煤矿岩巷爆破参数优化与快速掘进技术研究

在煤矿生产建设中，常需大量开掘各种规格的岩巷。由于岩石较硬、工作面较小，难于破掘和实现机械化，一直是矿山开采中难度较大的工程。多年来普遍采用爆破技术，月掘进进尺约70m，很少超过百米，且成巷质量差，支护费用高。这就需要对煤矿岩巷爆破参数进行优化，对快速掘进技术进行改进，基于以上，本文简要探讨了煤矿岩巷爆破参数优化与快速掘进技术，从而保证安全性，在提升效率的同时减少安全事故。
　　1 岩巷掘进爆破方式
　　基于对煤矿岩巷掘进工作的深入分析，发现影响该项工作施工速度的因素相对较多，从施工环节来看，主要有破岩环节、装岩环节、运输环节以及最终的支护环节。当前，造成煤矿岩巷掘进速度不高的主要原因是前期破岩速度较慢，直接制约了后期其他施工环节。由于岩巷道内施工范围相对狭窄，且一旦炮孔深度过深时，则会导致施工出现安全事故问题，因此我国煤矿岩巷掘进施工在考虑安全性以及施工进度的基础上，大部分选择了钻爆方法。使用钻爆方式进行岩巷爆破时，会按照以下流程进行施工。首先，施工单位需要准备凿岩工具，检查施工环境是否安全。在施工具有较强安全性的基础上，大部分煤矿企业会选择掏槽方式进行施工。其次，爆破人员会借助前期准备妥当的施工物品，对岩体进行定眼、钻眼，由于钻眼不仅会影响到后期装药量，也会影响到岩体整体稳定性，钻眼时施工人员需要考虑到钻眼深度。再次，通过将炮泥、药物放置于钻眼中，进行后期爆破工作，使岩体可以在爆破产生能量的影响下，达到最终破坏的目的。钻爆方式具有施工环节简单、施工操作灵活、消耗资金成本小的优势，但也存在着一些不足，像循环进尺低、掏槽方式不合理、爆破后巷道形状与尺寸难控制等问题。
　　2岩巷掘进爆破参数
　　在爆破过程中，岩巷掘进爆破参数直接影响到后期爆破质量与效果，下面笔者将深入分析影响爆破结果的重要参数。一是炮孔直径参数。该项参数不仅会影响岩体表面炮孔数目以及爆炸药物药量分配均匀性，同时还会影响到单位岩体炸药消耗量，如果炮孔直径过大，不仅会造成后期爆破时出现炸药分布不均匀的情况，还会影响钻孔速度与最终开采速度，不利于开采工作的顺利进行。二是炮泥配比参数。在进行岩体爆破时，需要将放置药物处进行堵塞，如果堵塞不当不仅会影响爆破质量，更会严重影响施工人员安全性，因此需要提高对炮泥配比的重视。合理设置炮泥配比参数有助于提高炸药爆炸完全程度，建议煤矿开采单位合理优化炮泥配比。三是炮泥填塞长度。钻眼长度在一定程度上会影响炮泥填塞长度。如果钻眼过长，可以通过后期填塞来控制整体长度，但如果钻眼长度本身就很短，则会导致后期填塞过程中受到钻眼的限制，无法保证炮泥填塞长度。而炮泥填塞长度是影响岩巷爆破质量的一个重要参数，如果炮泥填人量不足时，岩巷爆破就会出现不完全爆破现象，既延误煤矿开采时间，又增加炮泥成本支出，对煤矿企业发展产生不利的影响。
　　3 煤矿岩巷爆破参数优化分析
　　3.1 炮眼直径优化
　　炮眼直径对于爆破效果有着重要的影响，对炮眼直径的优化是至关重要的，一般来说，在爆破现场炮眼直径要大于标准的药卷直径，药卷直径在32mm到35mm之间，而炮眼直径则应当在38mm到41mm之间，但这并不是一定的。 如果炮眼直径较小，则会导致装药出现困难，如果炮眼直径较大，则会导致药卷和炮眼之间有着较大的缝隙，影响爆破效果，因此应当根据装药量、爆破难度以及药卷的大小进行炮眼直径的合理优化，保证爆破效果。
　　3.2 炮眼深度优化
　　炮眼深度对每茬炮的循环工作量以及进尺量有着重要的影响，炮眼深度变大会增加钻眼和装岩的工作量，如何合理的优化炮眼深度至关重要。在优化炮眼深度的过程中，不仅要考虑到巷道断面尺寸以及岩石物理学性质的影响，同时还要考虑到爆破技术和钻眼机械以及钻眼技术的影响，要综合考虑多方面因素对炮眼深度参数技能型优化设置。
