中、深孔爆破在煤礦巖巷快速掘進(jìn)施工中的應(yīng)用

第軍(甘肅科貝德煤與煤層氣開(kāi)發(fā)技術(shù)有限公司，甘肅 蘭州 730084)

0 引言

在對(duì)煤礦的一些硬巖巷道進(jìn)行掘進(jìn)的過(guò)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(shí)爆破的實(shí)際效率僅僅在50%以下的程度，使得對(duì)于一些大型的石塊無(wú)法起到良好的爆破效果。這樣的施工作業(yè)模式下，會(huì)嚴(yán)重影響到整體巖巷的掘進(jìn)速度。在過(guò)去的長(zhǎng)期實(shí)踐分析中發(fā)現(xiàn)，使用中深孔爆破的巷道掘進(jìn)技術(shù)，可以提升掘進(jìn)的整體速度，同時(shí)也是保障在未來(lái)的掘進(jìn)過(guò)程中，有著較高安全性的關(guān)鍵所在。

1 工程概況

窯街煤電集團(tuán)金河煤礦八采區(qū)皮帶運(yùn)輸巷和軌道運(yùn)輸上山屬開(kāi)拓巷道，服務(wù)年限為永久，均采用直墻半圓拱斷面，掘進(jìn)斷面13.2 m2，支護(hù)形式為錨噴支護(hù)，錨桿采用φ20×2 400 mm的普通螺紋鋼錨桿Z2360樹(shù)脂錨固劑兩碼端頭錨固，噴漿厚度100 mm，混凝土強(qiáng)度達(dá)到C20。

2 項(xiàng)目研究背景

在我國(guó)當(dāng)下對(duì)礦井巖巷的掘進(jìn)處理中，采用的基本上都是鉆眼爆破以及巖巷掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行。但是在實(shí)際的操作過(guò)程中，其使用的巖巷掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行中會(huì)受到地質(zhì)、設(shè)備以及運(yùn)輸?shù)戎T多方面的限制，就會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)的整體速度受到嚴(yán)重的影響。另外，在其管理過(guò)程中的管理力度不足，也會(huì)導(dǎo)致其設(shè)備無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)用的技術(shù)性優(yōu)勢(shì)。在當(dāng)下的大部分掘進(jìn)工作中，使用的都是爆破技術(shù)[1]。

3 傳統(tǒng)掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀

在過(guò)去的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，過(guò)去所使用的巖巷爆破技術(shù)在實(shí)際的掘進(jìn)中，占據(jù)了巷道的九成以上。很多公司都是采用了爆破技術(shù)，但在實(shí)際的操作過(guò)程中，受到一些技術(shù)性的缺陷影響，例如在爆破技術(shù)使用中，出現(xiàn)打眼淺、循環(huán)進(jìn)度低，甚至還會(huì)出現(xiàn)打眼少以及多裝藥的問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際的爆破操作中，出現(xiàn)爆堆不集中的問(wèn)題。甚至在一些特殊的區(qū)域當(dāng)中，出現(xiàn)圍巖松動(dòng)的問(wèn)題，這樣的掘進(jìn)會(huì)直接影響到支護(hù)材料的消耗。由于這樣的操作下，會(huì)導(dǎo)致對(duì)巖巷單進(jìn)的水平提升造成制約性的影響，所以對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的掘進(jìn)速度起到負(fù)面的影響效果。為了進(jìn)一步提升巷單進(jìn)的整體水平，以此避免一些危險(xiǎn)問(wèn)題出現(xiàn)，就需要針對(duì)當(dāng)下使用的技術(shù)進(jìn)行全面的優(yōu)化以及調(diào)整，實(shí)現(xiàn)中、深孔的爆破技術(shù)使用。

