浅谈煤矿岩巷掘进爆破的现状和展望
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摘要：本文主要对我国煤矿岩巷爆破技术和爆破器材的发展作
了简要回顾，综述了40多年来爆破技术取得的进步，同时也对其今后的发展趋势进行了探讨。
0 引言
目前大部分施工单位仍采用在岩巷掘进中钻眼爆破法进行岩体爆破，后续施工的质量、效率主要取决于爆破效果，因此国际建筑行业始终关注着对钻眼爆破技术的研究，并不断尝试了许多改进方法。爆破器材的更新、爆破技术的不断改进，使得其在煤矿建设和生产中得到更为突出的应用。
1 煤矿掘进爆破现状
1.1 爆破器材
我矿煤炭开采深度较深，在深井高应力的作用下岩巷掘进施工中普遍存在岩石硬度大、炮眼利用率低、爆破效果差、循环进度低等问题，这就必须要求对爆破器材进行更新和优化。
更新和优化措施主要有：小直径奖状炸药、乳胶炸药、较先进的岩石和煤矿系列水胶炸药、低密度光爆炸药、煤矿毫秒雷管、高低威力导爆索、煤矿导爆索、矿用电雷管发爆器、电雷管性能测试仪等爆破器材的优化。
1.2 爆破理论和技术
1.2.1 软岩巷道
巷道内软岩的硬度系数f≤8，相对而言，这种岩石的煤矿巷道极少，炮掘发的主要技术与中硬岩条件下的工作不存在大的差别，中深孔光面爆破法是很多单位常用的采矿方法。由于岩石硬度条件的限制，这类岩石沿结构面发育，具有强度低、塑形变形大、易风化、遇水膨胀的特性，巷道掘金施工不难，难在不易设置巷道支护。因此，若通过钻眼爆破法掘进，为避免爆破时扰动其他围岩，给后续巷道支护施工带来更大的麻烦，应该采用周边光面爆破法实施爆破。但是由于这种岩石比较特殊，光爆效果当然不能与其他较坚硬岩石的效果相提并论。除使用爆速和密度较低、效能高的炸药，且要根据工程要求设计光爆装药结构、装药量和光爆参数。
1.2.2 中硬岩巷道
该巷道中硬岩硬度系数f＝8～12。国内煤矿巷道的岩石均属于这一类，因此，很多采矿单位对于中硬岩的巷道掘进大都十拿九稳。在中深孔爆破和直眼掏槽爆破的技术条件下，单循环掘进一般能达到1.8m～2m深，大部分煤矿多利用欲裂爆破、光面爆破等控制爆破的方法进行爆破掘进，其中控制超挖是爆破要点。
1.2.2.1 光面爆破
由于光面爆破与锚喷支护在岩巷掘进中很好的结合，所以成为新的工艺系统。而且被广泛应用于岩巷掘进中，其主要原因是其优越的爆破质量和效果。在煤系地层中以及在松软碎岩层中光面爆破已成为锚喷支护的前提条件。爆破技术被光面爆破纳入科学轨道，由此爆破技术达到了一个新的发展水平。我矿通过对采煤区有关爆破参数的分析，总结了一套新的光面爆破施工工艺。改进后，巷道成形质量好，不存在超欠挖现象，爆破效果也能满足设计要求。
1.2.2.2 预裂爆破
这种方法是周边眼先起爆，预先提供沿断面轮廓的贯通爆裂面，只要选用恰当的炸药类型，合理设计炮眼直径和间距，控制好装药量，就能保证预裂面的爆破效果，且不扰动四周的围岩，确保了围岩的稳定性，可根据普通光面爆破的方法确定爆破参数。
以上两种爆破方法都能促进后续巷道支护施工的顺利开展，且能够节约支护成本，提高经济效益。
1.2.3 硬岩巷道