　　3.3 炸药消耗量優化
　　炸药消耗量的影响因素众多，例如炮眼直径、炮眼深度、炸药为例、自由面位置、断面尺寸大小以及岩石的性质等都可能影响到炸药的消耗量。因此，应当综合爆破现场的实际情况对炸药量进行优化，对于岩石较为坚固、巷道断面面积较小、炮眼直径较小、深度较深的爆破项目来说，其炸药消耗量较大，因此可以适当提升炸药装药量。
　　3.4 炮眼数目优化
　　每茬炮钻眼工作量以及钻眼时间会受到炮眼数目的影响，炮眼数目越多，则钻眼的工作量和工作时间越大。 此外，炮眼数目还会对爆破效果有着重要的影响。 因此在炮眼数目优化设置的过程中，应当根据岩石性质、断面形状、爆破的材料等各个因素的分析来合理的布置炮眼，根据具体因素的变化来优化炮眼的布置，以此来实现对炮眼数目的优化，提升爆破效率，一般来说，一次爆破中炮眼的利用率应当大于等于85%，同时爆破下岩石块度以及巷道轮廓应当符合施工要求和设计要求，这也是炮眼数目优化的主要目的。
　　3.5 爆破参数优化目的
　　首先，优化后的爆破参数在保证爆破效果的基础上应当尽可能减少钻眼相关工作的工作量，要最大化的利用炮眼，在爆破之后形成的断面以及巷道轮廓要满足设计要求和施工要求，巷道的坡度也要符合设计要求，保证爆破的合理性；第二，爆破参数的优化应当保证爆破对巷道周围岩石尽可能小的震动效果，避免崩倒支架，保证对巷道的有效维护；第三，爆破参数的优化应当尽可能降低对单位岩石火工品的消耗，爆破之后的岩石块度要便于装运，岩石堆积情况要便于施工和装卸。
　　4岩巷快速掘进技术
　　4.1 加快掘进速度的措施
　　要想保证岩巷掘进工作能够快速有效的完成，施工单位需要采取有效措施，提高快速掘进技术使用效果，进而在加快掘进速度的基础上，保证煤矿单位经济效益。在具体施工过程中，相关单位除需要合理优化爆破参数，还需要通过缩短其他工序时间，以提高快速掘进技术使用效果，保证巷道掘进速度。基于相关数据统计，在整个循环过程中，装岩运输时间占整体50%以上。因此，施工单位首先需要使用更新型挖斗装岩机器，通过提高机器运作效率，合理安排机器设备数量，保证在装岩地区能够随时备有空车，进而使后期工作可以在装岩的基础上顺利开展。其次，为解决单向运行等问题，施工单位需要在确定巷道断面尺寸的基础上，合理确定调车场位置，保证装岩运输工作可以在合理调车的基础上提高连续作业次数，提高整体施工质量。最后在实际运输时，相关单位还需要制定出更为细致的出矸路线，保证专业运输工作可以在该路线的支持下顺利完成，进而减小在装岩过程中消耗的时间，缩小生产运输循环周期。
　　4.2 快速掘进注意事项
　　虽然在优化掘进爆破参数、合理使用快速掘进技术的基础上，煤矿岩巷掘进速度得到有效提升，但是由于在岩巷掘进过程中存在着众多安全性因素，要想保证施工人员以及整体施工安全性，需要在快速掘进过程中加强对以下几方面事项的重视。在施工过程中，相关单位需要严格按照有关规定执行生产运输工作，特别是在爆破过程中需要合理确定爆炸药物量，且在爆破过程中需要采取有效的安全防范措施，降低爆破事故发生概率。在采购雷管时，相关人员需要加强对雷管质量以及雷管时间的审核，尽可能将雷管总延期时间控制在130 ms之内。当岩巷掘进计划能够满足安全性要求时，施工人员需要完全按照施工计划确定炮眼位置、钻头直径以及倾斜角度等众多参数。
　　5 结语
　　综上所述，煤矿岩巷爆破和快速掘进是一项系统性的工程，其中的影响因素众多，因此应当根据施工实际情况来合理优化爆破参数，采用更为先进的快速掘进技术，只有这样才能够保证煤矿岩巷掘进施工的质量和效率，才能够促进煤矿开采业的可持续发展。