雙循環(huán)爆破技術(shù)在煤礦巷道快速掘進(jìn)中的應(yīng)用

姜京濤

(山西陽(yáng)泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司二礦，山西 陽(yáng)泉 045000)

0 引言

近年來(lái)，隨著爆破技術(shù)的發(fā)展，一種先進(jìn)的爆破技術(shù)——雙循環(huán)爆破技術(shù)應(yīng)用于煤炭巷道掘進(jìn)工程，這不僅是對(duì)傳統(tǒng)爆破法的創(chuàng)新，而且還會(huì)提高掘進(jìn)速度和成巷質(zhì)量。

1 影響巷道掘進(jìn)速度的因素

1.1 影響煤礦巷道掘進(jìn)的相關(guān)因素

施工地質(zhì)：由于施工地質(zhì)具有差異性和多變性，因此，優(yōu)化開(kāi)采技術(shù)、提高技術(shù)水平是首要任務(wù)，傳統(tǒng)爆破方式受巖層質(zhì)地制約明顯，在實(shí)際應(yīng)用中需要支護(hù)輔助，以此加快掘進(jìn)速度，如果沒(méi)有外力輔助，那么掘進(jìn)速度并不會(huì)顯著提高。雙循環(huán)爆破采掘技術(shù)無(wú)需支護(hù)環(huán)節(jié)就能高效掘進(jìn)。

組織管理：雙循環(huán)爆破技術(shù)應(yīng)用于煤礦巷道快速掘進(jìn)工作中來(lái)，要想充分發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用效果，應(yīng)首先對(duì)這一技術(shù)有序管理，根據(jù)巷道掘進(jìn)具體情況選擇適合的爆破方法，同時(shí)，針對(duì)雙循環(huán)爆破技術(shù)應(yīng)用者和參與者進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，促使員工掌握技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)，加強(qiáng)員工對(duì)該技術(shù)的了解和應(yīng)用，減少技術(shù)失誤。

施工工藝：施工工藝對(duì)煤礦巷道快速掘進(jìn)具有關(guān)鍵性作用，施工工藝在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受單循環(huán)方式影響，但這一工作方式主要受傳統(tǒng)理論制約。單循環(huán)工作方式引導(dǎo)下，巷道掘進(jìn)會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間，單位時(shí)間內(nèi)的工作掘進(jìn)速度較慢；大部分礦井長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用會(huì)降低應(yīng)用性能，這在一定程度上阻礙爆破工作的順利開(kāi)展。因此，應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)地改進(jìn)單循環(huán)工作方式，為施工工藝有效應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

掘進(jìn)設(shè)備：現(xiàn)代化設(shè)備漸漸走進(jìn)了煤礦巷道快速掘進(jìn)工作中來(lái)，在先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用下，打孔爆破法中的打孔步驟明顯優(yōu)化，掘進(jìn)速度顯著提高。綜合打孔設(shè)備被廣泛運(yùn)用于打孔中，應(yīng)用不足具體表現(xiàn)為：能量消耗、刀具損耗、維修費(fèi)用過(guò)多等，由于單循環(huán)的作業(yè)方式很難填補(bǔ)各項(xiàng)設(shè)備損耗帶來(lái)的缺陷，因此有必要向雙循環(huán)的工作方式予以改進(jìn)[2]。

1.2 與傳統(tǒng)爆破方法相比的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)鉆孔爆破法優(yōu)點(diǎn)為：低成本、低能耗、靈活性較強(qiáng)、環(huán)境適用性較強(qiáng)；缺點(diǎn)為：施工速度較低，需要輔助支護(hù)。雙循環(huán)爆破方式能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)爆破方法的不足，具有應(yīng)用直接性和靈活性等特點(diǎn)以及掘進(jìn)速度較快、效率較高的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)[1]。

2 雙循環(huán)爆破技術(shù)應(yīng)用和效果

2.1 工程概況

以翟鎮(zhèn)煤礦為例，該礦后一11、13層軌道下山施工長(zhǎng)度為362 m，傾角為16°，沿13煤頂板施工，此時(shí)煤礦巷道屬于穿層式，巖石特點(diǎn)表現(xiàn)為頂粉砂巖、底粉砂巖和頂泥灰?guī)r。巷道掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)，巖層走向?yàn)?87°～256°，傾角為5°～12°，地質(zhì)構(gòu)造不是十分復(fù)雜，相對(duì)簡(jiǎn)單，其中構(gòu)造方式主要以單斜式為主。開(kāi)拓巷道支護(hù)形式有2種：第一種為臨時(shí)支護(hù)，第二種為長(zhǎng)久支護(hù)。巷道掘進(jìn)需要適當(dāng)優(yōu)化爆破技術(shù)，應(yīng)用適合的、高效的爆破方法。

