中深孔爆破技术在煤矿掘进施工中应用

摘 要：浅析煤矿掘进施工中使用的中深孔爆破技术的概念、技术参数设置、爆破过程中拒爆原因分析与处理方法等。

关键词：中深孔爆破 参数设置 拒爆原因及处理 煤矿掘进

一、引言

煤矿掘进施工中使用的中深孔爆破技术，实质上就是浅眼爆破的延伸。它不仅可以准确地控制爆破产量，而且爆破生成的块体一般散于爆堆边缘和表面，容易及时进行二次破碎。部分巷道经长时间的使用，受矿井内的矿压影响较大，采用此爆破技术也可有效地提高循环进尺，缩短辅助作业的时间，还可以在不改变掘进方式及掘进设备的前提下，提高施工进度和质量，保证掘进的快速、安全向前推进。

二、中深孔爆破技术参数设置

1.中深孔爆破的掏槽方式确定。掏槽方式的适当，可以促进岩体充分的破碎并提高爆破作业过程中炮眼的利用率。现在爆破的掏槽方式主要有：斜眼、直眼和混合掏槽方式三种。掘进过程中，直眼掏槽在爆破作业过程中爆破体积相对较小，采用此形式爆破能量能够均匀分布，炮眼的深度受到巷道断面及井下岩性的影响较小，还有利于对岩体的破碎，因此应用较多。槽眼的几何形状可以根据实际情况选择角柱式掏槽、螺旋式掏槽以及三角柱式掏槽。煤矿掘进采用较多的是依据炮眼施工简单、雷管用量较少的三角柱式掏槽方式。

2.掏槽爆破起爆方式的确定。现阶段在煤矿掘进中深孔爆破作业中，主要采取反向爆破方式。通过实施科学合理的起爆方式，可以确保炸药的传爆长度，保证中深孔爆破的效果。反向爆破的起爆药在炮孔内部，可以延长应力波的动作用以及爆炸气体的静作用时间；反向爆破起爆时由于应力波与爆速叠加，从而提高了爆破自由面附近岩体的破碎效果。采用此反向爆破起爆方式时，为了充分发挥反向爆破炮眼利用率较高的特点，可将雷管置于起爆药的尾部，起爆药以内采取正向装药、以外采取反向装药的方式。控制正反向装药比例一般在1∶3左右，整体上呈现反向装药的爆破方式，以达到起爆效率的最大化。至于装药量，应该结合岩巷断面上岩性的特征合理地确定。通常单孔装药量可以参考以下公式确定：g=ΣS·T/（N·D），式中：g为单孔装药量（kg）；S为爆破主要受控面积（mm2）；T为岩石抗拉强度（N·mm- 2）；D为不偶合影响系数；N为每千克炸药产生的压力（N·kg-1）。

3.作业时的炮眼设置。在中深孔爆破中，炮眼深度的确定应综合考虑井下岩体的性质、巷道断面形式及尺寸、爆破掘进的作业方式及凿岩机械设备类型等。炮眼深度决定于凿岩设备的类型。根据爆破作业经验表明，2～2.5m左右的炮眼深度最合适。深度过大容造成冲击及排粉难度增大，不利于保证爆破掘进的正常循环。在炮眼间距的设置上，原则是确保爆破结束后能够完全形成贯通裂隙。可以依据下式确定炮眼间距：L=2Pb/Sc+2Rk，式中：L为炮眼周边间距；Pb为爆破生成气体充满炮眼时的准静压力；Sc为岩石单轴抗压强度；Rk为破裂区半径。

4.中深孔爆破作业的安全管理。爆破作业中的各种炸药、雷管及导火索与起爆药等危险爆炸物品，应严格依照安全规程进行管理。进行爆破施工作业的人员必须具备《爆破员作业证》，且在掘进爆破作业前要由值班组长和安全管理人员检查爆破器材与完好情况，其各项准备合格后方可开始爆破作业。在爆破作业结束后，先要进行安全检查确认，不稳定的爆堆应及时妥善处理，只有各种安全隐患消除后方可进入爆破现场作业阶段。

