地下矿山工程井巷掘进爆破技术探讨

[摘要]地下矿山爆破施工技术在近几年有着很大的发展，这对提高采掘的强度和促进经济效益的发展有着重要的意义。但是不同的爆破技术在安全上的要求也不同，要想改善爆破效果，降低采矿的成本，加强爆破技术的研究至关重要。

[关键词]矿山工程；爆破技术

矿产开采是从地壳中将矿物挖掘出来并运输到矿物加工地点的过程和工作，采矿作业就是通过井巷掘进，形成开挖体和运输通道以及安全设施、辅助设施的开采面，采用爆破技术进行井巷掘进会达到事半功倍的效果。

一、井巷掘进爆破特点

井巷爆破通常包括平巷、竖井以及天井和隧道等各种不同的通道爆破，其特点是在单自由面的条件下形成的，由于受到截面及掘进工作面的限制，每次爆破的进度也就是1-3m，所以为了形成一定的井巷断面形状，就必须在工作面上布置成不同类型的炮眼。在掘进爆破的过程中，巷道规格和方向一定要严格保证，满足爆堆集中、块度均匀和炮眼利用率高，这样消耗材料才能最少。

二、炮孔布置形式及起爆顺序

掘进工作面的炮孔总的分为掏槽孔、辅助孔和周边孔等。平巷、斜井工作面上的周边孔又分为顶、底及帮孔。

掏槽孔是将一部分的岩石先进行爆破并抛出碎石，这样就会形成一个槽型的空穴，进而辅助爆破创造第二个自由面，从而就会提高爆破的效率。掏槽孔和其他孔相比较要深10%~15%，槽的好坏对每次循环进尺都起关键性作用。

要保证炮孔的质量就需要合理的布置掏槽孔的形式，辅助孔位可以将大量的岩石崩落并将断面刷大，这样不仅可以将提高周边孔的自由面，还可以最大限度的爆破岩石。周边孔不仅可以将巷道断面形式和方向控制，还可以使井巷的方向、形状以及尺寸都符合一定的要求。

1.掏槽方式

确定掏槽形式，应根据井巷断面、岩石性质和地质构造条件等因素加以确定。

①锥形掏槽。在工作面中部构成锥形炮孔组，多用于竖井掘进，各掏槽炮孔底部不贯通，通常排列成角锥形或圆锥形，前者用于平巷掘进，后者适用于圆形井筒掘进。锥形掏槽炮孔孔底距为10-20cm时，利于爆破破岩和抛出岩块，倾角取55°-70°，每对炮孔孔口距离取0．4-1.0m，岩石难爆时取偏小值。

②楔形掏槽。这种掏槽具有两排以上相对的炮孔，爆破形成楔形空间，多用于中硬以上均质岩石、断面尺寸大于4m2的巷道掘进中。每对炮孔孔底距离取为10～20cm，孔口距离则与孔深和倾角大小有关，炮孔倾角(与工作面交角)取60°-75°。根据岩石的层理或节理方向，又可分为水平楔形和垂直楔形。

③龟裂掏槽。它又称缝形掏槽，适用于中硬以上岩石，炮孔数目为3～7个，孔距取8-12cm，空孔直径可与装药炮孔相同，也可用大直径空孔。生产中因所获槽腔宽度不大，故多被桶形掏槽所取代。

④桶形掏槽。它又称为柱形掏槽，是在中硬以上岩石中应用最广的垂直掏槽形式之一。其掏槽腔体积和宽度较大，利于辅助孔的爆破。空孔直径可大于或等于装药炮孔的直径，采用大直径空孔时能够形成较大的人工自由面和补偿空间。有很多行之有效的桶形掏槽方案。

⑤螺旋掏槽。与桶形掏槽不同，螺旋掏槽各装药炮孔与空孔距离为依次递增，空孔至各装药孔的距离依次为空孔直径的1～1．8，2～3．5，3～4．5，4～5．5倍。随着装药炮孔的依次起爆，槽腔体积逐次扩大。对特别难爆岩石，可增加空孔以加大自由面和补偿空间体积。应当强调的是，空孔的直径大小、数量和位置，在垂直掏槽形式中起重要作用。

