中、深孔爆破在煤矿岩巷快速掘进施工中的应用

2021-01-08第军甘肃科贝德煤与煤层气开发技术有限公司甘肃兰州730084

化工管理 2021年23期

第军(甘肃科贝德煤与煤层气开发技术有限公司，甘肃兰州 730084)

0 引言

在对煤矿的一些硬岩巷道进行掘进的过程中，基本上都采用的是浅眼爆破的方式，但是其炮眼深度一般情况下在1.0～1.5 m的范围，同时爆破的实际效率仅仅在50%以下的程度，使得对于一些大型的石块无法起到良好的爆破效果。这样的施工作业模式下，会严重影响到整体岩巷的掘进速度。在过去的长期实践分析中发现，使用中深孔爆破的巷道掘进技术，可以提升掘进的整体速度，同时也是保障在未来的掘进过程中，有着较高安全性的关键所在。

1 工程概况

窑街煤电集团金河煤矿八采区皮带运输巷和轨道运输上山属开拓巷道，服务年限为永久，均采用直墙半圆拱断面，掘进断面13.2 m2，支护形式为锚喷支护，锚杆采用φ20×2 400 mm的普通螺纹钢锚杆Z2360树脂锚固剂两码端头锚固，喷浆厚度100 mm，混凝土强度达到C20。

2 项目研究背景

在我国当下对矿井岩巷的掘进处理中，采用的基本上都是钻眼爆破以及岩巷掘进机进行。但是在实际的操作过程中，其使用的岩巷掘进机运行中会受到地质、设备以及运输等诸多方面的限制，就会导致掘进的整体速度受到严重的影响。另外，在其管理过程中的管理力度不足，也会导致其设备无法发挥出应用的技术性优势。在当下的大部分掘进工作中，使用的都是爆破技术[1]。

3 传统掘进技术现状

在过去的调查中发现，过去所使用的岩巷爆破技术在实际的掘进中，占据了巷道的九成以上。很多公司都是采用了爆破技术，但在实际的操作过程中，受到一些技术性的缺陷影响，例如在爆破技术使用中，出现打眼浅、循环进度低，甚至还会出现打眼少以及多装药的问题，就会导致在实际的爆破操作中，出现爆堆不集中的问题。甚至在一些特殊的区域当中，出现围岩松动的问题，这样的掘进会直接影响到支护材料的消耗。由于这样的操作下，会导致对岩巷单进的水平提升造成制约性的影响，所以对整个工程项目的掘进速度起到负面的影响效果。为了进一步提升巷单进的整体水平，以此避免一些危险问题出现，就需要针对当下使用的技术进行全面的优化以及调整，实现中、深孔的爆破技术使用。

4 工艺流程以及面临问题比较分析

4.1 传统工艺流程

在传统形式下进行的掘进施工建设中，使用的是光面爆破的方式，并加上锚喷支护，形成全断面的一次成巷的效果[2]。

但在这样的技术流程中，所形成的“两掘一成”的循环作业方式，会直接受到支护最大控顶距的相关影响，一般施工单位会使用浅眼的爆破方式，在炮眼的设置中，选择使用1 m的标准，同时掏槽眼深度控制在1.2 m的标准上。在这样的操作形式下，使得循环次数较低，同时工效并不可观。

在这样的工艺流程下，其施工炮眼的时间有限，在炮孔的质量方面也受到严重的限制，无法形成较为一致的效果。在实际掘进的过程中，会导致掘进眼、锚杆眼以及装渣无法进行平行作业操作，就会导致对工作时间造成一定的耽误。

4.2 优化之后的工艺流程

在进行该工艺的改进之后，主要就是基于“一掘一初喷+耙岩机永久成巷”的多工序，进行平行作业循环，有效地在实际的作业过程中，进行专门的打眼爆破处理，并在后巷进行出渣，进而保障将其工艺流程中的临时支护、打注锚杆以及初喷等都进行相应的分析，从而形成一个完整的掘进循环体系。

在过去进行传统的炮眼施工过程中，采用的单一风钻进行打眼处理，同时在顶部位置存在着各种类型的钻孔，并没有基于设计的巷道轮廓线进行布置，在实际的布置过程中，也没有呈现出均匀布置的效果，这样的施工周期比较长，效率比较低。在当下对其工艺进行完善以及改进的过程中，就需要基于施工炮眼以及锚杆眼的方式，进行同步的施工建设，以此控制打眼的整体周期。还需要在施工之前，就对其眼位进行确定，并呈现出均匀布置的方式，不断提升打眼的深度[3]。对于传统的装药方式而言，采用的是耦合的连续装药方式，在多段位置进行延期的电雷管起爆操作。这样的爆破方式下，虽然可以起到破碎的效果，但是会导致整体爆破的衰减过快，在光爆面出现不均匀的问题。这样在之后的处理过程中，就会导致后续工作造成较大的负担。在当下的施工建设过程中，能够基于正向不耦合连续或者间隔的方式，进行科学合理的装药，并基于多段毫秒延期电雷管的方式进行起爆。

