煤礦巖巷爆破參數(shù)優(yōu)化與快速掘進技術(shù)研究

在煤礦生產(chǎn)建設(shè)中，常需大量開掘各種規(guī)格的巖巷。由于巖石較硬、工作面較小，難于破掘和實現(xiàn)機械化，一直是礦山開采中難度較大的工程。多年來普遍采用爆破技術(shù)，月掘進進尺約70m，很少超過百米，且成巷質(zhì)量差，支護費用高。這就需要對煤礦巖巷爆破參數(shù)進行優(yōu)化，對快速掘進技術(shù)進行改進，基于以上，本文簡要探討了煤礦巖巷爆破參數(shù)優(yōu)化與快速掘進技術(shù)，從而保證安全性，在提升效率的同時減少安全事故。
　　1 巖巷掘進爆破方式
　　基于對煤礦巖巷掘進工作的深入分析，發(fā)現(xiàn)影響該項工作施工速度的因素相對較多，從施工環(huán)節(jié)來看，主要有破巖環(huán)節(jié)、裝巖環(huán)節(jié)、運輸環(huán)節(jié)以及最終的支護環(huán)節(jié)。當(dāng)前，造成煤礦巖巷掘進速度不高的主要原因是前期破巖速度較慢，直接制約了后期其他施工環(huán)節(jié)。由于巖巷道內(nèi)施工范圍相對狹窄，且一旦炮孔深度過深時，則會導(dǎo)致施工出現(xiàn)安全事故問題，因此我國煤礦巖巷掘進施工在考慮安全性以及施工進度的基礎(chǔ)上，大部分選擇了鉆爆方法。使用鉆爆方式進行巖巷爆破時，會按照以下流程進行施工。首先，施工單位需要準(zhǔn)備鑿巖工具，檢查施工環(huán)境是否安全。在施工具有較強安全性的基礎(chǔ)上，大部分煤礦企業(yè)會選擇掏槽方式進行施工。其次，爆破人員會借助前期準(zhǔn)備妥當(dāng)?shù)氖┕の锲?，對巖體進行定眼、鉆眼，由于鉆眼不僅會影響到后期裝藥量，也會影響到巖體整體穩(wěn)定性，鉆眼時施工人員需要考慮到鉆眼深度。再次，通過將炮泥、藥物放置于鉆眼中，進行后期爆破工作，使巖體可以在爆破產(chǎn)生能量的影響下，達到最終破壞的目的。鉆爆方式具有施工環(huán)節(jié)簡單、施工操作靈活、消耗資金成本小的優(yōu)勢，但也存在著一些不足，像循環(huán)進尺低、掏槽方式不合理、爆破后巷道形狀與尺寸難控制等問題。
　　2巖巷掘進爆破參數(shù)
　　在爆破過程中，巖巷掘進爆破參數(shù)直接影響到后期爆破質(zhì)量與效果，下面筆者將深入分析影響爆破結(jié)果的重要參數(shù)。一是炮孔直徑參數(shù)。該項參數(shù)不僅會影響巖體表面炮孔數(shù)目以及爆炸藥物藥量分配均勻性，同時還會影響到單位巖體炸藥消耗量，如果炮孔直徑過大，不僅會造成后期爆破時出現(xiàn)炸藥分布不均勻的情況，還會影響鉆孔速度與最終開采速度，不利于開采工作的順利進行。二是炮泥配比參數(shù)。在進行巖體爆破時，需要將放置藥物處進行堵塞，如果堵塞不當(dāng)不僅會影響爆破質(zhì)量，更會嚴(yán)重影響施工人員安全性，因此需要提高對炮泥配比的重視。合理設(shè)置炮泥配比參數(shù)有助于提高炸藥爆炸完全程度，建議煤礦開采單位合理優(yōu)化炮泥配比。三是炮泥填塞長度。鉆眼長度在一定程度上會影響炮泥填塞長度。如果鉆眼過長，可以通過后期填塞來控制整體長度，但如果鉆眼長度本身就很短，則會導(dǎo)致后期填塞過程中受到鉆眼的限制，無法保證炮泥填塞長度。而炮泥填塞長度是影響巖巷爆破質(zhì)量的一個重要參數(shù)，如果炮泥填人量不足時，巖巷爆破就會出現(xiàn)不完全爆破現(xiàn)象，既延誤煤礦開采時間，又增加炮泥成本支出，對煤礦企業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不利的影響。
　　3 煤礦巖巷爆破參數(shù)優(yōu)化分析
　　3.1 炮眼直徑優(yōu)化
　　炮眼直徑對于爆破效果有著重要的影響，對炮眼直徑的優(yōu)化是至關(guān)重要的，一般來說，在爆破現(xiàn)場炮眼直徑要大于標(biāo)準(zhǔn)的藥卷直徑，藥卷直徑在32mm到35mm之間，而炮眼直徑則應(yīng)當(dāng)在38mm到41mm之間，但這并不是一定的。 如果炮眼直徑較小，則會導(dǎo)致裝藥出現(xiàn)困難，如果炮眼直徑較大，則會導(dǎo)致藥卷和炮眼之間有著較大的縫隙，影響爆破效果，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)裝藥量、爆破難度以及藥卷的大小進行炮眼直徑的合理優(yōu)化，保證爆破效果。
　　3.2 炮眼深度優(yōu)化
　　炮眼深度對每茬炮的循環(huán)工作量以及進尺量有著重要的影響，炮眼深度變大會增加鉆眼和裝巖的工作量，如何合理的優(yōu)化炮眼深度至關(guān)重要。在優(yōu)化炮眼深度的過程中，不僅要考慮到巷道斷面尺寸以及巖石物理學(xué)性質(zhì)的影響，同時還要考慮到爆破技術(shù)和鉆眼機械以及鉆眼技術(shù)的影響，要綜合考慮多方面因素對炮眼深度參數(shù)技能型優(yōu)化設(shè)置。
　　3.3 炸藥消耗量優(yōu)化