硬岩的硬度系数f≥12，可采用爆破掘进的方式进行硬岩巷道的掘进施工。这类岩石过硬；雷管的总延迟时间≤130ms，应该采用爆炸威力小的安全炸药实施爆破。因此，凿岩时间长、工效低是该施工段爆破的问题所在，而掏槽则是爆破掘进的技术难点。可采用楔形掏槽或锥形掏槽进行掘进作业。但在实际作业过程中，楔形掏槽更易于现场操作。单楔形、双楔形和三楔形是楔形掏槽的三个形式。为彻底掏出槽顶部岩石，还可以采用中心孔加强往外抛矸。例如，以淮南深部硬岩巷道特点为出发点，工程人员采用双楔形掏槽、超深中心眼、反向起爆、抬高槽眼位置等实验。该操作工艺与上文所述的工艺流程大致相同，但本工程的炮孔利用率却由以往的77.7%提高到了90%以上，效果显而易见。另外，单循环进尺也由1.4m提升至2.0m，爆破效果也有了明显的改观。
1.2.4 所有巷道
1.2.4.1 毫秒爆破
当今我国岩巷在爆破方式的采用上，基本上都是毫秒爆破。作为全断面一次起爆的形式，它也被称作微差爆破，即将炮眼分组，以毫秒级的时间间隔进行顺序起爆。1999年以来，长治煤校在矿井扩建期进行了煤和半煤岩巷的爆破试验，结果表明全断面一次毫秒爆破的爆破效率高，经济效益好，适合推广。根据实验室模拟爆破实验结果，大屯煤电公司姚桥矿新进-650m水平采区轨道下山和-650m水平西翼运输大巷，在砂岩条件下的孔间最优延迟间隔为40～60ms。这样可以提高炮眼的利用率，保证破碎块度较为均匀。同时不改变先行毫秒雷管的延迟间隔的标准，延迟间隔时间仍设计为以50ms，表明毫秒雷管跳段使用在某种条件下也会取得好的爆破效果。
1.2.4.2 计算机的应用
20世纪70年代以来，随着以计算机应用为代表的第三次科技革命的不断深入，各国开始用计算机建立模型，进行参数优化。除此之外，工程人员开始借助计算机技术预测爆破效果和甄选爆破方案。在这个过程中，BLASPA数学模型、KUZ-RAM模型、GAMA模型等计算机模拟爆破模型大量涌现，这表明计算机技术在爆破掘进领域的应用上了一个新台阶。HAR-RIES模型的研究和应用自80年代以来也有了新的突破。
2 结语
根据我国各煤矿现在的状况，巷道掘进过程中占有很大比例的仍是炮掘方法，加强研究并加大配套技术和先进爆破方法的运用及推广力度。因此，基于对煤炭巷道的具体条件考虑，应当采取以下几项措施对当前的岩巷爆破技术作出改进：
2.1 改进爆破材料和器械。首先，要加大力度对爆破材料进行研究，在确保炸药的安全性的基础上，增强眨眼爆炸的威力。同时，重视爆破器械的改进，加大对凿岩机的研发力度，使新产品在缩短打眼时间，降低噪音等方面发挥更大的作用。同时，先进的凿岩机对于减轻打眼工人劳动强度，提高掘进效率也会大有帮助。
2.2 创新和完善爆破技术。我们应该对以无抛掷松动爆破技术、周边聚能切割成型爆破技术等为代表的，已经在实践中获得承认，并具有较好效果的控制爆破技术进行进一步的研究和推广。在此基础上，根据生产时间上的需求研究新的爆破技术。
2.3 加强计算机的运用。在当今时代，计算机已经越来越多地被应用在了工程上。各矿可根据实际情况编制适用程序，针对岩层构造采用相应的爆破器材和爆破参数，运用计算机技术绘制爆破图表，并以此来指导生产。接下来可以利用计算机进行优化设计，进行块度预报和效果诊断并进行计算机模拟，促使爆破技术管理水平不断提高。
参考文献：
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