浅谈深部大断面岩巷快速掘进技术

潘海江 张晓利

摘 要：我国经济高速发展，煤炭需求量逐年上升，对煤炭行业提出了更高的要求。煤矿挖掘施工的好坏直接关系到煤炭开采业的发展水平。深部大断面岩巷快速掘进技术针对我国大断面岩巷掘进施工的特点进行开发设计，具有良好的适用性，生产效率和施工安全都存很好的保障。文章围绕深部大断面岩巷快速掘进技术进行探讨、分析，阐述其技术要点。

关键词：深部大断面岩巷：快速掘进；技术

引言

煤炭是工业发展的重要能源，是关系到国民经济建设安全的战略资源。煤炭行业的健康发展离不开煤炭开采事业的安全与稳定。随着我国经济总量的不断提升，各行各业对于煤炭的需求越来越大，煤炭开采业面临的压力也与日俱增。作为煤炭开采领域中的重要施工方法，深部大断面岩巷快速掘进技术受到了越来越多的重视，在实践中获得了飞速发展。

1 深部大断面岩巷快速掘进技术概述

我国国土面积广袤，地质条件复杂多变，在进行煤矿开采作业时，常常会遇到巷道断崖面面积较大、深度较深的情况。这种情况在煤炭开采行业中称之为深部大断面岩巷。围绕深部大断面岩巷所带来的各种问题，我国煤矿行业相关单位进行了大规模的研究开发工作。截至目前，我国深部大断面岩巷快速掘进技术已经发展到较高水平，能够较好地解决煤矿挖掘作业中深部大断面岩巷挖掘作业中遇到的各类问题。当前我国煤矿行业实际工作中，还有很多企业使用气腿式钻机进行打眼爆破操作，该方法出现时间已久，具有操作简单的特点，但其技术局限性制约了施工的高效开展。在针对深部大断面岩巷掘进施工时，需要对帮部和拱部进行多次爆破作业才能达到设计要求。另外，我国部分煤矿位于高低环境。传统的气腿式钻机对于高低环境下的地质条件和岩石种类缺乏足够的适应性，工作能力达不到深部大断面岩巷施工要求。针对这个问题，同时也为了进一步提高煤炭生产效率，煤炭企业将风动钻机与耙斗装载机两种作业设备配套使用进行爆破作业，充分发挥各自功效，极大地提高了爆破施工效率。此外，在掘进施工中，将液压钻机和侧卸式装岩机配合使用进行掘进作业，不仅施工效率高，还有利于围岩的稳定性，确保了施工安全。上述一系列方法的结合使用，在深部大断面岩巷快速掘进施工中发挥了巨大的促进与保障作用，有力地促进我国煤矿开采业的发展。

2 深部大断面岩巷一次中深孔爆破掘进技术分析

在深部大断面岩巷快速掘进施工中，爆破作业的质量水平至关重要，质量过硬的爆破作业对后续工序的顺利开展极为有利。

2.1 深部大断面岩巷的掏槽施工

掏槽作业是深部大断面岩巷掘进工程中爆破作业的重要环节，其目的是采用集中式的方法对巷道内段结构安装炸药，辅以自由楼都是爆破进行施工。在进行掏槽作业时，要以条形炸药在巷道中的爆破范围为基础计算、设置槽眼距离。对于深部大断面岩巷掘进施工来说，通常情况下要满足爆破要求，槽眼的深度一般控制在2米。槽孔结构一般采用多对斜眼孔复式结构，各斜眼孔有效间距要控制在2.3米，以确保爆破效果的最大化。

