中、深孔爆破在煤礦巖巷快速掘進施工中的應用

第軍(甘肅科貝德煤與煤層氣開發技術有限公司，甘肅 蘭州 730084)

0 引言

在對煤礦的一些硬巖巷道進行掘進的過程中，基本上都采用的是淺眼爆破的方式，但是其炮眼深度一般情況下在1.0～1.5 m的范圍，同時爆破的實際效率僅僅在50%以下的程度，使得對于一些大型的石塊無法起到良好的爆破效果。這樣的施工作業模式下，會嚴重影響到整體巖巷的掘進速度。在過去的長期實踐分析中發現，使用中深孔爆破的巷道掘進技術，可以提升掘進的整體速度，同時也是保障在未來的掘進過程中，有著較高安全性的關鍵所在。

1 工程概況

窯街煤電集團金河煤礦八采區皮帶運輸巷和軌道運輸上山屬開拓巷道，服務年限為永久，均采用直墻半圓拱斷面，掘進斷面13.2 m2，支護形式為錨噴支護，錨桿采用φ20×2 400 mm的普通螺紋鋼錨桿Z2360樹脂錨固劑兩碼端頭錨固，噴漿厚度100 mm，混凝土強度達到C20。

2 項目研究背景

在我國當下對礦井巖巷的掘進處理中，采用的基本上都是鉆眼爆破以及巖巷掘進機進行。但是在實際的操作過程中，其使用的巖巷掘進機運行中會受到地質、設備以及運輸等諸多方面的限制，就會導致掘進的整體速度受到嚴重的影響。另外，在其管理過程中的管理力度不足，也會導致其設備無法發揮出應用的技術性優勢。在當下的大部分掘進工作中，使用的都是爆破技術[1]。

3 傳統掘進技術現狀

在過去的調查中發現，過去所使用的巖巷爆破技術在實際的掘進中，占據了巷道的九成以上。很多公司都是采用了爆破技術，但在實際的操作過程中，受到一些技術性的缺陷影響，例如在爆破技術使用中，出現打眼淺、循環進度低，甚至還會出現打眼少以及多裝藥的問題，就會導致在實際的爆破操作中，出現爆堆不集中的問題。甚至在一些特殊的區域當中，出現圍巖松動的問題，這樣的掘進會直接影響到支護材料的消耗。由于這樣的操作下，會導致對巖巷單進的水平提升造成制約性的影響，所以對整個工程項目的掘進速度起到負面的影響效果。為了進一步提升巷單進的整體水平，以此避免一些危險問題出現，就需要針對當下使用的技術進行全面的優化以及調整，實現中、深孔的爆破技術使用。

4 工藝流程以及面臨問題比較分析

4.1 傳統工藝流程

在傳統形式下進行的掘進施工建設中，使用的是光面爆破的方式，并加上錨噴支護，形成全斷面的一次成巷的效果[2]。

但在這樣的技術流程中，所形成的“兩掘一成”的循環作業方式，會直接受到支護最大控頂距的相關影響，一般施工單位會使用淺眼的爆破方式，在炮眼的設置中，選擇使用1 m的標準，同時掏槽眼深度控制在1.2 m的標準上。在這樣的操作形式下，使得循環次數較低，同時工效并不可觀。

在這樣的工藝流程下，其施工炮眼的時間有限，在炮孔的質量方面也受到嚴重的限制，無法形成較為一致的效果。在實際掘進的過程中，會導致掘進眼、錨桿眼以及裝渣無法進行平行作業操作，就會導致對工作時間造成一定的耽誤。

4.2 優化之后的工藝流程

在進行該工藝的改進之后，主要就是基于“一掘一初噴+耙巖機永久成巷”的多工序，進行平行作業循環，有效地在實際的作業過程中，進行專門的打眼爆破處理，并在后巷進行出渣，進而保障將其工藝流程中的臨時支護、打注錨桿以及初噴等都進行相應的分析，從而形成一個完整的掘進循環體系。

在過去進行傳統的炮眼施工過程中，采用的單一風鉆進行打眼處理，同時在頂部位置存在著各種類型的鉆孔，并沒有基于設計的巷道輪廓線進行布置，在實際的布置過程中，也沒有呈現出均勻布置的效果，這樣的施工周期比較長，效率比較低。在當下對其工藝進行完善以及改進的過程中，就需要基于施工炮眼以及錨桿眼的方式，進行同步的施工建設，以此控制打眼的整體周期。還需要在施工之前，就對其眼位進行確定，并呈現出均勻布置的方式，不斷提升打眼的深度[3]。對于傳統的裝藥方式而言，采用的是耦合的連續裝藥方式，在多段位置進行延期的電雷管起爆操作。這樣的爆破方式下，雖然可以起到破碎的效果，但是會導致整體爆破的衰減過快，在光爆面出現不均勻的問題。這樣在之后的處理過程中，就會導致后續工作造成較大的負擔。在當下的施工建設過程中，能夠基于正向不耦合連續或者間隔的方式，進行科學合理的裝藥，并基于多段毫秒延期電雷管的方式進行起爆。

