煤矿井下岩巷高效掘进技术探析

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1、煤矿井下岩巷高效掘进技术探析摘要：随着经济的不断发展，我国对能源的需求量日益增加，在我国，煤矿以每年8m〜12m的速度向下开采，煤矿深部开采的问题日益突出。河南、安徽、山东等省将建设一大批新矿井，其不稳定表土层厚达350m〜650m,巷道深入地下650m〜lOOOmo目前，我国巷道施工主要采用钻爆法，优化爆破参数、合理利用爆破能量是目前提高掘进效率的主要途径。因此，研究岩石力学特性，采用先进的反向起爆技术，优化锚杆支护作业方式对于预防煤矿事故，提高生产效率具有重要的意义。关键词：岩巷高效掘进反向起爆锚杆支护中图分类

2、号：TD82文献标识码：A文章编号:1672-3791(2012)04(b)-0066-011岩石力学特性及掘进特点(1)砂岩三轴在不同围压下压缩测试。取样地点为某煤矿西翼回风石门1100m处，埋深750m。按照规范的要求，将岩样制作加工成半径为25mm,长度为100mm的标准圆柱体试样。试验在RMT-150B岩石力学试验机上进行,测试结果见表lo(2)变形特征。砂岩由于受到有效侧压力，压硬性明显。岩石的刚度与强度均随侧压的增大而增大，在侧压作用下,裂隙压密闭合。(1)掘进埋深大。煤矿硬岩巷道最大埋深达1000m,

3、附近岩体在侧向高应力作用下接近发生岩爆状态。同时被爆岩体由于承受较大的地质压力，因而夹制作用比较大，造成爆破炸药单耗较高。(2)爆破爆磕小。煤矿硬岩巷道施工配备的出磴运输设备只能装半径为35cm以下的岩磴，为提高生产效率,岩磴破碎要求高，因此要求爆破尽可能减小爆磴的块度。2炸药爆破参数设计(1)炮眼深度与直径。炮眼深度决定着掘进循环劳动量和工作组织。岩石的夹制作用与炮眼深度呈正相关，岩石条件一定，凿岩速度明显降低。同时，爆破后槽腔内的岩石碎块如不及时抛出，会明显降低掏槽的效果。另外,据有关安全条例，如果炮眼的深度大

4、于lm时，封泥长度相应也应该大于0.5m；如果炮眼深度超过2.5m时，封泥长度相应不得小于l.Omo因此，为保证掏槽的效率，节约钻眼的工作时间，炮眼深度一般小于2.5nio然而炮眼直径影响着装药参数、凿岩眼数以及巷道的相关成形情行。过小直径容易引起装药的不稳定爆炸，过大则会减慢凿眼的速度。增大炮眼直径能够有效的集中炸药能量，增强爆轰波威力而改善爆破的效果。但是,炮眼直径过大会影响钻眼速度以及岩石破碎质量、周边平整度和围岩稳定性。现场分析表明，在相同炮眼深度下，钻眼时间随着钻头直径的增大而增加。为了增强掏槽眼的破岩能

5、力与效率，加大掏槽眼直径，增加单孔装药量是种行之有效的方法。另外，若想达到光面爆破同时缩短钻眼时间，提髙掘进速度，周边炮眼适宜采用直径为32mm的钻头。(1)岩爆破的炸药选型。工欲善其事，必先利其器。若想取得良好的爆破效果，正确选择炸药显得十分必要。而综合效率、安全、成本考虑，我们需要遵循以下原则:①在保证安全的前提下，选择高爆速、大威力、高密度的新型炸药;②爆破后产生大量的炮烟，极易产生危险。选择合适的炸药品种,使其产生较低的有毒有害气体。并且注意保持通风换气。③根据多种炸药的选择，我们依照各炸药性价比的不同，选

6、择物美价廉的产品将炸药爆速指标定为4000m/s以上较为合适。如果对于爆速要求过高，必将增加成本，造成浪费。(2)掏槽方式。岩巷掘进施工中掏槽爆破最为关键，有效地提高了岩巷掘进速度和爆破效率。深部岩层由于初始围压导致爆破岩层的夹制力加大，因而增大了爆炸产生的破碎区;同时减小了反射拉伸波区的范围，通过研究斜眼、直眼、混合掏槽眼以及坚硬的地下岩巷道岩石的一些典型特征，我们进一步进行了理论与试验的探究，讨论得知采用中深孔不同阶微差斜眼掏槽方法。先进行直眼掏槽，稍后采用双阶掏槽,掏槽呈楔形。掏槽眼用直径为42mm的一字型钻

7、头进行打眼,中间眼的深度应该比其掏槽眼深250mm〜350mm,再装入1〜2支药卷，用炮泥进行封堵，放置2段起爆雷管，在保证了掏槽眼处爆炸使得残岩抛出的前提下，该爆破方法有利于对髙压夹制的岩石进行有效克服，大大加快了掏槽的效率。3反向起爆的优劣起爆的方式有两种：正向和反向起爆。柱状装药的外端装有起爆药，起爆处靠近炮眼口，雷管的底部朝向炮眼底这样的起爆方法称为正向起爆。而柱状装药的里端装有起爆药包，起爆处靠近或在炮眼底，雷管的底部朝向炮眼口这样的起爆方法称为反向起爆。反向爆破比正向爆破更能充分利用炸药。正向爆破在装药

8、爆炸性能的最好处，遇到的抵抗最小;而爆炸性能的最差处，遇到的抵抗最大，显然炸药爆炸作用不能得到较好地发挥。利用反向起爆造成爆炸影响越大，沿炮眼深度的岩石的抵抗越大，这样可以有效利用炸药爆炸作用。由此可见，采用反响爆破，是正确的选择。但是一点需要注意：反向起爆将会使炸药爆炸余波以及固体颗粒飞溅朝向眼口，在煤矿中可能引起瓦斯爆炸。所以，若使用反向爆破时,必须需要