探究煤礦掘進(jìn)中的深孔爆破技術(shù)

許得河

摘 要：我國(guó)是一個(gè)富煤貧油的大國(guó)，社會(huì)生產(chǎn)生活中消耗的主要能源之一就是煤炭，煤炭開采是我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)，其安全性和效率受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。煤炭通常深埋于地下，煤礦掘進(jìn)發(fā)展到后期需要更有效的技術(shù)手段，從而保證掘進(jìn)的質(zhì)量和效率。深孔爆破技術(shù)就是煤礦掘進(jìn)過(guò)程中常見的手段之一，能夠?qū)Ρ莆恢眠M(jìn)行精準(zhǔn)操作，有利于提高煤礦掘進(jìn)速度。本文從深孔爆破技術(shù)入手，分析可能造成深孔爆破失敗的原因，探討煤礦掘進(jìn)中深孔爆破技術(shù)的具體應(yīng)用及注意事項(xiàng)，希望可以為提高煤礦開采效率和安全程度提供一些參考。

關(guān)鍵詞：煤礦掘進(jìn);深孔爆破技術(shù);注意事項(xiàng)

中圖分類號(hào)：TD235.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）02-0174-02

在我國(guó)的能源消耗總量之中，煤炭能源占據(jù)很大一部分比例，因此，煤炭開采是我國(guó)能源領(lǐng)域的重要開發(fā)項(xiàng)目，在一定程度上影響著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的步伐。在煤礦掘進(jìn)過(guò)程中，掘進(jìn)深度越大，遇到的阻力越大，需要考慮的圍巖穩(wěn)定性等方面也越多，對(duì)輔助掘進(jìn)技術(shù)的準(zhǔn)確性要求越大。深孔爆破技術(shù)是一種準(zhǔn)確性很高的掘進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)π枰频奈恢眠M(jìn)行精準(zhǔn)爆破，大幅度提升煤礦掘進(jìn)的速度和質(zhì)量，減少煤炭開采的時(shí)間消耗，減少大規(guī)模爆破帶來(lái)的飛石影響，在煤礦掘進(jìn)領(lǐng)域中受到廣泛的重視[1]。

1深孔爆破技術(shù)概述

1.1深孔爆破技術(shù)的原理

深孔爆破技術(shù)是一種借助爆破帶來(lái)的沖擊波及其疊加現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)能量爆破的技術(shù)，爆破帶來(lái)的沖擊波能量能夠在傳播過(guò)程中逐漸疊加，擴(kuò)大爆破的面積和深度，從而從一個(gè)點(diǎn)位使用少量炸藥即可實(shí)現(xiàn)定向的、準(zhǔn)確的、高效率的爆破。深孔爆破的鉆孔非常重要，孔深大約在5m左右，孔徑大約在75mm左右，確定好位置、深度、炸藥當(dāng)量后，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)開挖對(duì)象的爆破，提高煤礦掘進(jìn)的質(zhì)量和效率，保證掘進(jìn)過(guò)程中的安全和穩(wěn)定。從爆破手段上來(lái)講，深孔爆破技術(shù)屬于反向爆破的一種，技術(shù)人員通過(guò)先確定爆破地點(diǎn)及確定炮眼，然后填裝炸藥雷管，使炸藥在固定位置、固定深度、固定時(shí)間爆破，延長(zhǎng)爆炸氣體和沖擊波的作用時(shí)間，達(dá)到更好的爆破效果。與其他爆破手段相比，反向爆破更容易控制，操作更加簡(jiǎn)單，爆破效果也更好，因此受到煤礦掘進(jìn)等領(lǐng)域技術(shù)人員的重視和喜愛[2]。

1.2深孔爆破技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)

在我國(guó)煤礦掘進(jìn)領(lǐng)域中，深孔爆破技術(shù)還是一項(xiàng)并不成熟、仍需發(fā)展和研究的新技術(shù)，在使用深孔爆破技術(shù)時(shí)技術(shù)人員必須要慎重，進(jìn)行合理的技術(shù)使用，并記錄技術(shù)使用中遇到的問(wèn)題、現(xiàn)象，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。首先是深孔爆破的鉆孔環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要根據(jù)煤礦掘進(jìn)的實(shí)際情況和需求選擇鉆孔位置、深度;其次，技術(shù)人員需要根據(jù)圍巖條件判斷爆破的面積，從而均勻布置鉆孔和炸藥當(dāng)量;然后，深孔爆破技術(shù)實(shí)施過(guò)程中不可避免面臨一些困難和爆破后的不利影響，技術(shù)人員要注意控制爆破影響范圍，寧欠勿過(guò)。