4 工藝流程以及面臨問(wèn)題比較分析

4.1 傳統(tǒng)工藝流程

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

但在這樣的技術(shù)流程中，所形成的“兩掘一成”的循環(huán)作業(yè)方式，會(huì)直接受到支護(hù)最大控頂距的相關(guān)影響，一般施工單位會(huì)使用淺眼的爆破方式，在炮眼的設(shè)置中，選擇使用1 m的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)掏槽眼深度控制在1.2 m的標(biāo)準(zhǔn)上。在這樣的操作形式下，使得循環(huán)次數(shù)較低，同時(shí)工效并不可觀。

在這樣的工藝流程下，其施工炮眼的時(shí)間有限，在炮孔的質(zhì)量方面也受到嚴(yán)重的限制，無(wú)法形成較為一致的效果。在實(shí)際掘進(jìn)的過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)眼、錨桿眼以及裝渣無(wú)法進(jìn)行平行作業(yè)操作，就會(huì)導(dǎo)致對(duì)工作時(shí)間造成一定的耽誤。

4.2 優(yōu)化之后的工藝流程

在進(jìn)行該工藝的改進(jìn)之后，主要就是基于“一掘一初噴+耙?guī)r機(jī)永久成巷”的多工序，進(jìn)行平行作業(yè)循環(huán)，有效地在實(shí)際的作業(yè)過(guò)程中，進(jìn)行專門的打眼爆破處理，并在后巷進(jìn)行出渣，進(jìn)而保障將其工藝流程中的臨時(shí)支護(hù)、打注錨桿以及初噴等都進(jìn)行相應(yīng)的分析，從而形成一個(gè)完整的掘進(jìn)循環(huán)體系。

在過(guò)去進(jìn)行傳統(tǒng)的炮眼施工過(guò)程中，采用的單一風(fēng)鉆進(jìn)行打眼處理，同時(shí)在頂部位置存在著各種類型的鉆孔，并沒(méi)有基于設(shè)計(jì)的巷道輪廓線進(jìn)行布置，在實(shí)際的布置過(guò)程中，也沒(méi)有呈現(xiàn)出均勻布置的效果，這樣的施工周期比較長(zhǎng)，效率比較低。在當(dāng)下對(duì)其工藝進(jìn)行完善以及改進(jìn)的過(guò)程中，就需要基于施工炮眼以及錨桿眼的方式，進(jìn)行同步的施工建設(shè)，以此控制打眼的整體周期。還需要在施工之前，就對(duì)其眼位進(jìn)行確定，并呈現(xiàn)出均勻布置的方式，不斷提升打眼的深度[3]。對(duì)于傳統(tǒng)的裝藥方式而言，采用的是耦合的連續(xù)裝藥方式，在多段位置進(jìn)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(huì)導(dǎo)致整體爆破的衰減過(guò)快，在光爆面出現(xiàn)不均勻的問(wèn)題。這樣在之后的處理過(guò)程中，就會(huì)導(dǎo)致后續(xù)工作造成較大的負(fù)擔(dān)。在當(dāng)下的施工建設(shè)過(guò)程中，能夠基于正向不耦合連續(xù)或者間隔的方式，進(jìn)行科學(xué)合理的裝藥，并基于多段毫秒延期電雷管的方式進(jìn)行起爆。

5 工藝實(shí)際運(yùn)用

5.1 工藝流程

在該工藝進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化之后，基于掘進(jìn)的實(shí)際運(yùn)行效果，進(jìn)行針對(duì)性的打眼爆破處理，同時(shí)配合后巷出渣的方式，形成平行作業(yè)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(shí)進(jìn)一步的保障炮孔有著較高的質(zhì)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(dāng)中。對(duì)于單炮的進(jìn)度而言，則是將其控制在2～2.2 m的深度中。

在實(shí)際的操作中，所使用的初噴初錨是臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變成了永久性的成巷支護(hù)結(jié)構(gòu)，因此這樣的作業(yè)模式下，控制最大控頂距。在兩天之內(nèi)，就可以完成3個(gè)不同的循環(huán)，極大的滿足了掘進(jìn)的效率需求。在工作面之后的集中成巷環(huán)節(jié)，可以很好的提升鉆進(jìn)效率，進(jìn)而充分地保障掘進(jìn)、支護(hù)以及出渣不會(huì)相互相應(yīng)，極大提升工作效率[4]。