　　炸藥消耗量的影響因素眾多，例如炮眼直徑、炮眼深度、炸藥為例、自由面位置、斷面尺寸大小以及巖石的性質(zhì)等都可能影響到炸藥的消耗量。因此，應(yīng)當(dāng)綜合爆破現(xiàn)場的實際情況對炸藥量進行優(yōu)化，對于巖石較為堅固、巷道斷面面積較小、炮眼直徑較小、深度較深的爆破項目來說，其炸藥消耗量較大，因此可以適當(dāng)提升炸藥裝藥量。
　　3.4 炮眼數(shù)目優(yōu)化
　　每茬炮鉆眼工作量以及鉆眼時間會受到炮眼數(shù)目的影響，炮眼數(shù)目越多，則鉆眼的工作量和工作時間越大。 此外，炮眼數(shù)目還會對爆破效果有著重要的影響。 因此在炮眼數(shù)目優(yōu)化設(shè)置的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)巖石性質(zhì)、斷面形狀、爆破的材料等各個因素的分析來合理的布置炮眼，根據(jù)具體因素的變化來優(yōu)化炮眼的布置，以此來實現(xiàn)對炮眼數(shù)目的優(yōu)化，提升爆破效率，一般來說，一次爆破中炮眼的利用率應(yīng)當(dāng)大于等于85%，同時爆破下巖石塊度以及巷道輪廓應(yīng)當(dāng)符合施工要求和設(shè)計要求，這也是炮眼數(shù)目優(yōu)化的主要目的。
　　3.5 爆破參數(shù)優(yōu)化目的
　　首先，優(yōu)化后的爆破參數(shù)在保證爆破效果的基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)盡可能減少鉆眼相關(guān)工作的工作量，要最大化的利用炮眼，在爆破之后形成的斷面以及巷道輪廓要滿足設(shè)計要求和施工要求，巷道的坡度也要符合設(shè)計要求，保證爆破的合理性；第二，爆破參數(shù)的優(yōu)化應(yīng)當(dāng)保證爆破對巷道周圍巖石盡可能小的震動效果，避免崩倒支架，保證對巷道的有效維護；第三，爆破參數(shù)的優(yōu)化應(yīng)當(dāng)盡可能降低對單位巖石火工品的消耗，爆破之后的巖石塊度要便于裝運，巖石堆積情況要便于施工和裝卸。
　　4巖巷快速掘進技術(shù)
　　4.1 加快掘進速度的措施
　　要想保證巖巷掘進工作能夠快速有效的完成，施工單位需要采取有效措施，提高快速掘進技術(shù)使用效果，進而在加快掘進速度的基礎(chǔ)上，保證煤礦單位經(jīng)濟效益。在具體施工過程中，相關(guān)單位除需要合理優(yōu)化爆破參數(shù)，還需要通過縮短其他工序時間，以提高快速掘進技術(shù)使用效果，保證巷道掘進速度?；谙嚓P(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在整個循環(huán)過程中，裝巖運輸時間占整體50%以上。因此，施工單位首先需要使用更新型挖斗裝巖機器，通過提高機器運作效率，合理安排機器設(shè)備數(shù)量，保證在裝巖地區(qū)能夠隨時備有空車，進而使后期工作可以在裝巖的基礎(chǔ)上順利開展。其次，為解決單向運行等問題，施工單位需要在確定巷道斷面尺寸的基礎(chǔ)上，合理確定調(diào)車場位置，保證裝巖運輸工作可以在合理調(diào)車的基礎(chǔ)上提高連續(xù)作業(yè)次數(shù)，提高整體施工質(zhì)量。最后在實際運輸時，相關(guān)單位還需要制定出更為細(xì)致的出矸路線，保證專業(yè)運輸工作可以在該路線的支持下順利完成，進而減小在裝巖過程中消耗的時間，縮小生產(chǎn)運輸循環(huán)周期。
　　4.2 快速掘進注意事項
　　雖然在優(yōu)化掘進爆破參數(shù)、合理使用快速掘進技術(shù)的基礎(chǔ)上，煤礦巖巷掘進速度得到有效提升，但是由于在巖巷掘進過程中存在著眾多安全性因素，要想保證施工人員以及整體施工安全性，需要在快速掘進過程中加強對以下幾方面事項的重視。在施工過程中，相關(guān)單位需要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行生產(chǎn)運輸工作，特別是在爆破過程中需要合理確定爆炸藥物量，且在爆破過程中需要采取有效的安全防范措施，降低爆破事故發(fā)生概率。在采購雷管時，相關(guān)人員需要加強對雷管質(zhì)量以及雷管時間的審核，盡可能將雷管總延期時間控制在130 ms之內(nèi)。當(dāng)巖巷掘進計劃能夠滿足安全性要求時，施工人員需要完全按照施工計劃確定炮眼位置、鉆頭直徑以及傾斜角度等眾多參數(shù)。
　　5 結(jié)語
　　綜上所述，煤礦巖巷爆破和快速掘進是一項系統(tǒng)性的工程，其中的影響因素眾多，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工實際情況來合理優(yōu)化爆破參數(shù)，采用更為先進的快速掘進技術(shù)，只有這樣才能夠保證煤礦巖巷掘進施工的質(zhì)量和效率，才能夠促進煤礦開采業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。