2可能造成深孔爆破失敗的原因及其處理方式

深孔爆破技術(shù)還屬于發(fā)展尚不成熟的新技術(shù)，在煤礦掘進(jìn)中運(yùn)用時(shí)，不可避免出現(xiàn)爆破失敗的情況。面對(duì)這樣的情況，技術(shù)人員要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，深入追查導(dǎo)致深孔爆破失敗的具體原因，采取針對(duì)性處理方式，避免類似事件再次發(fā)生，提高深孔爆破的質(zhì)量和效率。

2.1爆破裝置本身出現(xiàn)故障

爆破裝置是深孔爆破技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中十分重要的環(huán)節(jié)之一，如果爆破裝置本身存在連接不當(dāng)、電阻過(guò)大、電量降低、電容降低等問(wèn)題時(shí)，必然會(huì)影響深孔爆破的順利完成，甚至導(dǎo)致深孔爆破無(wú)法正常啟動(dòng)，導(dǎo)致爆破失敗。且在爆破施工過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)多以串聯(lián)的方式連接，錯(cuò)接、漏接、母線電阻超標(biāo)等都會(huì)導(dǎo)致電路問(wèn)題，進(jìn)而影響爆破裝置的正常工作。在爆破無(wú)法完成時(shí)，若技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)是爆破裝置的問(wèn)題導(dǎo)致，需要及時(shí)更換爆破裝置，或修復(fù)爆破裝置中連接不當(dāng)?shù)木W(wǎng)線。在新爆破裝置投入使用前，技術(shù)人員要做好檢測(cè)和抽查工作，確定新爆破裝置的質(zhì)量[3]。

2.2爆破裝置與雷管之間的連接故障

雷管是深孔爆破技術(shù)實(shí)施過(guò)程中十分重要的組成部分，是真正實(shí)施爆破的部分，而爆破裝置是傳遞技術(shù)人員操作信號(hào)，點(diǎn)火爆破的部分，二者之間連接的質(zhì)量十分重要，一旦連接環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，必將導(dǎo)致雷管無(wú)法順利引爆，深孔爆破無(wú)法完成。雷管腳線常見的故障時(shí)斷裂或絕緣效果下降，前者會(huì)直接導(dǎo)致雷管無(wú)法引爆，后者則是因?yàn)榻拥貙?dǎo)致電信號(hào)無(wú)法順利接通，影響雷管引爆。面對(duì)這樣的故障，技術(shù)人員需要在布置雷管前徹底檢查連接腳線，確保連接質(zhì)量，確保引爆信號(hào)能夠順利傳輸，確保雷管在預(yù)定時(shí)間、位置引爆，保證深孔爆破質(zhì)量。

在處理爆破失敗的情況時(shí)，不建議將未成功爆破的炸藥、雷管直接取出，技術(shù)人員可以在未成功爆破的炮眼附近30cm的距離內(nèi)重新設(shè)置炮眼，繼續(xù)進(jìn)行深孔爆破作業(yè)。在爆破完成后，技術(shù)人員在清理爆破現(xiàn)場(chǎng)時(shí)需要注意對(duì)未爆破的雷管、巖石塊進(jìn)行處理，避免發(fā)生意外事故，保證自身及周邊工作人員的人身安全。待爆破后碎石、未爆破雷管都清理完畢后，再繼續(xù)其他的掘進(jìn)施工作業(yè)，提高安全意識(shí)，保證掘進(jìn)作業(yè)的順利進(jìn)行。