5.2 炮眼施工建設(shè)

在本文所使用的中孔爆破技術(shù)，在掏槽眼的深度設(shè)置上，相比較傳統(tǒng)操作的同掏槽眼更加深，一般情況下可以達(dá)到2.5～3 m的程度。對(duì)于掏槽眼而言，就是其深度直接決定了循環(huán)進(jìn)尺的實(shí)際程度。在周邊眼的爆破質(zhì)量方面，會(huì)對(duì)其成巷質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。因此需要進(jìn)一步提升深孔楔形掏槽的效果，相應(yīng)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(duì)藥眼的實(shí)際位置、具體的幾何形狀進(jìn)行針對(duì)性的分析，保障裝藥量以及裝填的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著科學(xué)合理的布置效果。在炮眼的實(shí)際深度上，需要設(shè)置出一個(gè)最優(yōu)值，以此提升巷道的實(shí)際掘進(jìn)效率。并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)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(biāo)準(zhǔn)中。

其次，對(duì)于施工當(dāng)中的炮眼而言，在進(jìn)行施工建設(shè)的過(guò)程中，由于使用的是多臺(tái)風(fēng)鉆，極大地降低了整體的打眼時(shí)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(biāo)準(zhǔn)上，并利用楔形掏槽的方式，將其眼深控制在2.5 m的標(biāo)準(zhǔn)上，同時(shí)眼口的間距能夠控制在1.2 m的程度。在這樣的設(shè)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(guò)程中，需要控制炮眼呈現(xiàn)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(jié)構(gòu)創(chuàng)新

在本工程項(xiàng)目的開(kāi)展中，所使用的是正向不耦合的連續(xù)與間隔裝藥的方式，使多段毫秒延期電雷管進(jìn)行相應(yīng)的起爆處理。而對(duì)于不耦合的裝藥方式下，就會(huì)導(dǎo)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(zhì)進(jìn)行傳播，可以延長(zhǎng)對(duì)其巖石的作用時(shí)間，優(yōu)化爆破的效果。在爆破之后，會(huì)使得巷道出現(xiàn)規(guī)整的效果，極大降低了挖掘的工作量。最后，對(duì)于這種技術(shù)而言，也是有效保障了圍巖整體強(qiáng)度，進(jìn)一步提升圍巖自身穩(wěn)定性的優(yōu)秀技術(shù)方案。

6 技術(shù)成果分析

在使用了該技術(shù)之后首先呈現(xiàn)出安全高效的效果。中深孔的爆破工藝技術(shù)，是一種高效的控制輔助作業(yè)，并提升掘進(jìn)效果的重要工藝流程，也極大避免了對(duì)爆破器材以及一些需要使用的構(gòu)件的損耗。在炮眼的利用率上，相比較傳統(tǒng)的技術(shù)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(dāng)下炮眼的使用需求。在單循環(huán)進(jìn)尺的過(guò)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(xiǎn)事故的發(fā)生，有效地改善施工作業(yè)效果[5]。

這種技術(shù)也有著節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)。由于爆破效果比較好，進(jìn)一步提升了掘進(jìn)的整體效率。在巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，也對(duì)機(jī)械、設(shè)備、通風(fēng)等系統(tǒng)，可以發(fā)揮出應(yīng)有的作用。由于掘進(jìn)效率的提升，使得在工作人員工作的過(guò)程中，其人力成本也得到了全面的控制，因此成為當(dāng)下十分重要的技術(shù)方案。

最后，這樣的技術(shù)方案下，提高了單炮進(jìn)度，提升了掘進(jìn)效率，極大保障了礦井接續(xù)的順利進(jìn)行。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章主要針對(duì)煤礦巖巷中深孔爆破在巖巷快速掘進(jìn)施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析，該技術(shù)建立在傳統(tǒng)的掘進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的改善以及優(yōu)化，以此可以有效地提升爆破的效果和準(zhǔn)確性，極大滿足掘進(jìn)效率方面的實(shí)際需求。