5 工艺实际运用

5.1 工艺流程

在该工艺进行创新优化之后，基于掘进的实际运行效果，进行针对性的打眼爆破处理，同时配合后巷出渣的方式，形成平行作业的方式。在这样的操作下，可以为炮眼施工留出充足的空间，同时进一步的保障炮孔有着较高的质量性。而在炮眼的处理中，则是将原本的1～1.5 m 的深度，提升到2.2～2.5 m 的深度当中。对于单炮的进度而言，则是将其控制在2～2.2 m的深度中。

在实际的操作中，所使用的初喷初锚是临时支护结构，转变成了永久性的成巷支护结构，因此这样的作业模式下，控制最大控顶距。在两天之内，就可以完成3个不同的循环，极大的满足了掘进的效率需求。在工作面之后的集中成巷环节，可以很好的提升钻进效率，进而充分地保障掘进、支护以及出渣不会相互相应，极大提升工作效率[4]。

5.2 炮眼施工建设

在本文所使用的中孔爆破技术，在掏槽眼的深度设置上，相比较传统操作的同掏槽眼更加深，一般情况下可以达到2.5～3 m的程度。对于掏槽眼而言，就是其深度直接决定了循环进尺的实际程度。在周边眼的爆破质量方面，会对其成巷质量造成严重的影响。因此需要进一步提升深孔楔形掏槽的效果，相应的提升了炮眼的利用率。具体的操作中，需要在装药眼的位置上，提升爆破的自由面程度。还需要对药眼的实际位置、具体的几何形状进行针对性的分析，保障装药量以及装填的内部结构有着科学合理的布置效果。在炮眼的实际深度上，需要设置出一个最优值，以此提升巷道的实际掘进效率。并结合现场和实际情况，能够很好地保障中孔的爆破眼深度在2.2～2.5 m的标准中。

其次，对于施工当中的炮眼而言，在进行施工建设的过程中，由于使用的是多台风钻，极大地降低了整体的打眼时间。在其炮眼深度的控制上，需要将其控制在2.2～2.5 m的标准上，并利用楔形掏槽的方式，将其眼深控制在2.5 m的标准上，同时眼口的间距能够控制在1.2 m的程度。在这样的设置下，就可以保障周边眼距得到有效的控制和利用。在施工的过程中，需要控制炮眼呈现出相互平行的效果，眼底位置也需要保持着一致的控制层面。

5.3 装药结构创新

在本工程项目的开展中，所使用的是正向不耦合的连续与间隔装药的方式，使多段毫秒延期电雷管进行相应的起爆处理。而对于不耦合的装药方式下，就会导致炸药在完成起爆之后，使得爆炸轰波的波峰值较低。由于爆轰波可以利用空气这种介质进行传播，可以延长对其岩石的作用时间，优化爆破的效果。在爆破之后，会使得巷道出现规整的效果，极大降低了挖掘的工作量。最后，对于这种技术而言，也是有效保障了围岩整体强度，进一步提升围岩自身稳定性的优秀技术方案。

6 技术成果分析

在使用了该技术之后首先呈现出安全高效的效果。中深孔的爆破工艺技术，是一种高效的控制辅助作业，并提升掘进效果的重要工艺流程，也极大避免了对爆破器材以及一些需要使用的构件的损耗。在炮眼的利用率上，相比较传统的技术工艺有着较为明显的提升，使得从原本85%的利用率，顺利提升到了95%的利用率，极大满足了当下炮眼的使用需求。在单循环进尺的过程中，也从原本的0.8～1.0 m提升到了2.0～2.2 m的程度，可以避免一些危险事故的发生，有效地改善施工作业效果[5]。

这种技术也有着节约成本的优势。由于爆破效果比较好，进一步提升了掘进的整体效率。在巷道掘进的过程中，也对机械、设备、通风等系统，可以发挥出应有的作用。由于掘进效率的提升，使得在工作人员工作的过程中，其人力成本也得到了全面的控制，因此成为当下十分重要的技术方案。

最后，这样的技术方案下，提高了单炮进度，提升了掘进效率，极大保障了矿井接续的顺利进行。