掘進(jìn)巷道炮眼布置設(shè)計及其三維可視化研究

王晴

[摘要]在掘進(jìn)巷道炮眼布置設(shè)計的過程中，相關(guān)的煤礦人員需要根據(jù)煤礦的實(shí)際情況，根據(jù)煤礦的地質(zhì)構(gòu)造以及周圍的環(huán)境等進(jìn)行設(shè)計，這樣才能夠確保煤礦的安全生產(chǎn)。因此，本文針對于掘進(jìn)巷道炮眼布置設(shè)計及其三維可視化進(jìn)行了分析與研究，希望通過本文的探討，能夠進(jìn)一步促進(jìn)煤礦生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。

[關(guān)鍵詞]掘進(jìn)巷道炮眼布置設(shè)計 三維可視化

[中圖分類號] TD82 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-7-134-1

1炮眼的分類

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)也在不斷的增加。而在煤礦挖掘的過程中采用的爆破手段是非常重要的，爆破質(zhì)量的好壞不僅對煤礦挖掘工程有著直接的影響，還對職工的安全有著直接的關(guān)聯(lián)。

提高爆破效果就必須要掌握炮眼的類型、用途、地質(zhì)條件、炸藥性能等因素[1]。根據(jù)對煤礦開采爆破的情況大致可以將炮眼分為四種類型：

（1）掏槽眼

爆破的自由面選擇很重要，掏槽眼的主要目的就是為爆破新的自由面，為其他的炮眼營造更加有利的爆破條件來提高爆破質(zhì)量。

（2）輔助眼

它是建立在掏槽眼爆破的基礎(chǔ)上，將形成的自由面進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)一步加強(qiáng)爆破質(zhì)量。

（3）崩落眼

它也是煤礦巖石破碎過程中的主要炮眼，是利用掏槽眼和輔助眼爆破后形成的自由面進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)爆破操作，實(shí)現(xiàn)將該自由面的方向上形成更大的爆破漏斗。

（4）周邊眼

其又名輪廓眼，結(jié)合于相關(guān)的設(shè)計要求，將爆破后形成的巷道形狀、方向以及斷面都要完全符合設(shè)計要求，周邊眼的布置大致可分為三種類型，頂眼、幫眼、底眼[2]。

2巷道炮眼布置

2.1掏槽眼的布置

掏槽眼是煤礦巷道爆破的第一個環(huán)節(jié)，主要在巷道的斷面中央切靠近底板的位置，選擇這個位置可以方便在鉆眼的過程中很好的掌握爆破方向，而且，還可以充分利用到斷面的上部炮眼在爆破過程中借助于巖石自身的重量崩落的效果[3]。其中需要注意的是如果布置掏槽眼的斷面位置存在軟夾層和硬夾層時，掏槽眼的位置需要布置在軟夾層的巖層中，實(shí)現(xiàn)更好的爆破效果。

根據(jù)掏槽眼的工作斷面之間的夾角大致可將掏槽眼分為三種：直眼掏槽，是一種深度掏槽眼，主要包括角柱掏槽、螺旋掏槽、菱形掏槽等，適用于深孔斷面處或在深控斷面出爆破，其優(yōu)點(diǎn)是在爆破后形成的巖塊比較均勻，而且爆破拋離的巖石也不遠(yuǎn)，另外布置的掏槽眼之間相互平行切距離都離得比較近，便于使用鑿巖臺車[4]。相反存在的缺點(diǎn)是掏槽鉆眼的工作量較大，使用的雷管數(shù)量也比較多，對于孔眼質(zhì)量的要求也比較高，而且，在存有瓦斯的斷面處禁止使用；斜眼掏槽，可以在各類巖石中使用，主要包括錐形掏槽、單向掏槽、楔形掏槽等，與斷面的工作夾角一般在50°至75°之間，角度的掌握是隨著巖石的硬度來變化的，巖石的硬度越強(qiáng)采用的工作夾角就會越??；混合掏槽，是將直眼掏槽與斜眼掏槽結(jié)合為一體的掏槽眼，可以充分的將兩種掏槽眼的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到一起，直接克服了兩種掏槽眼的弊端，大大提升了掏槽眼的爆破效率。

