摘要：为解决半煤岩巷道掘进效率低、成本高以及成型质量不佳的问题，结合38026半煤岩巷道现场条件和理论计算对爆破参数进行重新核算，并完成了爆破眼的布置和分类；然后，基于FLAC3D软件在锚杆锚索基础支护参数下对其间排距进行优化设计，得出了最佳锚杆和锚索的间排距；最后，对快速掘进技术的应用效果进行了综合评估，达到了预期的掘进效果和成本。

　　关键词：半煤岩巷道；快速掘进；爆破；间排距；掘进效率

　　0引言

　　目前，针对半煤岩巷道在实际掘进中存在巷道成型质量差，破坏和超欠挖严重的问题，导致需要采用大量的支护材料；同时，速度慢也是半煤岩巷道掘进的关键问题，其将直接影响后续的相关生产安排。综合分析，导致半煤岩巷道存在上述问题的主要原因为爆破技术落后、支护参数和技术不足等。尤其是当前巷道掘进速度慢直接导致整个工作面的采掘交替紧张，整体运行成本较高，与高效高产采煤技术不符。因此，本文将结合实践生产对半煤岩巷道的快速掘进技术展开研究。

　　1半煤岩巷道爆破参数的确定

　　从根本上将导致半煤岩巷道掘进速度慢的两项主要原因为爆破效果不佳以及支护技术不足所导致。因此，本文重点对半煤岩巷道的爆破参数和支护参数进行优化。结合现场条件，巷道断面是确定爆破参数的基础[1]。目前，38026半煤岩巷道原断面形状为梯形，其上底过宽；为了减少巷道掘进的工程量，并对巷道周边的应力集中状态进行改善，最终保证巷道的掘进速度，将巷道断面的上底修正为3.8 m，下宽修正为4.5 m。在此基础上，对爆破参数进行确定。

　　1.1炮孔数目的确定

　　现场布置爆破孔的数目直接决定着炸药的消耗量以及钻眼的工作量，而且还会对爆破后巷道的稳定性具有重要的影响。从理论上讲，爆破孔数目多对应的钻眼工作量大且炸药消耗也大，容易导致巷道出现超挖的现象，对后期巷道的维护造成影响；爆破孔数目过少会导致巷道出现欠挖，从而增加巷道掘进的工作量。因此，合理确定爆破孔数目非常重要。爆破孔数目N确定公式如式（1）所示：

　　式中：q为定额单位炸药消耗量，取值为1.45 kg/m3；S为掘进巷道的断面面积，取值为10.38 m2；η为炮眼利用率，取值为0.9；lL为每个炮眼的平均装药系数，取值为0.5；lex为每个药卷的长度，取值为0.2 m；mex为每个药卷的质量，取值为0.15 kg。

　　将上述参数代入式（1）中得出炮眼总数目为36.12个，圆整为37个。

　　1.2炮眼深度的确定

　　炮眼深度指的是爆破孔底部与工作面的垂直距离。炮眼深度直接决定循环进尺，为达到快速掘进的目的，必须采用中深孔的爆破技术[2]。炮眼深度L计算公式如式（2）所示：

　　L=Lm/MNηη1.（2）

　　式中：Lm为掘进工作面的月计划进尺，取值为120 m；M为每月开展掘进工作的天数，取值为26 d；N为工作面每天完成的掘进循环数量，取值为3；η为炮孔的利用率，取值为0.9；η1为正规循环率，取值为0.87。

　　将上述参数代入式（2）中得出，炮眼深度为1.96 m。圆整为2 m。通过反算得出，每个月按照26 d计算，即每个月的进度为140.4 m。

　　1.3炮眼直径的确定

　　综合考虑钻眼效率、岩壁的平整度和我国采用的炮眼一般为34~45 mm；同时，结合半煤岩巷道所采用的药卷规格一般为32 mm和35 mm两种，将炮眼直径确定为40~42 mm。

　　综上所述，结合38026半煤岩巷道的现场条件，将37个爆破孔分为掏槽眼、底眼、周边眼以及辅助眼四种类型[3]。具体爆破参数，如表1所示。

　　2锚杆支护参数的优化

　　本章基于FLAC3D软件对38026半煤岩巷道的锚杆支护参数进行优化。38026半煤岩巷道采用锚杆锚索以及锚网联合支护方式，基础支护参数如下：锚杆直径为22 mm。长度为2 400 mm，预紧力为60 kN；锚索直径为17.8 mm，长度为6 000 mm，预紧力为100 kN。