2.2 雙循環(huán)爆破技術(shù)原理

炮眼布置：巷道實(shí)際施工程序較復(fù)雜，應(yīng)用傳統(tǒng)爆破方式不僅會(huì)降低爆破成功率，而且還會(huì)降低掘進(jìn)速度，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示為：每班打眼1.1～1.5 m，進(jìn)尺為1.1～1.3 m，炮眼利用率為82%，結(jié)合具體施工實(shí)際探索新型爆破方式——雙循環(huán)爆破技術(shù)。其炮眼布置如圖1所示。

圖1 炮眼布置圖

爆破循環(huán)：在第一個(gè)循環(huán)中，上下炮眼相比傳統(tǒng)方式的深度調(diào)整為1 m和2 m，上部循環(huán)進(jìn)度為1.1 m，下部循環(huán)進(jìn)度為1.7 m，當(dāng)首次循環(huán)結(jié)束后，一方面要執(zhí)行敲幫問(wèn)頂這一原則，另一方面還要有效摘除危巖懸矸，在第一個(gè)循環(huán)的上部分進(jìn)行初步噴爆，上部支護(hù)工作完成之后，將一部分矸石運(yùn)出，確保所剩余矸石能夠迎合施工需要，接下來(lái)噴爆巷道，并實(shí)施支護(hù)工作。上述工作完成后即可進(jìn)入第二個(gè)循環(huán)。此外，在第一個(gè)循環(huán)中還應(yīng)禁止出現(xiàn)傘檐施工現(xiàn)象。在第二個(gè)循環(huán)中，上述的支護(hù)部位完成后，以矸石為平臺(tái)實(shí)施第二個(gè)循環(huán)的爆破工作，執(zhí)行上部的炮眼工作，炮眼深度為1 m，循環(huán)深度為0.9 m。在敲幫問(wèn)頂之后，危巖懸矸應(yīng)有效摘除，對(duì)第二個(gè)循環(huán)的上部空頂區(qū)域以外的部分進(jìn)行初步噴爆[3]。上部分的支護(hù)準(zhǔn)備就緒即進(jìn)行出矸工作，第二個(gè)循環(huán)中的矸石需出凈，然后對(duì)巷道進(jìn)行初步噴爆和支護(hù)，之后繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，以此循環(huán)往復(fù)進(jìn)行。

爆破參數(shù)：水膠炸藥(每支295 g，L=385 m)，毫秒延期電雷管(2″～6″)，電雷管每段延時(shí)24 ms，其中，電雷管應(yīng)進(jìn)行同一編號(hào)。

炮眼深度和角度：第一循環(huán)上臺(tái)階和第二循環(huán)上臺(tái)階，炮眼打深均為1 m，夾角為74°；第一循環(huán)下臺(tái)階，掏槽眼深2.1 m，角深74°，輔助眼深1.9 m，角度確定為74°，底眼深度為1.9 m，角度為73°[4]。

裝藥量：第一循環(huán)下臺(tái)階在爆破施工中，受較深炮眼影響，掏槽眼每孔0.74 kg，輔助眼每孔0.5 kg，底眼每孔0.5 kg，上臺(tái)階周邊眼每孔0.2 kg，輔助眼每孔0.2 kg；第二循環(huán)施工時(shí)，僅將爆破放在上臺(tái)階，打眼深度為0.9 m，每孔裝藥量0.2 kg。

掏槽眼距：根據(jù)實(shí)際施工需要，最佳距離設(shè)置為485 mm，輔助眼間距為485～540 mm，周邊眼間距為495 mm，底眼間距為480～590 mm。

2.3 施工效果

雙循環(huán)爆破技術(shù)應(yīng)用后，一方面，炮眼的利用率和爆破效率會(huì)大大提高，每班的進(jìn)尺深度比傳統(tǒng)的爆破法平均深0.5 m；另一方面，巷道的掘進(jìn)速度也會(huì)大大提高，雙循環(huán)爆破技術(shù)能夠適用于巖層質(zhì)地相當(dāng)堅(jiān)硬的工況，受鹽城質(zhì)地影響效果較弱，下山錨網(wǎng)噴巷道掘進(jìn)每班進(jìn)尺突破1.9 m。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)爆破方式進(jìn)行對(duì)比分析，全面掌握煤礦巷道快速掘進(jìn)的影響因素，在此基礎(chǔ)上，探究雙循環(huán)爆破技術(shù)應(yīng)用原理和使用效果，充分彰顯雙循環(huán)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，煤礦巷道快速掘進(jìn)中應(yīng)用這一技術(shù)會(huì)大大提高掘進(jìn)速度、優(yōu)化掘進(jìn)效果。此外，還應(yīng)對(duì)雙循環(huán)爆破技術(shù)深入研究，提高這一技術(shù)在煤礦開(kāi)采工作中的應(yīng)用率，擴(kuò)大雙循環(huán)爆破技術(shù)應(yīng)用范圍[5]。