煤矿井下巷道爆破方案的优化研究

林维山

（华阳五矿，山西 阳泉 045000）

华阳五矿8228回风顺槽井下位于中央区扩区，该工作面含矸2～3层，距顶板2.0 m左右有一层厚夹矸，厚约1.2 m，较稳定。煤岩类型为半光亮型，属于低瓦斯矿井，自开采以来并未发生过瓦斯事故，因此在进行巷道掘进时会采用爆破法进行辅助。但在应用过程中发现现有的爆破方案成巷效果差，巷道围岩的稳定性差，大块率高，不仅降低了巷道支护效率和安全性，也增加了巷道掘进成本。结合华阳五矿井下的实际情况，本文提出了一种新的井下巷道爆破方案，根据在五阳煤矿的实际应用表明，该新的爆破方案能够将一次爆破成巷率提升67.4%，将爆破后的大块率降低79.3%，显著提升煤矿井下的爆破效果和经济性。

1 原爆破方案不足分析

华阳五矿的煤层平均倾角为6°，煤层的平均厚度7.9 m，坚固性系数为2。老顶为细粒砂岩，平均厚度2.2 m，成分以石英为主；直接顶为砂质泥岩，平均厚度9.0 m，含砂量较均匀；直接底为砂质泥岩，平均厚度0.3 m；老底为细砂岩，平均厚度3.0 m，致密、坚硬。在对华阳五矿煤矿井下巷道爆破后的情况分析后发现，其最突出的不足主要是巷道成型效果差和爆破后的大块多，严重影响了井下巷道成型效率和经济性，通过对多重因素分析，最终确定了导致爆破效果差的原因。

井下巷道爆破后成型效果差、边缘不规则且超挖严重，主要是由于爆破孔的数量设置较少。为了满足扩大爆破范围的需求，在单个爆破孔内的装药量极多，在进行爆破时爆破药能量集中释放，使爆破中心位置受到严重的冲击[1]，因此造成了边缘区域极不规则，而且由于爆破威力大、爆破孔间距大，导致在远离爆破孔中心的位置大块率极高。因此要提高井下巷道的爆破效果，需要增加爆破孔数量，尽量使各爆破冲击区域重叠，以降低爆破时的大块率，提高铲装效率。五阳煤矿现有爆破参数见表1。

表1 华阳五矿现有爆破孔参数

2 爆破方案优化

根据对华阳五矿爆破方案不足的分析，结合8228回风顺槽的实际情况，提出了一种新的井下巷道爆破方案，将井下巷道周边孔的数量增加到15个（图1中编号为17～31的孔），巷道垂直和拱顶处的周边孔距离设置为440 mm，爆破孔的直径设置为200 mm，爆破孔深1300 mm。在巷道断面上设置6个掏槽眼，孔深设置为1500 mm，孔径设置为200 mm，掏槽眼的个数为6个（图1中编号为1～6的孔）。在巷道断面上设置10个辅助眼（图1中编号为7～16的孔），孔深设置为1300 mm，钻孔直径设置为200 mm，水平方向钻孔间距设置为511 mm，斜距设置为660 mm。在巷道的底部设置6个底眼（图1中编号为32～37的孔），孔深设置为1300 mm，孔径设置为200 mm，各个孔之间的距离为540 mm。优化后的爆破孔布置结构如图1。

图1 井下巷道爆破孔布置结构示意图

各爆破孔基本参数见表2。

表2 各爆破孔参数汇总表

同时，为了提高爆破时的破碎率，降低大块率，在周边孔和辅助孔处采用了间隔装药[2]的方案，可以利用爆破时的聚能效应来提高爆破效果。根据实际爆破验证，周边孔内每段的装药量为20 g，辅助孔内每段的装药量设置为400 g。间隔装药结构如图2[3]。

图2 间隔装药结构示意图

3 爆破工艺要求

炮眼布置采用垂直楔形掏槽，先布置掏槽眼，后布置下部眼，最后布置上部眼。炮眼最小抵抗线，岩层中不小于0.3 m，遇煤层时不小于0.5 m。炸药采用三级煤矿许用乳化炸药，规格Φ35 mm×200 mm，重200 g/卷；雷管采用毫秒延期电雷管1～5段（最后一段延期时间不超过130 ms）。在进行装药布置时，采用正向连续柱状装药结构。

填塞炮泥时，用手轻轻拉住脚线，贴住岩壁，先将水炮泥装入，再用炮土将炮眼封实。采用“一轻二紧三用力”操作方法捣固炮泥。封泥长度要求眼深0.6～1.0 m时，封泥不少于眼深的1/2，眼深1.0～2.5 m时，封泥不少于0.5 m，无封泥或封泥不足不实的炮眼严禁爆破[4]。

发爆器采用FD200L三人连锁数显遥控发爆器，确保起爆的安全性。分次爆破中，每个循环炸药量可以根据实际情况进行轻微调整，封泥长度不少于0.5 m，连线采用串联方式，起爆顺序为掏槽眼、下部眼、上部眼分次爆破方式。爆破时若母线出现故障则应采用导通法进行测量，严禁采用短路法进行故障排查。

4 爆破效果对比

优化后巷道一次爆破成巷率由最初的46.8%提升到了目前的79.5%，比优化前提升了69.9%；爆破后的二次处理时间由2 h/m降低到了1 h/m，有效提升了爆破后对巷道进行二次处理的效率；爆破后大块岩石的数量也比优化前降低了约79.3%。巷道围岩稳定性好，成型质量一致性高，对减少后续的支护时间、提升支护效率和综采稳定性均具有较大的意义。新的爆破方案，对提升五阳煤矿的井下综采效率和作业安全具有积极的意义。

5 结 论

（1）井下巷道爆破后成型效果差主要是由于爆破孔的数量设置较少，单个爆破孔内的装药量极多，爆破时爆破药能量集中释放，使爆破中心位置受到严重的冲击，因此造成了边缘区域极不规则，远离爆破孔中心的位置大块率极高。

（2）将周边孔数量由10个增加到15个，同时在周边孔和辅助孔处采用间隔装药的方案能够优化爆破孔分布，提升爆破效果。

（3）新的爆破方案能够将一次爆破成巷率提升67.4%，将爆破后的大块率降低79.3%，爆破后的二次处理时间由2 h/m降低到了1 h/m，有效提升了井下巷道成型效率和安全性。