3煤礦掘進(jìn)中深孔爆破技術(shù)的研究

3.1深孔爆破技術(shù)中炮眼的選擇

炮眼是深孔爆破技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，炮眼位置的選擇、深度的確定、掏槽的質(zhì)量都直接影響到深孔爆破的質(zhì)量和效率，關(guān)系到煤礦掘進(jìn)的速度和安全程度，因此，在煤礦掘進(jìn)中應(yīng)用深孔爆破技術(shù)時(shí)，技術(shù)人員要重視對(duì)炮眼的選擇，打好爆破基礎(chǔ)。在確定炮眼位置、深度前，技術(shù)人員需要對(duì)煤礦現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、巷面斷面類型、圍巖穩(wěn)定性等基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行全面掌握，根據(jù)煤礦掘進(jìn)的基礎(chǔ)情況判斷爆破的方式，選擇炮眼的位置、深度。在掌握基礎(chǔ)參數(shù)的情況下，能夠有效避免炮眼位置選擇不正確，炮眼深度不足或過(guò)深等情況，保證爆破的成功率，保證爆破的效果。通常情況下，炮眼的深度應(yīng)當(dāng)被控制在2m-2.5m，避免深度過(guò)大導(dǎo)致碎石難以清理，避免深度過(guò)小失去爆破的實(shí)際效果[4]。

3.2深孔爆破技術(shù)中炮眼掏槽操作

在煤礦掘進(jìn)深孔爆破時(shí)，技術(shù)人員選擇好炮眼的位置和深度后，就可以開始進(jìn)行掏槽操作了。在掏槽施工正式開始前，技術(shù)人員要全面掌握煤礦巷道的地質(zhì)情況及圍巖狀況，要做好掏槽施工機(jī)械設(shè)備的常規(guī)檢查工作，從兩個(gè)方面確保掏槽施工的順利開展。在掏槽操作過(guò)程中，技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)地情況選擇合適的掏槽方式，直眼掏槽或斜眼掏槽，保證掏槽的質(zhì)量和效率，保證后續(xù)炸藥雷管填裝后能夠順利達(dá)到爆破的預(yù)期效果，避免出現(xiàn)爆破不足或爆破過(guò)度的現(xiàn)象，保證煤礦掘進(jìn)的安全和質(zhì)量。其中直眼掏槽的體積較小，炮眼深度不易被巷道斷面等因素影響，能夠均勻分布爆破能量，提高對(duì)巖石破碎的效果，因此被使用的頻率更高。除了掏槽方式外，掏槽所形成槽眼的幾何形狀也會(huì)在一定程度上影響深孔爆破效果，其中三角柱式槽眼的施工簡(jiǎn)單、雷管用量少，應(yīng)用更加廣泛。

3.3深孔爆破技術(shù)的操作細(xì)節(jié)

細(xì)節(jié)決定成敗，煤礦掘進(jìn)的深孔爆破技術(shù)操作也不例外，技術(shù)人員需要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的處理工作，盡可能提高深孔爆破的質(zhì)量和效率。

3.3.1機(jī)械填裝

在確定好炮眼的位置和深度并做好掏槽施工后，技術(shù)人員需要對(duì)炮眼進(jìn)行炸藥填裝，為后續(xù)的爆破工作奠定基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的煤礦掘進(jìn)工作中，人工填裝炸藥是常見的操作方式，但這樣的人工操作方式降低了炸藥填裝的效率和質(zhì)量，在一定程度上降低了爆破的成功率，提高了煤礦掘進(jìn)的人力成本。在機(jī)械化發(fā)展的大環(huán)境下，深孔爆破技術(shù)操作過(guò)程中技術(shù)人員也要盡可能提高機(jī)械的利用率，利用機(jī)械進(jìn)行炸藥填裝，提高填裝操作的質(zhì)量和效率，提高深孔爆破的成功率，降低煤礦掘進(jìn)過(guò)程中的人力成本消耗。

3.3.2起爆時(shí)間控制

在深孔爆破實(shí)際操作過(guò)程中，起爆時(shí)間的控制也會(huì)在一定程度上影響爆破的質(zhì)量和成功率。目前，在煤礦掘進(jìn)深孔爆破操作過(guò)程中，微差起爆是比較常見的起爆方式，主要通過(guò)技術(shù)人員計(jì)算合理的炮眼間隔和起爆時(shí)間間隔來(lái)設(shè)置，為爆破沖擊波起到一種疊加的效果，在提高爆破質(zhì)量和效率的同時(shí)，提高深孔爆破的安全性，保護(hù)巷道的穩(wěn)定性和巷道中工作人員、機(jī)械的安全性。

