地下礦山工程井巷掘進爆破技術探討

[摘要]地下礦山爆破施工技術在近幾年有著很大的發(fā)展，這對提高采掘的強度和促進經濟效益的發(fā)展有著重要的意義。但是不同的爆破技術在安全上的要求也不同，要想改善爆破效果，降低采礦的成本，加強爆破技術的研究至關重要。

[關鍵詞]礦山工程；爆破技術

礦產開采是從地殼中將礦物挖掘出來并運輸?shù)降V物加工地點的過程和工作，采礦作業(yè)就是通過井巷掘進，形成開挖體和運輸通道以及安全設施、輔助設施的開采面，采用爆破技術進行井巷掘進會達到事半功倍的效果。

一、井巷掘進爆破特點

井巷爆破通常包括平巷、豎井以及天井和隧道等各種不同的通道爆破，其特點是在單自由面的條件下形成的，由于受到截面及掘進工作面的限制，每次爆破的進度也就是1-3m，所以為了形成一定的井巷斷面形狀，就必須在工作面上布置成不同類型的炮眼。在掘進爆破的過程中，巷道規(guī)格和方向一定要嚴格保證，滿足爆堆集中、塊度均勻和炮眼利用率高，這樣消耗材料才能最少。

二、炮孔布置形式及起爆順序

掘進工作面的炮孔總的分為掏槽孔、輔助孔和周邊孔等。平巷、斜井工作面上的周邊孔又分為頂、底及幫孔。

掏槽孔是將一部分的巖石先進行爆破并拋出碎石，這樣就會形成一個槽型的空穴，進而輔助爆破創(chuàng)造第二個自由面，從而就會提高爆破的效率。掏槽孔和其他孔相比較要深10%~15%，槽的好壞對每次循環(huán)進尺都起關鍵性作用。

要保證炮孔的質量就需要合理的布置掏槽孔的形式，輔助孔位可以將大量的巖石崩落并將斷面刷大，這樣不僅可以將提高周邊孔的自由面，還可以最大限度的爆破巖石。周邊孔不僅可以將巷道斷面形式和方向控制，還可以使井巷的方向、形狀以及尺寸都符合一定的要求。

1.掏槽方式

確定掏槽形式，應根據井巷斷面、巖石性質和地質構造條件等因素加以確定。

①錐形掏槽。在工作面中部構成錐形炮孔組，多用于豎井掘進，各掏槽炮孔底部不貫通，通常排列成角錐形或圓錐形，前者用于平巷掘進，后者適用于圓形井筒掘進。錐形掏槽炮孔孔底距為10-20cm時，利于爆破破巖和拋出巖塊，傾角取55°-70°，每對炮孔孔口距離取0．4-1.0m，巖石難爆時取偏小值。

②楔形掏槽。這種掏槽具有兩排以上相對的炮孔，爆破形成楔形空間，多用于中硬以上均質巖石、斷面尺寸大于4m2的巷道掘進中。每對炮孔孔底距離取為10～20cm，孔口距離則與孔深和傾角大小有關，炮孔傾角(與工作面交角)取60°-75°。根據巖石的層理或節(jié)理方向，又可分為水平楔形和垂直楔形。

③龜裂掏槽。它又稱縫形掏槽，適用于中硬以上巖石，炮孔數(shù)目為3～7個，孔距取8-12cm，空孔直徑可與裝藥炮孔相同，也可用大直徑空孔。生產中因所獲槽腔寬度不大，故多被桶形掏槽所取代。

④桶形掏槽。它又稱為柱形掏槽，是在中硬以上巖石中應用最廣的垂直掏槽形式之一。其掏槽腔體積和寬度較大，利于輔助孔的爆破。空孔直徑可大于或等于裝藥炮孔的直徑，采用大直徑空孔時能夠形成較大的人工自由面和補償空間。有很多行之有效的桶形掏槽方案。

⑤螺旋掏槽。與桶形掏槽不同，螺旋掏槽各裝藥炮孔與空孔距離為依次遞增，空孔至各裝藥孔的距離依次為空孔直徑的1～1．8，2～3．5，3～4．5，4～5．5倍。隨著裝藥炮孔的依次起爆，槽腔體積逐次擴大。對特別難爆巖石，可增加空孔以加大自由面和補償空間體積。應當強調的是，空孔的直徑大小、數(shù)量和位置，在垂直掏槽形式中起重要作用。

