淮浙煤电公司顾北矿 安徽淮南市凤台县 232150
摘要：在我国进入21世纪的新时期，煤矿行业在我国发展十分迅速，煤矿岩巷掘进一般采用钻爆法；在实践中存在诸多问题，如炮孔利用率低、巷道成型较差、半眼痕不明显、掘进效率低；分析认为，原因有三，一是其装药结构及药量不合理，造成局部欠挖。二是掏槽眼间距较大，导致进尺较低，炮孔利用率较差。三是矸石大块较多、矸石抛掷距离较远，一般距离超过15m，容易造成耙岩机损坏，耙岩机故障影响循环较多；通过优化钻爆方法，提高了炮孔利用率，降低巷道掘进成本，提高巷道掘进速度。
关键词：岩巷；高效掘进；炮孔利用率；钻爆法
引言
随着煤炭产业的不断发展，岩巷掘进速度缓慢仍然是制约高效产煤的一项重大因素。影响掘进速度的首要因素为支护。据相关数据统计，在掘进循环系统中，支护进程占总进程的比例介于50%~60%之间。选择合理的支护形式即为关键因素。其次，影响高速掘进进程的因素还包括施工工艺不准确以及无针对性、现有设备应用机械化程度不高等制约因素。在进行钻眼爆破进程中，需要首先确定爆破的参数、炮眼的布置等施工工艺，如若能对爆破机理进行系统的研究，则能避免由于爆破不恰当所引起的施工进程缓慢以及施工不安全等问题的产生。除此之外，可对现有设备的组合进行优化来进一步达到高效的目的与要求。因此，要想提高整体掘进速度，任何一个环节都要保持高效，如何能够更好地优化掘进进程的施工工艺尤为重要。
1煤矿岩巷安全高效掘进技术概述
煤矿的掘进技术，在相当大的程度上，影响到了煤矿资源的产能。换言之，掘进技术自身足够先进的话，其必然会对煤炭产能的增加起到推动性的作用。因此，从更宏观的角度上来看，其所决定的是整个煤炭行业的发展前景。所以，推动掘进技术的技术，并且保证回采巷道的安全，便成为了如今煤炭产业发展的一个重要方向。目前，掘进技术根据分类，可以被划分为岩巷掘进技术、煤巷掘进技术以及混合式掘进三种。这中间，岩巷掘进技术的直接目的在于，开辟安全的煤炭回采通道，并提供空间和安全上的支撑。由此可见，岩巷掘进技术本身，不仅会影响到煤矿的产能，同时对于开采工人的安全而言，同样也有着不可估量的意义。所以，立足于今日的现状，不断精进岩巷技术，并使其更安全更高效有着一定的必要性。
2岩巷钻爆法掘进技术的优化实践
2.1气腿式凿岩机岩巷掘进
液压钻车的购置成本较高，而且对地质条件的适应性很差。很多煤矿多采用气腿式凿岩机，配备耙斗装岩机来进行岩巷掘进作业，其优势是：a）实现了多个工序的平行作业，破岩的效率相对较高；b）工艺比较成熟，对地质条件的适应性强，凿岩和打眼受掘进断面尺寸的影响较小；c）破岩效率总体较高，在正常作业的情况下，掘进量为30～40m3/h。由于气腿式凿岩机的体积相对较小，在井下移动也相对容易。与气腿式凿岩机的技术优势相比，其缺陷也相当明显，主要体现在作业时自动化程度低，不能实现机械化装岩，工人的劳动强度大，掘进的安全性也相对较差。这限制了其掘进速度，导致其只适用于一些小断面岩巷的掘进。
2.2钻眼爆破
钻眼爆破的核心为钻眼工具的选择以及爆破技术的确定。钻眼工具：气褪式风钻，钻凿炮眼方向为水平和倾斜；环形手持风钻，钻凿炮眼方向为向下或倾斜垂直；向上式风钻，钻凿炮眼方向为向上或略斜垂直。爆破技术确定即包括：优化爆破参数、炮眼排列方式、轮廓控制措施以及安全施工等问题。对于直眼掏槽要求具有严格的施工工艺，本文通过对裂隙的岩体进行爆破机理研究得出以下结论：1）爆生裂纹先偏移原方向一部分再向节理面进行延伸，这主要是由于初始爆炸裂纹、节理与炮孔的距离以及节理自身间的夹角有关；2）布爆孔应尽量选择规避弱面发育区，起爆方式采用反向。
2.2.1低掏槽：优化掏槽眼设计，将掏槽眼位置降低，减少掏槽飞矸自由落体时间，从而减少飞矸距离。
.png)
（图1）“中心”掏槽与”低”掏槽对比图
