發現，全斷面每平方米應該按照5個炮孔進行設置，而在這種情況下，炮孔的利用率可達到90%以上，并且炮孔數量和利用率成正比。

（3）炮孔深度。在爆破參數中炮孔深度起到了非常重要的作用，直接對井巷掘進的每一個環節均產生了影響，比如：爆破效果、掘進速度以及材料消耗等。而為了在單位時間內對掘進效率進行提升，不僅應該對技術條件進行改進，而且應該對工作管理進行改善，而在對巖層條件、作業方法和設備能力等進行綜合考慮的情況下，應該將炮孔深度設置在1.5米到2米之間[1]。

（4）炮孔孔距。在確定井巷斷面尺寸和巖石性質的情況下，應該對炸藥的消耗量、填藥量、單排炮孔數量、炮孔深度、直徑進行確定，同時在選擇好炸藥消耗量后對輔助孔進行均勻布置，還應該對對炮孔孔距、數量和裝藥系數進行調整，進而最終確定最為合理的孔距、數量和裝藥系數。在進行輔助孔的設計時，應該將孔距設置在400到600毫米之間。

（5）填塞長度。堵塞炮泥可顯著提升炮孔利用率，增加能量利用率，提高掘進爆破效率。填塞長度與炮孔直徑、填藥長度存在息息相關的聯系，通過實踐檢驗證明，每個炮孔應該分次堵塞炮泥，且填充長度應該大于300毫米，或者炸藥長度的0.35~0.5 倍，并且盡量充實，從而提升爆炸能量利用率。

5 結語

綜上所述，隨著我國礦山井巷掘進爆破技術的不斷發展，在施工過程中，應該根據礦井地質條件和井巷掘進設計要求，充分利用好各種技術，做好爆破準備，并進行合理爆破，從而良取得較好的爆破效果。

[1]吳俊一.淺談爆破在井巷掘進中的應用效率及對策[J].中國科技博覽,2014(15):361-361.