5 工藝實際運用

5.1 工藝流程

在該工藝進行創新優化之后，基于掘進的實際運行效果，進行針對性的打眼爆破處理，同時配合后巷出渣的方式，形成平行作業的方式。在這樣的操作下，可以為炮眼施工留出充足的空間，同時進一步的保障炮孔有著較高的質量性。而在炮眼的處理中，則是將原本的1～1.5 m 的深度，提升到2.2～2.5 m 的深度當中。對于單炮的進度而言，則是將其控制在2～2.2 m的深度中。

在實際的操作中，所使用的初噴初錨是臨時支護結構，轉變成了永久性的成巷支護結構，因此這樣的作業模式下，控制最大控頂距。在兩天之內，就可以完成3個不同的循環，極大的滿足了掘進的效率需求。在工作面之后的集中成巷環節，可以很好的提升鉆進效率，進而充分地保障掘進、支護以及出渣不會相互相應，極大提升工作效率[4]。

5.2 炮眼施工建設

在本文所使用的中孔爆破技術，在掏槽眼的深度設置上，相比較傳統操作的同掏槽眼更加深，一般情況下可以達到2.5～3 m的程度。對于掏槽眼而言，就是其深度直接決定了循環進尺的實際程度。在周邊眼的爆破質量方面，會對其成巷質量造成嚴重的影響。因此需要進一步提升深孔楔形掏槽的效果，相應的提升了炮眼的利用率。具體的操作中，需要在裝藥眼的位置上，提升爆破的自由面程度。還需要對藥眼的實際位置、具體的幾何形狀進行針對性的分析，保障裝藥量以及裝填的內部結構有著科學合理的布置效果。在炮眼的實際深度上，需要設置出一個最優值，以此提升巷道的實際掘進效率。并結合現場和實際情況，能夠很好地保障中孔的爆破眼深度在2.2～2.5 m的標準中。

其次，對于施工當中的炮眼而言，在進行施工建設的過程中，由于使用的是多臺風鉆，極大地降低了整體的打眼時間。在其炮眼深度的控制上，需要將其控制在2.2～2.5 m的標準上，并利用楔形掏槽的方式，將其眼深控制在2.5 m的標準上，同時眼口的間距能夠控制在1.2 m的程度。在這樣的設置下，就可以保障周邊眼距得到有效的控制和利用。在施工的過程中，需要控制炮眼呈現出相互平行的效果，眼底位置也需要保持著一致的控制層面。

5.3 裝藥結構創新

在本工程項目的開展中，所使用的是正向不耦合的連續與間隔裝藥的方式，使多段毫秒延期電雷管進行相應的起爆處理。而對于不耦合的裝藥方式下，就會導致炸藥在完成起爆之后，使得爆炸轟波的波峰值較低。由于爆轟波可以利用空氣這種介質進行傳播，可以延長對其巖石的作用時間，優化爆破的效果。在爆破之后，會使得巷道出現規整的效果，極大降低了挖掘的工作量。最后，對于這種技術而言，也是有效保障了圍巖整體強度，進一步提升圍巖自身穩定性的優秀技術方案。

6 技術成果分析

在使用了該技術之后首先呈現出安全高效的效果。中深孔的爆破工藝技術，是一種高效的控制輔助作業，并提升掘進效果的重要工藝流程，也極大避免了對爆破器材以及一些需要使用的構件的損耗。在炮眼的利用率上，相比較傳統的技術工藝有著較為明顯的提升，使得從原本85%的利用率，順利提升到了95%的利用率，極大滿足了當下炮眼的使用需求。在單循環進尺的過程中，也從原本的0.8～1.0 m提升到了2.0～2.2 m的程度，可以避免一些危險事故的發生，有效地改善施工作業效果[5]。

這種技術也有著節約成本的優勢。由于爆破效果比較好，進一步提升了掘進的整體效率。在巷道掘進的過程中，也對機械、設備、通風等系統，可以發揮出應有的作用。由于掘進效率的提升，使得在工作人員工作的過程中，其人力成本也得到了全面的控制，因此成為當下十分重要的技術方案。

最后，這樣的技術方案下，提高了單炮進度，提升了掘進效率，極大保障了礦井接續的順利進行。

7 結語

綜上所述，文章主要針對煤礦巖巷中深孔爆破在巖巷快速掘進施工中的具體應用進行詳細的分析，該技術建立在傳統的掘進技術基礎上進行的改善以及優化，以此可以有效地提升爆破的效果和準確性，極大滿足掘進效率方面的實際需求。