2.掘進炮孔的起爆順序

為了可以提高爆破的效果、做到安全起爆和準爆，需要將掘進的炮孔按照合理的順序起爆，主要是后起爆炮孔可以充分的利用先期起爆炮孔所形成的自由面。因為將自由面的充分利用，可以減弱其震動、空氣沖擊波的強度以及噪聲，當然不同的掏槽的形式就會導致起爆的順序不同。龜裂掏槽和桶形掏槽的裝藥孔可采用瞬發(fā)雷管同時起爆，或用多段延期雷管起爆。螺旋掏槽采用延期雷管使裝藥孔逐一起爆。

三、井巷掘進爆破參數(shù)

炮孔的直徑以及炸藥單位消耗量，孔距、孔深以及炮孔的數(shù)目和填塞的長度都是井巷掘進爆破參數(shù)。

1.炮孔直徑。炮孔直徑的大小對爆破的效果有著直接的影響，如果炮孔直徑較大時，那么其裝藥的直徑也就會變大，這樣可以做到集中爆破，整個爆破的速度和穩(wěn)定性都會有很大的提高，但是如果炮孔直徑過大，那么就會將鑿巖的速度下降，而炮孔的數(shù)目也就會減少，與此同時，巖石的破損質量也會降低，巷道的周壁的平整度也就會變差，整個爆破效果也會有所下降。依據鑿巖的設備、工具和炸藥的性能以及掘進的具體條件進行綜合的分析，并進行對比試驗，進而合理的選定炮孔的直徑。

2.炮孔深度。炮孔的深度是指孔底到工作面的垂直距離，從鑿巖爆破的綜合工作角度來說，深度在爆破參數(shù)中占據的地位非常重要，因為其對每一個掘進的環(huán)節(jié)都有重要的影響，對掘進速度、爆破效果以及材料的消耗都也有一定的影響。為了實現(xiàn)快速的掘進，并提高機械化程度和改進掘進技術，改進工作組織前提下，加大加深每班循環(huán)次數(shù)。

3.孔距。在巖石性質和井巷斷面尺寸已定的條件下，選定炮孔的直徑、深度、炸藥單位消耗量、每排炮炮孔個數(shù)及裝藥量之后，輔助孔要均勻的進行布置，依據經驗對炮孔的個數(shù)、孔距以及裝藥的系數(shù)等多個方面進行調整，最后得出一個合理的孔距、總裝藥量以及合理的炮數(shù)。孔距也是根據經驗來確定的。輔助孔孔距為400～600mm；周邊孔之間一般取600～700mm，周邊孔口距巷道輪廓線應保持在100～150mm范圍內，并使孔底落在輪廓線外約100mm處。對較軟的巖石，周邊孔孔口距輪廓線可達200～300mm。這些數(shù)據并非一成不變，都要視具體條件作合理的調整。

4.填塞長度。填塞的作用主要是為了提高炸藥爆炸能量的利用率，進而將井巷掘進爆破的效率提高。所以一定要選用合適的填塞材料并選用一個合理的填塞長度。填塞物配比的黏土與砂子混合物的比例可以為1：3，一般來說，填塞物的長度與裝藥的長度或者炮眼的直徑都具有一定的比例的，在實際的生產過程中，填塞的長度就是裝藥長度的0．35～0．50倍。

5.毫秒爆破時間間隔。在井巷的爆破工作中，一定要先確定適宜的毫秒爆破時間間隔，這是將毫秒爆破技術推廣應用出去的重要環(huán)節(jié)。通過高速攝影所觀察到的結果表明，輔助孔相對于掏槽孔、輔助孔之間、周邊孔相對于輔助孔，它們的毫秒爆破間隔時間以取50～100m/s為宜。

掏槽孔各段之間的毫秒爆破間隔時間應取50m/s。對于堅硬巖石，毫秒爆破間隔時間還可取小于上述值。實踐證明，采用上述毫秒爆破時間間隔數(shù)據，無論是在豎井或是在平巷掘進爆破中，都取得了良好的爆破效果。

四、結語

總之，我國的礦山井巷掘進爆破技術在不斷的發(fā)展，在施工時要根據礦井地質條件和井巷掘進設計要求，充分的利用好各種技術，做好爆破的準備，合理爆破，最大程度的獲取良好的爆破效果，從而減少作業(yè)人員勞動強度，提高掘進進度和成巷質量，保證安全施工。