煤矿岩巷安全高效掘进技术现状和发展研究

2023.07.12

陈玉章

摘要：煤炭在我国的能源体系中占据重要地位，随着经济发展煤炭的需求越来越大，这对煤炭的开采技术提出新的要求。但是在保证产量的背后面临的是我们的掘进技术发展缓慢，掘进进尺不能保证市场需求。目前，煤矿岩巷掘进技术主要有两种一是机械化程度较高的掘进机，另一种是钻眼爆破法进行掘进。笔者所在的福建煤电公司翠屏山煤矿，具有南方煤矿典型的特点，因此掘进机不适合本煤矿掘进。反而是性价比较高的钻眼爆破法非常适合笔者所在煤矿的实际情况。接下来，笔者就结合本煤矿的实际情况，阐述煤矿岩巷安全高效掘进技术现状和发展研究，希望能够给读者带去一些启发。

关键词：煤矿；岩巷；安全高效掘进；技术；现状；发展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.072

1 影响岩巷掘进进尺的因素

1.1 岩巷掘进爆破方式

根据笔者多年的工作经验结合笔者所在煤矿总体环境分析，发现影响南方煤矿掘进掘尺较慢的因素有多方面，主要集中在了各个施工环节，例如岩体爆破环节、装岩环节、煤炭传输环节以及岩巷支护环节等，但是笔者发现影响掘进尺度放慢的最重要因素集中在前期的岩体爆破环节中，也就是说如果岩体爆破施工做不好，将会影响到后期所有的进程。基于本煤矿的情况，岩巷通道以及内部施工空间相对狭窄，炮孔如果凿入太深将会对爆破效果造成很大影响。因此我国的南方矿井在考虑安全高效和地理特性因素的情况下，很多煤矿选择了钻爆方法进行掘进。这种方法掘进时要严格按照以下流程进行：①检查施工现场的周围的环境，确保施工环境安全并且能够保证施工效果，对提前准备好的凿岩设备再次进行检查。在保证施工环境和施工工具安全的情况下，我们选用掏槽的方式进行施工。②爆破人员在前期准备期间要对岩矿进行定眼和钻眼，尤其是钻眼，要把握好钻眼的深度，钻眼过深会影响到装药量，直接影响到岩体的安全性和稳定性，钻眼过浅将无法达到预设效果。③将炮泥和药物放置在钻眼中，开始后期的爆破工作。钻眼爆破可以在瞬时间内产生巨大能量，最终达到岩体爆破的目的。钻爆这种施工方式，施工环节简单，易操作，施工成本较低。但是存在着一定的缺点，循环掘进进尺低，爆破后无法控制好巷道的形状等。

1.2 岩巷掘进爆破参数

在煤矿的岩体爆破施工过程中，爆破参数直接会影响到施工后期的质量和效果。笔者根据多年的工作经验，分析影响爆破效果的一些重要参数：①炮孔直径参数对爆破效果的额影响。炮孔直径的大小直接会影响到岩体表面的炮孔数量和炮孔的排布方式，同时会影响到爆破物炮药的使用量和均匀分配情况。如果炮孔的直径过大，将会增加炮药的使用量，间接地会影响到后期岩体的稳定性用以及开采速度，对掘进工作影响较大。②炮泥配比参数对爆破质量产生较大的影响。在向钻孔放置炮药之后，要将钻孔封死，但是如果封孔操作不当不仅会影响到爆破质量，同时还会对施工人员的人身安全造成巨大的威胁，因此在封孔时要调整好炮泥的比例。避免出现封孔不严的情况。③炮泥堵塞长度对爆破造成的影响。钻眼的长度在一定程度上会影响到炮泥的堵塞长度。如果钻眼长度较长，為了维持正常的炮药量可以先往钻孔内多加入炮泥。通过这样的方式来控制好炮药的用量。但是如果钻眼的长度较短，将会直接影响到后期填塞封孔的质量。然而炮泥用量会影响到施工安全性以及爆破质量。因此，炮泥填塞长度是影响爆破效果的一个重要参数。

2 岩巷掘进爆破参数优化策略

2.1 炮孔直径

要想提高爆破掘进进尺首先必须要对炮孔的直径进行优化，在优化过程中施工人员要先对煤矿岩体结构和岩层分布做一个详细了解和分析，根据岩体的实际情况确定合理的炮孔直径。理论上炮孔的直径增加有利于炮药卷的直径，提高爆破的稳定性和安全性，提升爆破质量和速度。但是，如果炮眼直径过长，会对炮孔的分布和数量造成一定的影响，间接影响到爆破质量，降低掘进速度。因此，在对炮孔直径优化的过程中，需要保证药卷直径前提下，科学合理的减小炮孔直径，最大程度上降低不耦合系数。从而提高爆破质量，提高掘进进尺。但是从另一个方面来看，如果炮孔的直径过小，在钻眼的过程中会在钻眼中遗留岩渣，直接会影响到装药量，对掘进工作也会产生影响。因此，为了保证掘进工作的顺利进行，通常情况下保证炮孔直径在32-45mm之间最好，同时根据笔者的经验钻头直径每减小1mm，钻机钻速会提高3%，掘进速度也会大大增进。

2.2 炮泥比例

炮泥在煤矿岩巷掘进施工中占据重要地位，其作用影响到钻孔的堵塞情况，为了更好的提高岩巷的掘进进尺，必须对炮泥配比进行优化。只有对炮泥进行了合理的配置，才能保证炮孔内在爆炸时能够预留出足够的时间，确保炸药能够发挥出最佳的效果。过去岩体爆破的炮泥通常选用的是黄泥土，这种黄泥土会在钻孔内部出现堵塞时间过长，达不到爆破效果的情况。在进行优化过程中，需要对炮泥进行定性加工处理，使用粉体材料借助模具和外力，产生质量较好的炮泥模型，施工人员可以直接利用炮泥模型进行堵塞炮眼。此外，还要控制好炮泥的密度，通常情况下炮泥的密度越高堵塞效果越大，在制作炮泥时可以使用河沙制作，向其中添加适量的铝矾土，提高炮泥的密度。

2.3 优化钻孔长度

优化钻孔长度主要是要调整炮泥填塞长度，首先施工人员需要计算炮泥在钻眼中的运作时间，提高炮泥在钻眼中的填塞长度，最终提高爆破质量。施工单位要根据L= L/Nnηη1 （m）公式，计算出钻眼的深度。在进行优化计算时，要考虑到煤矿岩体中的瑞利波速度、煤矿岩体的纵波速度以及煤矿岩体最小抵抗线。总而言之，优化钻孔长度需要计算出炮泥在钻孔中的运作时间，以此来确定。

3 总结

前文笔者根据翠屏山煤矿的实际情况和现有掘进技术，向读者详细的阐述了影响煤矿岩巷掘进进尺的因素主要有两大方面：一是爆破方式，二是爆破参数。通过对这两方面的因素的分析，提出了提高掘进进尺的优化策略，主要通过优化爆破参数、炮泥比例以及炮泥堵塞长度等，来提高煤矿的掘进进尺效率。

参考文献：

[1]郭孝先，李耀武.新时期煤矿岩巷掘进机械化的发展方向[J].凿岩机械气动工具，2013（01）：13-24.