2.2輔助眼和崩落眼的布置

輔助眼和崩落眼的布置形式幾乎一樣，炮眼的主要布置位置位于掏槽眼、周邊眼兩種炮眼之間，是煤礦巷道刷大斷面和崩落巖石的主要炮眼。另外需要注意的是輔助眼之間的距離一定要保持均勻，爆破方向垂直于爆破的工作面且布置位置均勻。要使爆破崩碎下來的巖石塊大小以及巖石堆積的距離均勻，方便裝巖工作的順利進(jìn)行[5]。

2.3周邊眼的布置

周邊眼是巷道成型的主要炮眼。結(jié)合與相應(yīng)的巷道設(shè)計進(jìn)行爆破，將多余部分的巖石崩落并形成巷道斷面對應(yīng)的設(shè)計輪廓。另外，需要將周邊眼之間的布置距離保持在550mm至750mm之間，而且，要對布置周邊眼的巖石硬度的情況進(jìn)行幫眼和底眼的布置，幫眼之間的距離要盡量保持在100mm至200mm之間，同時需要幫眼的眼底伸出煤礦巷道的設(shè)計輪廓之外至100mm至200mm之間的距離。相對來說對于底眼的布置位置較為嚴(yán)格，要求底眼眼口的布置需要保持距離地板150mm的位置且爆破角度需要向下傾斜，防止在爆破的過程中出現(xiàn)拉底的現(xiàn)象，而且便于巷道中軌道的鋪設(shè)。

3煤礦巷道的三維可視化的應(yīng)用研究

3.1三維可視化技術(shù)

三維可視化技術(shù)主要是與GPS技術(shù)相互結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對煤礦巷道的三維圖形的形成。在煤礦巷道爆破和輪廓建設(shè)的過程中，會涉及到很多抽象數(shù)據(jù)無法直觀的體現(xiàn)出來，而利用三維可視化技術(shù)可以利用圖像和圖表的形式來將原本比較抽象的數(shù)據(jù)用具體的形式表現(xiàn)出來，提高對數(shù)據(jù)信息的理解，便于在煤礦開采中做出正確的決策。

另外，三維可視化技術(shù)不僅應(yīng)用到煤礦行業(yè)中，還在地質(zhì)巖層、物理研究等多個領(lǐng)域得到重用，是提高工作精確度的重要手段。

3.2煤礦巷道爆破安全檢測以及信息管理和調(diào)度的三維可視化

煤礦巷道的爆破炮眼不能盲目的布置，不僅要根據(jù)相應(yīng)炮眼的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行布置，同時還要利用三維可視化對巷道爆破工程進(jìn)行管權(quán)檢測和信息管理調(diào)度的工作。三維可視化能將煤礦巷道中的爆破工程利用三維圖形和圖表的形式充分的展現(xiàn)出來，在炮眼布置的過程中，如果哪里出現(xiàn)小小的問題的話，可以通過三維圖形或圖表中直接觀察出來，并且結(jié)合相應(yīng)的報警系統(tǒng)，如果哪里出現(xiàn)危險因素可以通過三維圖形或圖表中直接體現(xiàn)出來具體的位置和危險因素的信息。尤其是在煤礦巷道爆破的過程中涉及到的瓦斯量的安全管理，瓦斯是無色無味的氣體狀態(tài)，是人眼無法觀測到的，而利用三維可視化的信息管理可以實(shí)現(xiàn)對瓦斯量的監(jiān)測，通過調(diào)度室可直接觀察到巷道內(nèi)的一些相關(guān)數(shù)據(jù)信息，提高煤礦巷道的爆破以及開采的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]楊德文. 工作面炮眼布置的技術(shù)措施[J]. 科技資訊. 2012（30）.

[2]李梅，董平，毛善君，馬藹乃. 地質(zhì)礦山三維建模技術(shù)研究[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2011（04）.

[3]邊亞東，楊仁樹，王偉. 掘進(jìn)巷道炮眼布置計算機(jī)輔助設(shè)計[J]. 煤炭工程. 2011（10）.

[4]田本東. 工作面炮眼布置與巖巷掘進(jìn)光面爆破技術(shù)[J]. 煤炭技術(shù). 2012（05）.

[5]梁建斌，張和生. 應(yīng)用OpenGL進(jìn)行巷道三維顯示研究[J]. 太原理工大學(xué)學(xué)報. 2011（02）.

[6]汪云甲，伏永明. 礦井巷道三維自動建模方法研究[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版）. 2012（12）.