5.爆破施工应注重的相关问题。①中深孔爆破作业实施过程中，对于爆破区域的选择必须合理谨慎，在全面了解地质条件的基础上，要做好爆破前期三掘三喷的准备工作，并尽可能地缩短空顶的时间；②中深孔爆破中始终存在炸药能量利用率低的问题，而且在爆破作业过程中还难以控制爆破产生裂隙的发展方向，爆破后存在的岩体可能受到爆炸的破坏；③在掘进生产过程中，还应注意安全防护；④爆破掘进作业过程中，应确保后路的运输正常。在井下工作面掘进循环几个周期后，应及时将煤碴清理干净后再继续爆破掘进作业，以确保井下掘进生产工作面的通畅；⑤中深孔爆破作业过程中，应严格控制打眼质量，以确保炮眼抵抗线均一，炮眼分布等距合理并在一个平面内，以免掘进后期巷道的窄小；⑥为保障中深孔爆破掘进的顺利进行，首先应保证通风、供电以及运输的顺畅，再保证生产作业进度。

三、爆破过程中拒爆原因分析与处理方法

1.中深孔爆破拒爆的原因分析。中深孔爆破作业中常出现巷道掘进过程中的拒爆现象，形成安全事故隐患。中深孔爆破技术所采用的炸药和雷管，通常都是由国家专门检验机构检查合格后才使用的，也很少出现爆破材料不合格现象。中深孔爆破所造成的拒爆原因，主要有以下几点：①起爆器存在的质量问题。现阶段煤矿掘进生产过程中用于中深孔爆破的起爆器，大多为防爆型电容式起爆器，在长期使用的过程中如果出现起爆器电容量下降、电压过低时，也会直接造成起爆器的电量不足，以致出现拒爆现象。②电爆网路连线不合格影响。用于中深孔爆破技术的电爆网路连线，大多采用串联的方式。如果爆破母线电阻较大，网路连接断路，连接过程中出现错接或者漏接的现象，线路接头不牢固或者潮湿环境造成网路漏电等，都会导致雷管拒爆现象的发生。③雷管脚线存在的问题。中深孔爆破过程中雷管脚线没有效接触或者是脚线绝缘破裂，这都会造成拒爆的发生。雷管的脚线金属线断裂会造成雷管连通不畅，绝缘外皮的破裂则会导致脚线接地阻碍通电，从而导致中深孔爆破作业不能顺利进行。

2.中深孔爆破拒爆的处理方法。出现拒爆现象时，必须及时采取有效地处理措施，以保证中深孔爆破技术的安全、持续进行。处理比较常用的拒爆现象的措施主要有以下几点：①明确原因，及时妥善制定处理办法。在中深孔作业过程中，出现拒爆现象时，应由当班负责人及时指导处理，并明确导致拒爆现象的各种因素。若当班班组不能按时处理结束而需要交接班，其交接班组需要详细说明拒爆的情况，以避免出现安全隐患。②对于连线原因所导致的拒爆，应该及时重新连接继续爆破。在处理拒爆时，杜绝采用工具取出起爆炸药或者撤出雷管的处理方式。应在拒爆炮眼30cm左右重置与拒爆炮眼齐平的新炮眼，这样再次实施爆破。③当拒爆炮眼处理结束后，相关施工作业人员应及时检查炸落的块体，并搜集处理尚未起爆的雷管。与此同时，严禁在拒爆处理现场进行其他无关作业，以避免险情的发生，增加危险源。

四、结束语

煤矿井下掘进施工中，传统的浅眼爆破方式则不利于提高掘进生产效率，而通过中深孔爆破技术则可较大幅度地提升循环作业进度，从而降低掘进过程中生产成本的投入。由于井下围岩性质以及地质水文条件的差别，所以在爆破过程中应根据实际情况，科学合理地确定中深孔爆破的各项参数，并严格依照爆破作业安全规程进行操作。这也是确保煤矿爆破掘进作业安全顺利进行的有效途径，也是提高掘进生产效率的重要途径。

参考文献

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