岩石巷道快速掘进技术分析

【摘 要】针对硬岩巷道安全快速掘进施工问题，探讨有关目前实现坚硬岩石巷道快速掘进需要解决的技术问题，重点探讨通过研制高威力安全炸药、优化爆破参数设计、优化劳动组织及在不改变掘进方法、不增添新设备、不增加施工人员的前提下，采取中深孔爆破等手段，实现岩石巷道快速掘进。

【关键词】岩石巷道；快速掘进；爆破参数

随着我国工业化水平逐步提高，能源的需求日益增加，而80%的能源来自煤炭。岩巷工程是煤炭工业发展的基石，也是企业可持续发展战略的要项工作。岩巷快速掘进是矿井水平、采区、采场接替顺利进行的重要保证。

要想提高掘进速度，解决采掘失调难题，通常有两种方法，一种是采用提高机械化装备程度，上大型的现代化综合掘进设备；另一方面是对目前广泛应用的钻爆法施工工艺进行技术挖潜。由于我国目前的岩石巷道掘进设备不过关造成岩巷综掘成本大，掘进效率不高等问题，现阶段在不改变掘进方法、不增添新设备、不增加施工人员的前提下，只能采取对传统钻爆法通过优化爆破参数、工艺改进、技术革新和完善施工技术措施的方法来达到提高岩巷掘进速度的目的。下面就提高岩巷掘进速度的各种因素加以分析。

1.快速掘进机械配置

在岩石巷道掘进施工时，要根据巷道掘进时巷道运输、通风、排水、通讯、职工上下班及施工管理等具体情况，对机械配置、运输方式的选择、钻爆作业、运输装矸作业、锚喷支护作业进行合理调配，满足施工需求。

（1）改进设备装备，提高机械化作业水平：机械设备要保证现场操作安全，提高掘进效率，降低劳动强度，而且巷道成型要好。

（2）合理布置装矸作业线：所选择的装矸机械必须具备装矸效率高，性能稳定，坚实耐用的特点。

（3）劳动组织优化、改进施工工艺，实现掘喷平行作业：掘喷平行作业能有效缩短循环时间，有利于采用合理中深孔爆破，进行大循环作业，大大提高掘进速度。

（4）采用科学的施工组织和管理方法：组织正规循环作业和多工种平行交叉作业，严格执行一系列行之有效的管理制度，提高职工的业务素养，确保机械设备的正规使用和爆破技术的严格执行。

2.新型爆破材料的研制

根据现场实践，一般情况下岩石掘进施工中瓦斯涌出量很少，但我国《煤矿安全规程》规定，在具有瓦斯爆炸危险的矿井，只容许采用三级煤矿许用炸药进行爆破作业，对于软岩和煤，采用三级煤矿许用炸药能满足爆破的需求，但对于中硬以上（f﹥6）的岩石，现有的三级煤矿许用炸药爆破破岩效果就显得不尽人意。大量的生产实践证明，对于中硬岩石，采用三级煤矿许用炸药，爆破的炮孔利用率低，岩巷掘进效率低下，不能满足煤矿建设高效开采的需要。因此，如果能够研制出适应中硬岩以及硬岩巷道的高威力煤矿炸药和与之相适合的可靠的起爆器材，对提高岩巷的快速掘进一定能够起到很大作用。所研制的高威力炸药既要具有更高的爆炸能量水平又要具有足够高的瓦斯安全性，二者必须兼顾。

3.爆破设计说明书调整

目前，现场岩巷掘进光面爆破施工作业图表和爆破设计说明书的编制还都是手工作业，误差大，速度慢并且多数情况下是一套说明书、一套炮眼布置图和爆破参数表使用一条巷道，不能紧跟工作面岩石性能、炮孔深度等的变化而迅速调整更新，也就很难真正做到合理指导施工。因此，研制一套完整的适用于不同巷道断面、不同岩性、不同炸药、不同炮孔深度和炮孔直径等施工条件下的爆破施工设计说明书（包括爆破图表、爆破参数和相关的安全技术措施等）对现场爆破作业，提高掘进速度将具有重大现场指导意义。

3.1单位炸药消耗量

爆破每立方米原岩所消耗的炸药称为单位炸药消耗量。单位炸药消耗量不仅影响岩石破碎块度、岩块飞散距离和爆堆形状，而且影响炮眼利用率、巷道轮廓质量及围岩的稳定性，因此，在进行快速掘进爆破参数设计中，合理确定单位炸药消耗量具有十分重要的意义。因单位炸药消耗量取决于炸药性质、岩石性质、岩巷断面、装药直径和炮眼直径、炮眼深度等多种因素。在实际工作中单位炸药消耗量的选定通常根据经验来确定，但需在实践中作些微调。

3.2炮眼深度

炮眼深度是指孔底到工作面的垂直距离，从钻爆法快速掘进的角度来看，炮眼深度在各爆破参数中居重要地位。因为它不仅影响每一循环中各工序的工程量、完成时间和掘进速度，而且影响爆破效果和材料消耗。炮眼深度还是决定掘进循环次数的重要因素。以掘进每米巷道所需劳动量或工时最小、成本最低的炮眼成为最优炮眼深度。通常根据任务要求或循环组织来确定炮眼深度。

3.3炮眼数目

炮眼数目的多少，直接影响凿岩工作量和爆破效果。炮眼数过少，则大块多，巷道轮廓线不平整甚至出现欠挖现象；反之，则凿岩工作量过大，影响掘进速度。其决定因素主要有：断面尺寸、岩石性质、炸药性能和单耗、炮眼深度等。确定炮眼数目的基本原则是在保证爆破效果的前提下，尽可能地减少炮眼数目。通常按下式估算：

N=3.33

式中N—炮眼数目，个；f—岩石坚固性系数；S—岩巷掘进断面，㎡。

3.4中深孔爆破

岩石快速掘进是一项系统工程，牵涉到施工的各个方面，其中如何开展好中深孔爆破技术，提高岩巷循环单进是能否实现快速掘进的关键。

采用中深孔光面爆破施工技术可减少辅助作业时间，提高单循环进尺，在保证安全及施工质量的前提下，能有效地提高施工速度。

技术改进：①根据地质情况及时调整爆破参数。②掏槽眼由水平楔形改为水平楔形加辅掏槽，从而扩大了自由面，增加掏槽效果，掏槽眼眼底与旁边辅助眼眼底的距离变小，掏槽的效果更加明显。③增加炮眼深度：掏槽眼2.8米，其它眼深2.4米，爆破的有效长度得到提高。④对周边眼减少装药量，使周边成型得到改善，也使得顶板安全系数得到提高。⑤增加凿岩机和锚杆机数量，缩短打眼时间。

加强技术指导现场管理：加强对施工作业人员的技术培训，培训打眼知识、加强岗位责任制的学习，提高操作人员的责任意识；强化现场施工监督管理，每小班打眼时做到“三定”，即顶人、定位、定职责，放炮后检查眼深、眼数、眼的角度，使打眼做到动态管理。

4.结论

要解决岩巷快速掘进问题，除了要合理配备岩巷掘进机械和加强施工管理外。针对硬岩的新型高威力安全炸药的研制，采用岩巷中深孔爆破技术和光面爆破并举，设计合理的炮眼深度，选择适宜的掏槽形式及光爆参数，才能达到提高岩巷的施工质量及提高掘进速度的目的。 [科]

【参考文献】

[1]时召林.谈谈淮南矿区岩巷快速掘进[J].科技信息，2008，17.

[2]陈士海.岩石快速掘进爆破技术.工程爆破，1998，4.