煤礦巖巷安全高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展研究

陳玉章

摘 要：煤炭在我國(guó)的能源體系中占據(jù)重要地位，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展煤炭的需求越來(lái)越大，這對(duì)煤炭的開采技術(shù)提出新的要求。但是在保證產(chǎn)量的背后面臨的是我們的掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展緩慢，掘進(jìn)進(jìn)尺不能保證市場(chǎng)需求。目前，煤礦巖巷掘進(jìn)技術(shù)主要有兩種一是機(jī)械化程度較高的掘進(jìn)機(jī)，另一種是鉆眼爆破法進(jìn)行掘進(jìn)。筆者所在的福建煤電公司翠屏山煤礦，具有南方煤礦典型的特點(diǎn)，因此掘進(jìn)機(jī)不適合本煤礦掘進(jìn)。反而是性價(jià)比較高的鉆眼爆破法非常適合筆者所在煤礦的實(shí)際情況。接下來(lái)，筆者就結(jié)合本煤礦的實(shí)際情況，闡述煤礦巖巷安全高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展研究，希望能夠給讀者帶去一些啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：煤礦；巖巷；安全高效掘進(jìn)；技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.072

1 影響巖巷掘進(jìn)進(jìn)尺的因素

1.1 巖巷掘進(jìn)爆破方式

根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)結(jié)合筆者所在煤礦總體環(huán)境分析，發(fā)現(xiàn)影響南方煤礦掘進(jìn)掘尺較慢的因素有多方面，主要集中在了各個(gè)施工環(huán)節(jié)，例如巖體爆破環(huán)節(jié)、裝巖環(huán)節(jié)、煤炭傳輸環(huán)節(jié)以及巖巷支護(hù)環(huán)節(jié)等，但是筆者發(fā)現(xiàn)影響掘進(jìn)尺度放慢的最重要因素集中在前期的巖體爆破環(huán)節(jié)中，也就是說(shuō)如果巖體爆破施工做不好，將會(huì)影響到后期所有的進(jìn)程?；诒久旱V的情況，巖巷通道以及內(nèi)部施工空間相對(duì)狹窄，炮孔如果鑿入太深將會(huì)對(duì)爆破效果造成很大影響。因此我國(guó)的南方礦井在考慮安全高效和地理特性因素的情況下，很多煤礦選擇了鉆爆方法進(jìn)行掘進(jìn)。這種方法掘進(jìn)時(shí)要嚴(yán)格按照以下流程進(jìn)行：①檢查施工現(xiàn)場(chǎng)的周圍的環(huán)境，確保施工環(huán)境安全并且能夠保證施工效果，對(duì)提前準(zhǔn)備好的鑿巖設(shè)備再次進(jìn)行檢查。在保證施工環(huán)境和施工工具安全的情況下，我們選用掏槽的方式進(jìn)行施工。②爆破人員在前期準(zhǔn)備期間要對(duì)巖礦進(jìn)行定眼和鉆眼，尤其是鉆眼，要把握好鉆眼的深度，鉆眼過(guò)深會(huì)影響到裝藥量，直接影響到巖體的安全性和穩(wěn)定性，鉆眼過(guò)淺將無(wú)法達(dá)到預(yù)設(shè)效果。③將炮泥和藥物放置在鉆眼中，開始后期的爆破工作。鉆眼爆破可以在瞬時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大能量，最終達(dá)到巖體爆破的目的。鉆爆這種施工方式，施工環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單，易操作，施工成本較低。但是存在著一定的缺點(diǎn)，循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺低，爆破后無(wú)法控制好巷道的形狀等。

1.2 巖巷掘進(jìn)爆破參數(shù)

在煤礦的巖體爆破施工過(guò)程中，爆破參數(shù)直接會(huì)影響到施工后期的質(zhì)量和效果。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，分析影響爆破效果的一些重要參數(shù)：①炮孔直徑參數(shù)對(duì)爆破效果的額影響。炮孔直徑的大小直接會(huì)影響到巖體表面的炮孔數(shù)量和炮孔的排布方式，同時(shí)會(huì)影響到爆破物炮藥的使用量和均勻分配情況。如果炮孔的直徑過(guò)大，將會(huì)增加炮藥的使用量，間接地會(huì)影響到后期巖體的穩(wěn)定性用以及開采速度，對(duì)掘進(jìn)工作影響較大。②炮泥配比參數(shù)對(duì)爆破質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。在向鉆孔放置炮藥之后，要將鉆孔封死，但是如果封孔操作不當(dāng)不僅會(huì)影響到爆破質(zhì)量，同時(shí)還會(huì)對(duì)施工人員的人身安全造成巨大的威脅，因此在封孔時(shí)要調(diào)整好炮泥的比例。避免出現(xiàn)封孔不嚴(yán)的情況。③炮泥堵塞長(zhǎng)度對(duì)爆破造成的影響。鉆眼的長(zhǎng)度在一定程度上會(huì)影響到炮泥的堵塞長(zhǎng)度。如果鉆眼長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為了維持正常的炮藥量可以先往鉆孔內(nèi)多加入炮泥。通過(guò)這樣的方式來(lái)控制好炮藥的用量。但是如果鉆眼的長(zhǎng)度較短，將會(huì)直接影響到后期填塞封孔的質(zhì)量。然而炮泥用量會(huì)影響到施工安全性以及爆破質(zhì)量。因此，炮泥填塞長(zhǎng)度是影響爆破效果的一個(gè)重要參數(shù)。

