双循环爆破技术在煤矿巷道快速掘进中的应用

姜京涛

(山西阳泉煤业(集团)有限责任公司二矿，山西 阳泉 045000)

0 引言

近年来，随着爆破技术的发展，一种先进的爆破技术——双循环爆破技术应用于煤炭巷道掘进工程，这不仅是对传统爆破法的创新，而且还会提高掘进速度和成巷质量。

1 影响巷道掘进速度的因素

1.1 影响煤矿巷道掘进的相关因素

施工地质：由于施工地质具有差异性和多变性，因此，优化开采技术、提高技术水平是首要任务，传统爆破方式受岩层质地制约明显，在实际应用中需要支护辅助，以此加快掘进速度，如果没有外力辅助，那么掘进速度并不会显著提高。双循环爆破采掘技术无需支护环节就能高效掘进。

组织管理：双循环爆破技术应用于煤矿巷道快速掘进工作中来，要想充分发挥先进技术的应用效果，应首先对这一技术有序管理，根据巷道掘进具体情况选择适合的爆破方法，同时，针对双循环爆破技术应用者和参与者进行系统培训，促使员工掌握技术应用注意事项，加强员工对该技术的了解和应用，减少技术失误。

施工工艺：施工工艺对煤矿巷道快速掘进具有关键性作用，施工工艺在实际应用中会受单循环方式影响，但这一工作方式主要受传统理论制约。单循环工作方式引导下，巷道掘进会浪费大量时间，单位时间内的工作掘进速度较慢；大部分矿井长时间应用会降低应用性能，这在一定程度上阻碍爆破工作的顺利开展。因此，应与时俱进地改进单循环工作方式，为施工工艺有效应用奠定良好基础。

掘进设备：现代化设备渐渐走进了煤矿巷道快速掘进工作中来，在先进设备的应用下，打孔爆破法中的打孔步骤明显优化，掘进速度显著提高。综合打孔设备被广泛运用于打孔中，应用不足具体表现为：能量消耗、刀具损耗、维修费用过多等，由于单循环的作业方式很难填补各项设备损耗带来的缺陷，因此有必要向双循环的工作方式予以改进[2]。

1.2 与传统爆破方法相比的优势

传统钻孔爆破法优点为：低成本、低能耗、灵活性较强、环境适用性较强；缺点为：施工速度较低，需要辅助支护。双循环爆破方式能够有效弥补传统爆破方法的不足，具有应用直接性和灵活性等特点以及掘进速度较快、效率较高的应用优点[1]。

2 双循环爆破技术应用和效果

2.1 工程概况

以翟镇煤矿为例，该矿后一11、13层轨道下山施工长度为362 m，倾角为16°，沿13煤顶板施工，此时煤矿巷道属于穿层式，岩石特点表现为顶粉砂岩、底粉砂岩和顶泥灰岩。巷道掘进区域内，岩层走向为187°～256°，倾角为5°～12°，地质构造不是十分复杂，相对简单，其中构造方式主要以单斜式为主。开拓巷道支护形式有2种：第一种为临时支护，第二种为长久支护。巷道掘进需要适当优化爆破技术，应用适合的、高效的爆破方法。

2.2 双循环爆破技术原理

炮眼布置：巷道实际施工程序较复杂，应用传统爆破方式不仅会降低爆破成功率，而且还会降低掘进速度，相关数据显示为：每班打眼1.1～1.5 m，进尺为1.1～1.3 m，炮眼利用率为82%，结合具体施工实际探索新型爆破方式——双循环爆破技术。其炮眼布置如图1所示。

图1 炮眼布置图

爆破循环：在第一个循环中，上下炮眼相比传统方式的深度调整为1 m和2 m，上部循环进度为1.1 m，下部循环进度为1.7 m，当首次循环结束后，一方面要执行敲帮问顶这一原则，另一方面还要有效摘除危岩悬矸，在第一个循环的上部分进行初步喷爆，上部支护工作完成之后，将一部分矸石运出，确保所剩余矸石能够迎合施工需要，接下来喷爆巷道，并实施支护工作。上述工作完成后即可进入第二个循环。此外，在第一个循环中还应禁止出现伞檐施工现象。在第二个循环中，上述的支护部位完成后，以矸石为平台实施第二个循环的爆破工作，执行上部的炮眼工作，炮眼深度为1 m，循环深度为0.9 m。在敲帮问顶之后，危岩悬矸应有效摘除，对第二个循环的上部空顶区域以外的部分进行初步喷爆[3]。上部分的支护准备就绪即进行出矸工作，第二个循环中的矸石需出净，然后对巷道进行初步喷爆和支护，之后继续进行下一个循环，以此循环往复进行。

爆破参数：水胶炸药(每支295 g，L=385 m)，毫秒延期电雷管(2″～6″)，电雷管每段延时24 ms，其中，电雷管应进行同一编号。

炮眼深度和角度：第一循环上台阶和第二循环上台阶，炮眼打深均为1 m，夹角为74°；第一循环下台阶，掏槽眼深2.1 m，角深74°，辅助眼深1.9 m，角度确定为74°，底眼深度为1.9 m，角度为73°[4]。

装药量：第一循环下台阶在爆破施工中，受较深炮眼影响，掏槽眼每孔0.74 kg，辅助眼每孔0.5 kg，底眼每孔0.5 kg，上台阶周边眼每孔0.2 kg，辅助眼每孔0.2 kg；第二循环施工时，仅将爆破放在上台阶，打眼深度为0.9 m，每孔装药量0.2 kg。

掏槽眼距：根据实际施工需要，最佳距离设置为485 mm，辅助眼间距为485～540 mm，周边眼间距为495 mm，底眼间距为480～590 mm。

2.3 施工效果

双循环爆破技术应用后，一方面，炮眼的利用率和爆破效率会大大提高，每班的进尺深度比传统的爆破法平均深0.5 m；另一方面，巷道的掘进速度也会大大提高，双循环爆破技术能够适用于岩层质地相当坚硬的工况，受盐城质地影响效果较弱，下山锚网喷巷道掘进每班进尺突破1.9 m。

3 结语

针对爆破方式进行对比分析，全面掌握煤矿巷道快速掘进的影响因素，在此基础上，探究双循环爆破技术应用原理和使用效果，充分彰显双循环技术应用优势，煤矿巷道快速掘进中应用这一技术会大大提高掘进速度、优化掘进效果。此外，还应对双循环爆破技术深入研究，提高这一技术在煤矿开采工作中的应用率，扩大双循环爆破技术应用范围[5]。