2.2.2类定向：优化装药设计，适当增加“微倾角辅助眼”的装药量，达到爆破过程中矸石向另一侧堆积的效果。
.png)
（图2）“类定向”爆破示意图及定性分析
2.3优化锚杆支护的参数
支护会影响到岩巷掘进的速度，并且如果将非永久的支护设计的过大的话，其必然也会增加施工的工作量。同时，如果将永久的支护设计过小的话，那么在掘进展开的过程中，很容易导致岩层坍塌的情况出现，从而为掘进工作带来安全层面的隐患问题。所以，合理的设计锚杆支护的参数，并确保锚杆的有效性，有着不可估量的意义。因此，在确立锚杆参数的过程中，应给予岩巷的支护密度，对其进行合理的设计，同时煤矿企业还需要借助一系列实验的方式来确定锚杆参数的合理，从而达到优化锚杆参数的目的，继而为整个掘进过程提供安全的保障。另外，当前流行的树脂锚杆可以有效地满足对岩巷的支护需求，所以应该在掘进工作展开的过程中，大力推广此类的锚杆的应用。当然，伴随着技术的不断发展以及进步，新型材料的出现也是很有可能取代树脂锚杆的。但就当前的现状来看，树脂锚杆依旧可以当做支护的首选，而新型的高效支护锚杆，必然还需要人们不懈努力的研究，相信在不远的将来，必然会有更多的新型支护材料出现。
2.4新爆破方案
在节理裂隙不发育的硬岩巷道，通过“低掏槽，类定向”等方式优化炮眼布置，来达到“减少炮崩设备，定向飞矸”的目的，并为设备保护、设备行进创造有利条件。这样可以减少炮孔数量，降低周边眼总装药量，减少爆破对围岩的损伤，同时，加快施工进度。
3岩巷掘进技术的发展趋势
以上重点分析了岩巷掘进过程中采用的机械化掘进方法，总的来说，岩巷的掘进可以分为3类：a）采用高效率的全液压钻机进行岩巷掘进。在地质构造等正常的情况下，巷道的月进尺可达到数千米。b）中小型矿井采用气腿式凿岩机掘进，巷道的每月进尺可以达到几十到百米左右。c）大断面掘进采用的综掘法，掘进速度快，安全性高，是岩巷快速掘进技术发展的趋势。3种不同的技术都有其各自的技术优势，相当长一段时间内这三种技术会并存。有争议的是岩巷掘进的钻爆法，这项技术在极其坚硬的岩石下破碎时优势特别明显，但是，其劣势在于爆破参数选择困难，而且施工具有一定的危险性。钻爆法可以满足不同断面尺寸岩巷的掘进，例如：德国采用钻爆法对35m2断面的岩巷进行掘进，对地质条件的适应性非常强。与综掘法相比，钻爆法的成本较低，施工起来相对容易，而且需要的设备比较少。对比钻爆法和机械式掘进，在未来岩巷的掘进过程中，应该大力推广的是机械式掘进法；而对于一些特殊的岩巷，掘进时可以适当采用钻爆法。因此，在改善钻爆法的缺点后，也能扩大钻爆法的使用空间。
结语
顾北矿中央1煤采区顶板轨道巷采用新钻爆法掘进技术与施工工艺后，合理优化炮眼布置，利用光面爆破“重掏心，轻薄皮”的原理，达到“低掏槽，类定向爆破”的效果。单循环进尺由1.6m提高到2m，炮眼利用率由69%提高到92.5%。大块率低，几乎无可见大矸，周边眼可见半眼痕明显。2）提高了巷道掘进过程中的炮眼利用率，降低巷道掘进成本，加快巷道掘进速度，顺利并超额完成月进尺目标。爆破参数对其它类似巷道具有借鉴意义。3）通过爆破参数优化，提高了巷道的爆破效果，确保巷道成型，最大限度地保持巷道围岩的自身强度，增强了围岩自承能力，使支护与围岩形成的承载结构更加稳固，利于巷道安全施工，提高了巷道的工程质量。
参考文献：
［1］黄宝龙.岩巷掘进掏槽爆破理论与技术研究进展[J].中国矿业，2014，23（10）：103-106.
［2］张荣立，何国纬，李铎.采矿设计手册.北京：煤炭工业出版社，2003（5）.
［3］胡桂英，刘科伟，杜鑫，等.光面掏槽爆破技术的研究及其在巷道掘进中的应用[J].黄金科学技术，2018，26（3）：349-356.
［4］杨仁树.我国煤矿岩巷安全高效掘进技术现状与展望[J].煤炭科学技术，2013，41（9）：18-23.