地下矿山工程井巷掘进爆破技术及实施要点分析

吴 迪，国永田

（河钢集团矿业公司，河北 唐山 063701）

从施工工艺的角度出发，对钻爆法中的井巷掘进进行分析可知，该方法的爆破工序主要可分为四个方面，即：①钻孔；②装药；③连线；④起爆。而若要想要连续不断的推动工作进程的，往往需要从各个环节进行连续展开，当在掘进的过程中应该尤为注意各个环节之间存在的问题，从而最大程度的为掘进工作提供保障。在对工作面的岩石进行爆破时，若不能取得较好的效果，也就会对井巷掘进产生影响。也就要求在展开地下矿山工程施工前，应该全面分析爆破技术，从而提升爆破的效果，最终达到提升井巷施工速率以及劳动生产效率的目的。

1 工程案例

某矿在铁矿穿越矿层进行施工的过程中，由于较高的围岩破碎程度，所以炮眼利用率相对较高，但这种情况却导致在爆破后极易出现过度超挖的情况，不仅增大了掘进断面，而且成型效果较差，进而给支护工作造成了较大的困难，同时也显著增大了支护工作的施工成本，造成了较大的经济损失。而通过深入的研究还发现，在该工程中，所有炮眼的利用率均达到了预期要求和效果。

2 井巷掘进爆破的技术特点

平巷、竖井、天井以及硐室等工程的爆破是井巷爆破的主要内容。通常情况下，上述不同的爆破方法均是在单自由面的条件下逐渐形成的，受到断面或掘进工作面束缚，且每次爆破的进尺均处于1米到3米之间，最终爆破形成了井巷的断面形状。为此，这也就要求在同一工作面上应该同时布置多个不同的炮眼，从而对爆破率提供保障。

3 炮孔布置形式和起爆顺序

3.1 掏槽形式

由于循环进尺的速率直接受到工作面上掏槽孔布置情况的影响，所以掏槽孔的形式直接对炮孔的质量产生了显著影响。其次，辅助孔的作用主要可表现为，可使大量岩石崩落，提升周边孔的自由面，最终实现增大岩石爆破的目的。

（1）椎体掏槽。锥形掏槽在竖井掘进中较为常用，该掏槽形式的底部各个掏槽孔并不连接，多以圆锥或角锥的形式进行排布。在采用圆锥的形式进行排布的情况下，多为圆形掘进，而以角锥的形式进行排布，则在平巷掘进的过程中较为常见。当炮孔孔底间距介于10厘米到20厘米之间时，且倾斜角介于55度到70度之间时，则应该将炮孔的孔口间距设置在0.4米到1米之间。在此过程中，若岩石爆破难度较大，则应该减小孔口间距。

（2）楔形掏槽。在工程施工过程中，若面对岩石为中硬度以上的均质岩石，同时断面尺寸为大于4平方米的井巷掘进中，则通常采用楔形掏槽，且应该将炮孔孔底之间的间距设置在10厘米到20厘米之间，同时由于孔口距离和倾角以及孔深存在联系，所以炮孔与工作面的夹角应该介于60度到75度之间。

（3）龟裂掏槽。龟裂掏槽在中硬以上的岩石中的应用较为常见，炮孔数量应该设置在3个到7 个之间，而炮孔孔底的间距则应该设置在8厘米到12厘米之间，其中，空孔直径可以和装药炮孔的直径相同，同时也可稍稍大于装药炮孔直径。

（4）桶形掏槽。桶形掏槽在中硬以上的岩石中应用的情况较为常见。由于生产中所获得的槽腔宽度以及体积过大，所以也更有利于辅助孔的爆破。通常情况下，空孔的直径可以和装药炮孔的直径相同，同时也可大于装药炮孔的直径，但是由于大直径空孔能够形成更大的补偿空间和自由面，而应用更为广泛。

（5）螺旋掏槽。炮孔与空孔的距离依次增加被称之为螺旋掏槽，螺旋掏槽的直径依次为1到1.8倍、2到3.5倍、3到4.5倍以及4到5.5倍，并且起爆顺序按照炮孔依次起爆，槽腔的体积也呈现出逐渐扩大的趋势。若面对的岩石硬度过大，则可采取增大空孔直径的方式来增大补偿空间以及自由面。

3.2 掘进炮孔的起爆顺序

在进行起爆的过程中，为了对爆破效果以及安全提供保证，通常需要将掘进的炮孔按照合理顺序进行起爆，究其原因，主要是因为后起爆炮孔能够对先起爆炮孔所形成的自由面进行充分的利用。

4 井巷掘进爆破的相关参数

目前，井巷掘进爆破的相关参数主要可包括炮孔直径、炮孔数量、炮孔深度、炮孔孔距以及与之相关的填塞长度等如下。

（1）炮孔直径。通过研究发现，炮孔直径是对爆破效果直接产生影响的参数，若直径较大，则会导致相应炸药装填量的增加，进而形成集中爆破，不仅提升了爆破稳定性，而且提高了爆破速度。

（2）炮孔数量。在某些工程项目中，为了节约或减少钻眼时间，实际炮孔布置数目少于设计炮孔布置数目，每平方米大约在3个到3.8 个之间。在这种情况下，虽然在一定程度上节约了时间，但炮孔的使用率却较低，并且巷道成型效果也较差。通过实践发现，全断面每平方米应该按照5个炮孔进行设置，而在这种情况下，炮孔的利用率可达到90%以上，并且炮孔数量和利用率成正比。

（3）炮孔深度。在爆破参数中炮孔深度起到了非常重要的作用，直接对井巷掘进的每一个环节均产生了影响，比如：爆破效果、掘进速度以及材料消耗等。而为了在单位时间内对掘进效率进行提升，不仅应该对技术条件进行改进，而且应该对工作管理进行改善，而在对岩层条件、作业方法和设备能力等进行综合考虑的情况下，应该将炮孔深度设置在1.5米到2米之间[1]。

（4）炮孔孔距。在确定井巷断面尺寸和岩石性质的情况下，应该对炸药的消耗量、填药量、单排炮孔数量、炮孔深度、直径进行确定，同时在选择好炸药消耗量后对辅助孔进行均匀布置，还应该对对炮孔孔距、数量和装药系数进行调整，进而最终确定最为合理的孔距、数量和装药系数。在进行辅助孔的设计时，应该将孔距设置在400到600毫米之间。

（5）填塞长度。堵塞炮泥可显著提升炮孔利用率，增加能量利用率，提高掘进爆破效率。填塞长度与炮孔直径、填药长度存在息息相关的联系，通过实践检验证明，每个炮孔应该分次堵塞炮泥，且填充长度应该大于300毫米，或者炸药长度的0.35~0.5 倍，并且尽量充实，从而提升爆炸能量利用率。

5 结语

综上所述，随着我国矿山井巷掘进爆破技术的不断发展，在施工过程中，应该根据矿井地质条件和井巷掘进设计要求，充分利用好各种技术，做好爆破准备，并进行合理爆破，从而良取得较好的爆破效果。

[1]吴俊一.浅谈爆破在井巷掘进中的应用效率及对策[J].中国科技博览,2014(15):361-361.