3.3.3炮眼直徑調(diào)整

炮眼在煤礦掘進(jìn)深孔爆破中不僅起到為炸藥定位的作用，還起到承載炸藥雷管的作用，是深孔爆破技術(shù)實(shí)施過(guò)程中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。技術(shù)人員要重視起對(duì)炮眼直徑的調(diào)整工作，根據(jù)填裝的炸藥當(dāng)量和炮眼起爆位置等參數(shù)對(duì)炮眼直徑進(jìn)行擴(kuò)展，提高深孔爆破的成功率，保障爆破工作的順利進(jìn)行。目前，國(guó)內(nèi)煤礦開采中常用的鉆孔機(jī)鉆頭直徑基本在80mm-200mm，炮眼直徑也在此范圍之內(nèi)，具體直徑數(shù)據(jù)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，并不是完全固定的。

4深孔爆破技術(shù)在煤礦掘進(jìn)作業(yè)中應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)

4.1要做好爆破前的準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作對(duì)于任何一項(xiàng)工程而言都十分重要，做好準(zhǔn)備工作才能夠保證后續(xù)操作的順利開展。在正式執(zhí)行深孔爆破作業(yè)前，技術(shù)人員要做好對(duì)煤礦巷道爆破現(xiàn)場(chǎng)的全面勘察工作，掌握爆破現(xiàn)場(chǎng)的斷面、圍巖等實(shí)際參數(shù)，形成全面準(zhǔn)確的深孔爆破勘察報(bào)告，根據(jù)報(bào)告內(nèi)容確定爆破的地點(diǎn)、炮眼的定位、掏槽的深度、使用炸藥或雷管的分量，從而保證爆破工作的順利開展，保證爆破效果和質(zhì)量。與此同時(shí)，技術(shù)人員還要做好爆破裝置、雷管、連接線、鉆機(jī)等設(shè)備和工具的檢查工作，為炮眼定位、掏槽、填藥、引爆等環(huán)節(jié)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)，避免因爆破裝置、雷管連接等問(wèn)題導(dǎo)致未能引爆的情況，保證煤礦掘進(jìn)深孔爆破的質(zhì)量和效率。除此外，技術(shù)人員還要聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)管理人員做好安全防護(hù)措施，避免可能飛石誤傷等事故，保證現(xiàn)場(chǎng)工作人員、機(jī)械的安全。

4.2加強(qiáng)對(duì)爆破技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)

在整個(gè)煤礦掘進(jìn)深孔爆破作業(yè)過(guò)程中，技術(shù)人員承擔(dān)了十分重要的角色，炮眼定位需要技術(shù)人員，深度、直徑測(cè)算需要技術(shù)人員，如何掏槽需要技術(shù)人員確定，爆破裝置和雷管的填裝連接需要技術(shù)人員操作，可以說(shuō)技術(shù)人員的專業(yè)水平和綜合業(yè)務(wù)能力直接影響到深孔爆破的質(zhì)量和效率，因此，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)十分重要。比如：在填裝炸藥雷管時(shí)，需要在內(nèi)部正向裝藥，外部反向裝藥，尾部插入雷管，正反向裝藥比例大約1：3，這個(gè)需要技術(shù)人員去根據(jù)巷道斷面的巖石特性進(jìn)行具體掌握，因此，技術(shù)人員的專業(yè)水平非常重要，必須引起重視。

5結(jié)語(yǔ)

在煤礦掘進(jìn)中，深孔爆破技術(shù)發(fā)揮了十分重要的作用，是煤礦高效率掘進(jìn)的技術(shù)保障。本文中對(duì)深孔爆破的技術(shù)原理、應(yīng)用要點(diǎn)、爆破失敗可能的原因、技術(shù)改進(jìn)措施、注意事項(xiàng)等方面進(jìn)行分析和探討，希望可以為提高深孔爆破質(zhì)量提高提供一些思路，為提高煤礦掘進(jìn)效率和安全性提供一些參考，進(jìn)一步提高煤炭開采行業(yè)的效率。

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