2.2 深部大断面岩巷掏槽孔设置分析

深部大断面岩巷施工条件复杂，在进行掏槽孔作业时面对的困难较多。由于作业范围有限，往往会遇到大体积石块爆破作业时不能抛出的问题，影响了爆破眼的使用效能。为解决这个问题，技术人员采用在掏槽孔内加设中心孔的方法，该中心孔使用集中爆破方式，此处进行爆破作业，爆破效果大幅提升，提高了爆破作业排除碎石的能力。许多按原方法难以抛出的大块岩石得以抛出。采用掏槽孔中心孔的方式，不但有利于岩石抛出，还有利于抑制岩石再生，从而保证了掏槽孔的有效深度，顺利解决了掏槽眼使用效率不高的问题。此外，由于中心孔位于掏槽孔中心位置，在爆破过程中会发挥空孔导向的作用，从而进一步提高了岩石抛出能力。

2.3 深部大断面岩巷辅助眼和周边眼设置要求

要保障深部大断面岩巷快速掘进爆破的效果，在做好掏槽孔施工的同时，还要做好配套的辅助眼和周边眼作业。这两种孔眼存在的根本意义是增加掏槽面积，为巷道掘进设置好骨架。在进行辅助眼设计时，要根据深部大断面岩巷结构及围岩的具体情况科学设置辅助眼孔径大型和距离等参数。在进行辅助眼施工时，要注意其掘进方向与工作面必须保持垂直，各辅助眼要均匀分布于套槽眼和周边眼附近。辅助眼孔深与周边眼相同，与周边眼的距离要控制在施工允许范围内。此外，周边眼装药量也是对爆破作业影响重大的因素，必须严格控制，保障爆破后深部大断面岩巷的巷道成型质量并将爆破对周边岩层的破坏控制在最低范围内，为后续施工夯实基础。

2.4 深部大断面岩巷掘进爆破作业应急处理措施

在进行深部大断面岩掘进爆破作业时，如果爆破强度足够大，会导致一定程度的微差起爆现象。引发微差起爆的根本原因是上一时间段的起爆炸药为下一起爆段的炸药提供了自由面。微差起爆的发生，使得爆破作业效果整体下降。为避免微差起爆现象的发生，在进行大断面岩巷掘进爆破时必须对槽眼、爆破中心孔、周边眼各位置爆破的时间予以足够精确的控制，这是进行深部大断面岩巷掘进爆破的技术重点。爆破时爆破位置起爆微差要控制在每秒100米以内。此外，掏槽眼和中心孔间的之间的延时必须控制在每秒20米以内，以确保周边眼延时时间符合规定要求。

3 深部大断面岩巷掘进中全面多重锚固支护技术分析

随着煤矿开采事业的不断推进，开采深度逐渐加大，地层条件和岩层特性都和浅层施工有了巨大的差异，给深部大断面岩巷掘进施工带来更高的难度和更大的危险性。传统的掘进支护方法在支护界面相交位置存在薄弱环节，给岩巷后期施工带来较大安全隐患。同时，传统支护技术主要用于浅层施工，作为传统支护技术的主要组成，一次锚固支护技术难以满足深部大断面岩巷的掘进支护要求。为此，技术人员开发出深部大断面岩巷掘进中全面多重锚固支护技术用以解决新条件下的支护问题。

一是使用混凝土对爆破后的巷道两侧岩层进行填筑加固，增强结构稳定性，弥补爆破给岩层造成的破坏。由于作业及时，可以有效避免地下空气中的水分对岩石裂缝的进一步侵蚀，防止岩石受潮风化。二是使用锚固法对混凝土填筑完成后的巷道进行支护，然后再进行第二次混凝土填筑施工。随后进行第二次锚固支护作用，并设置锚杆压力网，同时使用混凝土抗氧化剂进行增强，从而建成永久性的支护体系。

4 结束语

深部大断面岩巷快速掘进技术是我国煤矿巷道掘进施工领域的重要施工方法，在掘进速度、施工质量和安全可靠性方面都有着十分重要的意义。由于深部大断面岩巷掘进面对的施工环境十分复杂，在巷道掘进施工过程中，技术人员必须仔细观察、全面收集巷道具体信息，根据实际情况调整工艺、设置参数，结合工艺和施工设备进行施工方案设计，确保工程顺利推进，为煤炭开采作业的高效实施奠定基础。

参考文献

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