煤礦巖巷安全高效掘進技術現狀和發展研究

陳玉章

摘 要：煤炭在我國的能源體系中占據重要地位，隨著經濟發展煤炭的需求越來越大，這對煤炭的開采技術提出新的要求。但是在保證產量的背后面臨的是我們的掘進技術發展緩慢，掘進進尺不能保證市場需求。目前，煤礦巖巷掘進技術主要有兩種一是機械化程度較高的掘進機，另一種是鉆眼爆破法進行掘進。筆者所在的福建煤電公司翠屏山煤礦，具有南方煤礦典型的特點，因此掘進機不適合本煤礦掘進。反而是性價比較高的鉆眼爆破法非常適合筆者所在煤礦的實際情況。接下來，筆者就結合本煤礦的實際情況，闡述煤礦巖巷安全高效掘進技術現狀和發展研究，希望能夠給讀者帶去一些啟發。

關鍵詞：煤礦；巖巷；安全高效掘進；技術；現狀；發展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.072

1 影響巖巷掘進進尺的因素

1.1 巖巷掘進爆破方式

根據筆者多年的工作經驗結合筆者所在煤礦總體環境分析，發現影響南方煤礦掘進掘尺較慢的因素有多方面，主要集中在了各個施工環節，例如巖體爆破環節、裝巖環節、煤炭傳輸環節以及巖巷支護環節等，但是筆者發現影響掘進尺度放慢的最重要因素集中在前期的巖體爆破環節中，也就是說如果巖體爆破施工做不好，將會影響到后期所有的進程。基于本煤礦的情況，巖巷通道以及內部施工空間相對狹窄，炮孔如果鑿入太深將會對爆破效果造成很大影響。因此我國的南方礦井在考慮安全高效和地理特性因素的情況下，很多煤礦選擇了鉆爆方法進行掘進。這種方法掘進時要嚴格按照以下流程進行：①檢查施工現場的周圍的環境，確保施工環境安全并且能夠保證施工效果，對提前準備好的鑿巖設備再次進行檢查。在保證施工環境和施工工具安全的情況下，我們選用掏槽的方式進行施工。②爆破人員在前期準備期間要對巖礦進行定眼和鉆眼，尤其是鉆眼，要把握好鉆眼的深度，鉆眼過深會影響到裝藥量，直接影響到巖體的安全性和穩定性，鉆眼過淺將無法達到預設效果。③將炮泥和藥物放置在鉆眼中，開始后期的爆破工作。鉆眼爆破可以在瞬時間內產生巨大能量，最終達到巖體爆破的目的。鉆爆這種施工方式，施工環節簡單，易操作，施工成本較低。但是存在著一定的缺點，循環掘進進尺低，爆破后無法控制好巷道的形狀等。

1.2 巖巷掘進爆破參數

在煤礦的巖體爆破施工過程中，爆破參數直接會影響到施工后期的質量和效果。筆者根據多年的工作經驗，分析影響爆破效果的一些重要參數：①炮孔直徑參數對爆破效果的額影響。炮孔直徑的大小直接會影響到巖體表面的炮孔數量和炮孔的排布方式，同時會影響到爆破物炮藥的使用量和均勻分配情況。如果炮孔的直徑過大，將會增加炮藥的使用量，間接地會影響到后期巖體的穩定性用以及開采速度，對掘進工作影響較大。②炮泥配比參數對爆破質量產生較大的影響。在向鉆孔放置炮藥之后，要將鉆孔封死，但是如果封孔操作不當不僅會影響到爆破質量，同時還會對施工人員的人身安全造成巨大的威脅，因此在封孔時要調整好炮泥的比例。避免出現封孔不嚴的情況。③炮泥堵塞長度對爆破造成的影響。鉆眼的長度在一定程度上會影響到炮泥的堵塞長度。如果鉆眼長度較長，為了維持正常的炮藥量可以先往鉆孔內多加入炮泥。通過這樣的方式來控制好炮藥的用量。但是如果鉆眼的長度較短，將會直接影響到后期填塞封孔的質量。然而炮泥用量會影響到施工安全性以及爆破質量。因此，炮泥填塞長度是影響爆破效果的一個重要參數。

2 巖巷掘進爆破參數優化策略

2.1 炮孔直徑

要想提高爆破掘進進尺首先必須要對炮孔的直徑進行優化，在優化過程中施工人員要先對煤礦巖體結構和巖層分布做一個詳細了解和分析，根據巖體的實際情況確定合理的炮孔直徑。理論上炮孔的直徑增加有利于炮藥卷的直徑，提高爆破的穩定性和安全性，提升爆破質量和速度。但是，如果炮眼直徑過長，會對炮孔的分布和數量造成一定的影響，間接影響到爆破質量，降低掘進速度。因此，在對炮孔直徑優化的過程中，需要保證藥卷直徑前提下，科學合理的減小炮孔直徑，最大程度上降低不耦合系數。從而提高爆破質量，提高掘進進尺。但是從另一個方面來看，如果炮孔的直徑過小，在鉆眼的過程中會在鉆眼中遺留巖渣，直接會影響到裝藥量，對掘進工作也會產生影響。因此，為了保證掘進工作的順利進行，通常情況下保證炮孔直徑在32-45mm之間最好，同時根據筆者的經驗鉆頭直徑每減小1mm，鉆機鉆速會提高3%，掘進速度也會大大增進。

2.2 炮泥比例

炮泥在煤礦巖巷掘進施工中占據重要地位，其作用影響到鉆孔的堵塞情況，為了更好的提高巖巷的掘進進尺，必須對炮泥配比進行優化。只有對炮泥進行了合理的配置，才能保證炮孔內在爆炸時能夠預留出足夠的時間，確保炸藥能夠發揮出最佳的效果。過去巖體爆破的炮泥通常選用的是黃泥土，這種黃泥土會在鉆孔內部出現堵塞時間過長，達不到爆破效果的情況。在進行優化過程中，需要對炮泥進行定性加工處理，使用粉體材料借助模具和外力，產生質量較好的炮泥模型，施工人員可以直接利用炮泥模型進行堵塞炮眼。此外，還要控制好炮泥的密度，通常情況下炮泥的密度越高堵塞效果越大，在制作炮泥時可以使用河沙制作，向其中添加適量的鋁礬土，提高炮泥的密度。

2.3 優化鉆孔長度

優化鉆孔長度主要是要調整炮泥填塞長度，首先施工人員需要計算炮泥在鉆眼中的運作時間，提高炮泥在鉆眼中的填塞長度，最終提高爆破質量。施工單位要根據L= L/Nnηη1 （m） 公式，計算出鉆眼的深度。在進行優化計算時，要考慮到煤礦巖體中的瑞利波速度、煤礦巖體的縱波速度以及煤礦巖體最小抵抗線。總而言之，優化鉆孔長度需要計算出炮泥在鉆孔中的運作時間，以此來確定。

3 總結

前文筆者根據翠屏山煤礦的實際情況和現有掘進技術，向讀者詳細的闡述了影響煤礦巖巷掘進進尺的因素主要有兩大方面：一是爆破方式，二是爆破參數。通過對這兩方面的因素的分析，提出了提高掘進進尺的優化策略，主要通過優化爆破參數、炮泥比例以及炮泥堵塞長度等，來提高煤礦的掘進進尺效率。

參考文獻：

[1]郭孝先，李耀武.新時期煤礦巖巷掘進機械化的發展方向[J].鑿巖機械氣動工具，2013（01）：13-24.