摘要：为进一步探究煤矿深部开采中的大断面岩石巷道掘进策略，本次研究以某煤矿企业的2101采区作为研究对象，结合该采区掘进效率不足的现状，首先对爆破参数进行理论分析与优化，而后应用优化后的参数进行现场爆破实验，对本次设计的掘进爆破技术方案进行检验。结果显示，本次技术方案取得了相对较优的技术指标，证明该方案具有一定的应用价值。

　　关键词：煤矿大断面；掘进技术；爆破

　　0引言

　　近年来，随着浅层煤矿逐步开采殆尽，深部开采已成为煤矿开采的主要工作模式，这也同时带来了对开采技术的更高需求。当前深部开采主要表现形式为深部大断面岩巷掘进施工，由于其经常涉及到不同地层和不同的岩性，因此传统的巷道掘进爆破施工工艺难免存在一定的局限性。在实施巷道爆破作业时，必须深入分析各种实际条件，包括地质结构、岩石硬度和应力分布等因素。基于这些综合考量需对爆破参数进行精确调整，以适应不同的工作环境。特别是在地下高应力环境中，优化爆破参数显得尤为重要，它能够确保在保证安全的前提下，实现巷道的高效快速掘进。

　　1项目概况

　　某煤矿企业在对编号2101采区的深层煤矿进行开采作业时，严格遵循了“三小”爆破工艺。在深度设置方面，控制在1.8至2.0 m之间，以确保开采的安全性和效率。同时，单循环平均进尺也维持在1.3至1.7 m的范围内。在掘进过程中，主要涉及到的岩性包括：细砂岩，厚度约5.5 m；中砂岩，厚度约5.0 m；砂质泥岩，厚度约为5.0 m。掘进巷道设计形状则如图1所示。

　　在以往的掘进中，经现场检测，炮眼利用率在70%左右，处于利用率相对较低的水平。经过深入分析，了解到在爆破作业中，岩石因承受高压缩变形而达到其极限状态。这种状态下，由于夹制作用显著，初始压应力的存在使得爆破产生的破碎区域得以扩大。然而，这也导致了爆破后的岩石块不易被有效抛出，从而对掘进作业的效率产生了负面影响。对此，企业技术部门决定对爆破技术参数进行优化，以提升效率。

　　2爆破参数设计与实验研究

　　2.1掘进爆破参数的确定

　　为提升掘进爆破的效果，本环节主要对以下几方面的掘进爆破参数进行确定：一是对炮眼直径和装药直径进行确定，参考已有经验，炮眼直径设置为35mm；药卷直径设置为30 mm。二是针对炮眼深度进行设计，结合该矿区可能存在的裂隙发育情况，炮眼深度设置为3.0 m。三是对炮眼数目进行确定，该指标根据公式（1）进行计算：

　　N=3.33√fS2.（1）

　　式中：f为岩石坚固性系数；S为断面面积，m2；代入即可求得炮眼数目N。

　　四是对所需的炸药总量进行确定，其根据公式（2）进行计算：

　　Q=1.1×SLη.（2）

　　式中：p为所选炸药的爆力，mL；L为炮眼深度，mm；η为炮眼利用率，本次取0.90。

　　五是确定装药结构与起爆方式。结合现场勘查作业结果，确定采用反向起爆方式，具体如图2所示。

　　根据理论分析，当采用该特定模式时，能量的衰减方向与岩石抵抗力降低的方向是一致的，都是向炮孔的方向逐渐减少（参见图3）。这一现象确保了炸药释放的能量能够被高效且合理地利用。

　　六是确定掏槽方式。结合以往的资料文献，并考虑到该煤矿断面超过20 m2，断面面积较为充足，在深入分析并综合考虑工程需求后决定采用结合楔形掏槽与直眼掏槽的复合方法。

　　2.2爆破方案设计与现场实验

　　在该步骤中，由实验人员在现场钻取多块岩石，取样后在实验室加工为标准试件，加工完成后对其密度进行测试，测试结果显示，岩石试样的平均密度为2.563 g/cm3。而后对岩石声速进行测试，采用加工完成后的标准试件，使用CTS-25型非金属超声波探测仪对其进行测试，计算其声速，结果显示平均声速为4 157 m/s。

　　结合岩石物理力学性质的测试结果，确定采用“改变掏槽眼直径，增加中空眼”的方案进行爆破实验。其整体掏槽方式仍为楔形掏槽方式，具体如图4所示。

　　在本次工程实施过程中，本文采用了六个掏槽眼与两个中心眼的设计方案。初始阶段，中心眼的掏槽深度设定为20 cm，目的在于通过增大掏槽眼的装药密度来提升其破岩效率。为实现这一目标，掏槽眼的孔径被调整至42 mm，相应地，药包直径也调整为32 mm。在装药环节，本文在中间炮孔的底部安置了一卷炸药，而其余部分则使用水炮泥和黄泥进行堵塞，确保了作业的安全性和稳定性。根据现场施工的具体情况，炮孔的深度被确定在1.8到2.3 m之间，预计循环进尺将达到1.8到2.1 m。

　　在具体的爆破参数方面，所有炮眼的炮泥均控制在500 mm以上，采用串联连线方式，装药结构为连续正向装药，其余爆破参数见表1。

　　在本次爆破中，炸药材料选用煤矿许用三级水胶炸药，周边眼所用炸药每卷0.22 kg，直径27 mm，长度30 mm，其他炮孔所用炸药每卷为0.3 kg，直径32 mm，长度330 mm。

　　在确定以上爆破参数后，采用全断面一次起爆的方式进行起爆，并在作业期间严格按照《煤矿安全规程》中的要求进行施工作业。同时在实验期间，根据爆破效果，对部分爆破参数进行微调。

　　3实验结果与讨论

　　按照上文中设计的掘进爆破方案和爆破参数对该煤矿企业的2101采区进行爆破实验后，所获得的实验数据见表2。

　　根据表2中的数据，并将其与历史数据对比后可知，在以往的掘进爆破作业中，单循环平均进尺约为1.3~1.7 m，炮眼利用率仅在70%左右。同时，对现场勘查的结果显示，采用本次方案爆破后的巷道成型质量较优，断面光滑，自身承载能力强，围岩稳定性高，有效保障了施工的效率与安全。

　　4结语

　　在本次研究中，本文针对深部大断面岩石巷道掘进工作中存在的挑战，通过理论分析与现场爆破实验相结合的方法，对深部大断面岩石巷道的掘进爆破技术方法进行了深入研究。本次技术方案的应用，使得爆后巷道成型质量显著提升，断面光滑度增加，围岩稳定性得到保障，眼痕率明显提高，大大提升了施工安全系数。同时在主要参数指标上也相对较优，证明本次技术方案取得了初步成功，有望在今后的工作中得到进一步的推广应用。

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