　　2.1模型搭建

　　根据38026半煤岩巷道的现场条件，基于AN-SYS软件构建尺寸为40 m×40 m×40 m的仿真模型，将模型导入FLAC3D软件中，完成煤岩层参数设置和边界应力施加后，仿真模型，如图1所示：

　　2.2锚杆支护参数的优化

　　基于所构建的仿真模型和锚杆支护的基础参数，重点对锚杆和锚索的间排距进行优化。对38026巷道断面进行优化，对四种不同间排距组合下的支护效果进行对比[4]。四种锚杆锚索间排距方案分别如下：

　　1）方案一：锚杆间排距为700 mm×700 mm；锚索间排距为2 000 mm×1 400 mm。

　　2）方案二：锚杆间排距为800 mm×800 mm；锚索间排距为2 000 mm×1 600 mm。

　　3）方案三：锚杆间排距为900 mm×900 mm；锚索间排距为2 000 mm×1 800 mm。

　　4）方案四：锚杆间排距为1 000 mm×1 000 mm；锚索间排距为2 000 mm×2 000 mm。

　　以锚杆间排距优化为例，对不同锚杆间排距下顶底板以及两帮的位移变化如表2所示。

　　如表2所示，随着锚杆间排距的增大对应巷道各个位置的位移量均在增加，而且间排距1 000 mm×1 000 mm时对应的位移量增加幅度最大，700 m×7000 mm对应的位移量最小，800 mm×800 mm和900 mm×900 mm的位移量相近。综合巷道的稳定性和支护效率，采用锚杆间排距为900 mm×900 mm的情况，此时每个断面消耗11根锚杆[5]。同理得出，最佳的锚索间排距为2 000 mm×1 800 mm。最终优化后巷道的支护断面示意，如图2所示。

　　3快速掘进效果对比

　　为验证快速掘进效果，除了对掘进效率进行综合考量外，还需对巷道的稳定性以及经济性进行综合评估。

　　通过对爆破参数和锚杆支护参数进行优化设计后，在为其两个月的掘进生产中，总共完成了163个循环进尺，巷道总掘进长度为297.7 m。其中，首月完成了78个循环进尺，对应的炮眼利用率为91.4%；第二个月完成了85个循环进尺，对应的炮眼利用率为92.3%。对近两个月成型的巷道进行评估后发现，所成型的巷道100%合格，其中，优良率高达80%上；在现场未存在欠挖的现象发生，而且超挖量小于150 mm。

　　总的来将，38026半煤岩巷道采用快速掘进技术后，现场的掘进速度从原来的80 m/月提升至140.4 m/月。针对38026半煤岩巷道的长度为600 m，完成掘进任务从原来的7.5个月缩短至4.3个月。

　　4结语

　　本文针对38026半煤岩巷道在实际掘进操作过程中的效率低、进尺小、工作量大以及成本高所导致的最终的采掘交替紧张与当前高效产煤不相符的问题，对爆破参数和锚杆支护参数进行了优化，并对最终快速掘进技术的应用效果进行综合评估。

　　1）根据38026巷道的现场条件，确定需要布置37个爆破孔，每个炮眼深度为2 m，并完成了37个炮眼的分类及布置。

　　2）基于FLAC3D软件对锚杆和锚索的间排距进行优化，最终确定锚杆间排距为900 mm×900 mm，锚索间排距为2 000 mm×1 800 mm。

　　3）实践表明，38026半煤岩巷道采用快速掘进技术后，现场的掘进速度从原来的80 m/月提升至140.4 m/月，完成掘进任务从原来的7.5个月缩短至4.3个月。

　　参考文献

　　[1]徐天彬.弱含水条件下半煤岩巷快速掘进技术研究[J].煤炭工程,2009（1）：56-58.

　　[2]丛利.深部复杂地质条件下半煤岩巷快速掘进技术[J].煤炭工程,2017，49（7）：45-47.

　　[3]吴淑芹，刘建胜.薄煤层炮掘半煤岩巷道优质快速低耗掘进技术[J].中国煤炭，2008（7）：55-57.

　　[4]樊志全.EBZ-160SH半煤岩掘进机快速掘进技术施工[J].煤炭工程，2007（7）：36-38.

　　[5]王彦海.半煤岩巷道快速综掘截割顺序优化研究[J].煤炭科学技术，2010，38（10）：62-64.