2 巖巷掘進(jìn)爆破參數(shù)優(yōu)化策略

2.1 炮孔直徑

要想提高爆破掘進(jìn)進(jìn)尺首先必須要對(duì)炮孔的直徑進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化過(guò)程中施工人員要先對(duì)煤礦巖體結(jié)構(gòu)和巖層分布做一個(gè)詳細(xì)了解和分析，根據(jù)巖體的實(shí)際情況確定合理的炮孔直徑。理論上炮孔的直徑增加有利于炮藥卷的直徑，提高爆破的穩(wěn)定性和安全性，提升爆破質(zhì)量和速度。但是，如果炮眼直徑過(guò)長(zhǎng)，會(huì)對(duì)炮孔的分布和數(shù)量造成一定的影響，間接影響到爆破質(zhì)量，降低掘進(jìn)速度。因此，在對(duì)炮孔直徑優(yōu)化的過(guò)程中，需要保證藥卷直徑前提下，科學(xué)合理的減小炮孔直徑，最大程度上降低不耦合系數(shù)。從而提高爆破質(zhì)量，提高掘進(jìn)進(jìn)尺。但是從另一個(gè)方面來(lái)看，如果炮孔的直徑過(guò)小，在鉆眼的過(guò)程中會(huì)在鉆眼中遺留巖渣，直接會(huì)影響到裝藥量，對(duì)掘進(jìn)工作也會(huì)產(chǎn)生影響。因此，為了保證掘進(jìn)工作的順利進(jìn)行，通常情況下保證炮孔直徑在32-45mm之間最好，同時(shí)根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)鉆頭直徑每減小1mm，鉆機(jī)鉆速會(huì)提高3%，掘進(jìn)速度也會(huì)大大增進(jìn)。

2.2 炮泥比例

炮泥在煤礦巖巷掘進(jìn)施工中占據(jù)重要地位，其作用影響到鉆孔的堵塞情況，為了更好的提高巖巷的掘進(jìn)進(jìn)尺，必須對(duì)炮泥配比進(jìn)行優(yōu)化。只有對(duì)炮泥進(jìn)行了合理的配置，才能保證炮孔內(nèi)在爆炸時(shí)能夠預(yù)留出足夠的時(shí)間，確保炸藥能夠發(fā)揮出最佳的效果。過(guò)去巖體爆破的炮泥通常選用的是黃泥土，這種黃泥土?xí)阢@孔內(nèi)部出現(xiàn)堵塞時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，達(dá)不到爆破效果的情況。在進(jìn)行優(yōu)化過(guò)程中，需要對(duì)炮泥進(jìn)行定性加工處理，使用粉體材料借助模具和外力，產(chǎn)生質(zhì)量較好的炮泥模型，施工人員可以直接利用炮泥模型進(jìn)行堵塞炮眼。此外，還要控制好炮泥的密度，通常情況下炮泥的密度越高堵塞效果越大，在制作炮泥時(shí)可以使用河沙制作，向其中添加適量的鋁礬土，提高炮泥的密度。

2.3 優(yōu)化鉆孔長(zhǎng)度

優(yōu)化鉆孔長(zhǎng)度主要是要調(diào)整炮泥填塞長(zhǎng)度，首先施工人員需要計(jì)算炮泥在鉆眼中的運(yùn)作時(shí)間，提高炮泥在鉆眼中的填塞長(zhǎng)度，最終提高爆破質(zhì)量。施工單位要根據(jù)L= L/Nnηη1 （m） 公式，計(jì)算出鉆眼的深度。在進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算時(shí)，要考慮到煤礦巖體中的瑞利波速度、煤礦巖體的縱波速度以及煤礦巖體最小抵抗線?？偠灾?，優(yōu)化鉆孔長(zhǎng)度需要計(jì)算出炮泥在鉆孔中的運(yùn)作時(shí)間，以此來(lái)確定。

3 總結(jié)

前文筆者根據(jù)翠屏山煤礦的實(shí)際情況和現(xiàn)有掘進(jìn)技術(shù)，向讀者詳細(xì)的闡述了影響煤礦巖巷掘進(jìn)進(jìn)尺的因素主要有兩大方面：一是爆破方式，二是爆破參數(shù)。通過(guò)對(duì)這兩方面的因素的分析，提出了提高掘進(jìn)進(jìn)尺的優(yōu)化策略，主要通過(guò)優(yōu)化爆破參數(shù)、炮泥比例以及炮泥堵塞長(zhǎng)度等，來(lái)提高煤礦的掘進(jìn)進(jìn)尺效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭孝先，李耀武.新時(shí)期煤礦巖巷掘進(jìn)機(jī)械化的發(fā)展方向[J].鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具，2013（01）：13-24.