2.掘进炮孔的起爆顺序

为了可以提高爆破的效果、做到安全起爆和准爆，需要将掘进的炮孔按照合理的顺序起爆，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。因为将自由面的充分利用，可以减弱其震动、空气冲击波的强度以及噪声，当然不同的掏槽的形式就会导致起爆的顺序不同。龟裂掏槽和桶形掏槽的装药孔可采用瞬发雷管同时起爆，或用多段延期雷管起爆。螺旋掏槽采用延期雷管使装药孔逐一起爆。

三、井巷掘进爆破参数

炮孔的直径以及炸药单位消耗量，孔距、孔深以及炮孔的数目和填塞的长度都是井巷掘进爆破参数。

1.炮孔直径。炮孔直径的大小对爆破的效果有着直接的影响，如果炮孔直径较大时，那么其装药的直径也就会变大，这样可以做到集中爆破，整个爆破的速度和稳定性都会有很大的提高，但是如果炮孔直径过大，那么就会将凿岩的速度下降，而炮孔的数目也就会减少，与此同时，岩石的破损质量也会降低，巷道的周壁的平整度也就会变差，整个爆破效果也会有所下降。依据凿岩的设备、工具和炸药的性能以及掘进的具体条件进行综合的分析，并进行对比试验，进而合理的选定炮孔的直径。

2.炮孔深度。炮孔的深度是指孔底到工作面的垂直距离，从凿岩爆破的综合工作角度来说，深度在爆破参数中占据的地位非常重要，因为其对每一个掘进的环节都有重要的影响，对掘进速度、爆破效果以及材料的消耗都也有一定的影响。为了实现快速的掘进，并提高机械化程度和改进掘进技术，改进工作组织前提下，加大加深每班循环次数。

3.孔距。在岩石性质和井巷断面尺寸已定的条件下，选定炮孔的直径、深度、炸药单位消耗量、每排炮炮孔个数及装药量之后，辅助孔要均匀的进行布置，依据经验对炮孔的个数、孔距以及装药的系数等多个方面进行调整，最后得出一个合理的孔距、总装药量以及合理的炮数。孔距也是根据经验来确定的。辅助孔孔距为400～600mm；周边孔之间一般取600～700mm，周边孔口距巷道轮廓线应保持在100～150mm范围内，并使孔底落在轮廓线外约100mm处。对较软的岩石，周边孔孔口距轮廓线可达200～300mm。这些数据并非一成不变，都要视具体条件作合理的调整。

4.填塞长度。填塞的作用主要是为了提高炸药爆炸能量的利用率，进而将井巷掘进爆破的效率提高。所以一定要选用合适的填塞材料并选用一个合理的填塞长度。填塞物配比的黏土与砂子混合物的比例可以为1：3，一般来说，填塞物的长度与装药的长度或者炮眼的直径都具有一定的比例的，在实际的生产过程中，填塞的长度就是装药长度的0．35～0．50倍。

5.毫秒爆破时间间隔。在井巷的爆破工作中，一定要先确定适宜的毫秒爆破时间间隔，这是将毫秒爆破技术推广应用出去的重要环节。通过高速摄影所观察到的结果表明，辅助孔相对于掏槽孔、辅助孔之间、周边孔相对于辅助孔，它们的毫秒爆破间隔时间以取50～100m/s为宜。

掏槽孔各段之间的毫秒爆破间隔时间应取50m/s。对于坚硬岩石，毫秒爆破间隔时间还可取小于上述值。实践证明，采用上述毫秒爆破时间间隔数据，无论是在竖井或是在平巷掘进爆破中，都取得了良好的爆破效果。

四、结语

总之，我国的矿山井巷掘进爆破技术在不断的发展，在施工时要根据矿井地质条件和井巷掘进设计要求，充分的利用好各种技术，做好爆破的准备，合理爆破，最大程度的获取良好的爆破效果，从而减少作业人员劳动强度，提高掘进进度和成巷质量，保证安全施工。