浅析煤矿掘进过程中的中深孔爆破技术.pdf

冶金与材料第 44 卷浅析煤矿掘进过程中的中深孔爆破技术扬毅，董广路（鄂托克前旗长城五号矿业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯016299）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 2 期2024 年 2 月Vol.44 No.2Feb.2024摘要：深孔爆破技术能有效破碎煤炭和岩石，加速矿井的开采速度，提高煤炭生产效率。在当前社会对能源需求不断增长的背景下，提高煤炭生产效率是能源供应的重要保障。通过中深孔爆破技术，不仅可更精确地控制爆破过程、减少过度破碎和能量浪费、降低能耗，还能减少振动和噪音等对环境的不良影响，提高矿山的环境可持续性。同时，中深孔爆破技术还能实现远距离爆破，减少人工作业，降低矿工直接接触危险工作环境的风险，对矿工安全起到积极作用。关键词：煤矿；掘进；中深孔爆破技术作者简介：扬毅（1993），男，河南洛阳人，主要研究方向：煤炭工程。通讯作者：董广路（1988），男，山东新泰人，主要研究方向：煤炭工程。随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提高，煤矿行业也面临转型升级的压力。中深孔爆破技术的应用有助于矿山实现绿色低碳开采，符合当前社会对可持续矿业的需求。中深孔爆破技术在煤矿掘进中的应用，涉及爆破原理、装药设计、监测控制等多个领域。其研究和应用为相关科学领域提供了创新思路和技术方法，推动了科技的发展和进步。1中深孔爆破技术优势1.1提高生产效率中深孔爆破技术能够提高生产效率的主要原因是其具有以下优势：首先，作用范围广。中深孔爆破技术适用于各种类型的煤层和岩石，可以对大面积煤体进行爆破，大幅度缩短了掘进时间。其次，爆破效果好。中深孔爆破技术采用大型炸药，能够将较大的煤体炸成小块，减少机械化掘进的时间，提高了生产效率。再次，适应性强。中深孔爆破技术可以根据不同地质条件和爆破场景进行调整和改进，满足不同的掘进需求。最后，自动化程度高。中深孔爆破技术可以实现自动化控制，减少了人力操作，提高了工作效率。总之，中深孔爆破技术具有多种优势，能够显著提高煤矿掘进的生产效率，降低生产成本，提高煤矿企业的经济效益。1.2提高安全性中深孔爆破技术在煤矿掘进过程中可以提高安全性的主要优势包括以下几点：首先，避免人工接触。中深孔爆破技术使用大型炸药进行爆破，可以避免矿工直接接触危险环境，减少了人员受伤和事故发生的风险。其次，控制爆破范围。中深孔爆破技术可以精确控制爆破范围和爆破效果，降低破碎岩层对周围设备和结构的影响，有助于保护掘进机械、巷道支护等设施的完整性，减少事故的发生。再次，减少瓦斯爆炸风险。中深孔爆破技术可以快速将煤体炸碎，减少煤与空气接触的表面积，从而减少煤矿瓦斯的释放量。这有助于降低瓦斯爆炸的风险，提高了矿井的安全性。最后，提前排除危险。中深孔爆破技术可以预先在掘进工作面进行爆破，将潜在的危险煤体炸碎，可以在矿工进入工作面之前排除危险，减少人员在危险环境中工作的时间和风险。可见，中深孔爆破技术在煤矿掘进过程中能够提高安全性，减少人员伤害和事故发生的风险。它的精确控制和预防性措施有助于保护设备和人员的安全，提高煤矿的整体安全水平咱1暂。2中深孔爆破技术分析2.1方案设计2.1.1地质调查在煤矿掘进过程中，地质条件对爆破效果和安全性有着重要的影响。因此，地质调查应充分考虑以下方面：（1）煤层地质情况。了解煤层的厚度、倾角、走向、裂隙等情况，以确定煤体的稳定性和裂隙分布情况。同时，还需要考虑煤层中可能存在的夹层、岩性变化和水文地质情况等因素。（2）矿区构造情况。了解煤矿所处地区的构造情况，包括主要构造类型、构造位置和构造活动情况等，以判断煤层的变形和破坏机理。（3）周边环境情况。考虑煤矿周边的地形、地貌、水文地质等情况，以判断其对爆破作业的影响，特别是对煤层稳定性和工作面进度的影响。（4）既往掘进信息。收集煤矿既往掘进的信息，包括掘进方式、掘进速度、掘进方向等，以便更好地了解煤层的变形和破坏规律。112第 2 期（5）爆破目标情况。根据爆破目标的要求，确定需要爆破的区域和范围，以便制定合适的爆破方案。综合以上几个方面的信息，可以对煤矿掘进过程中的中深孔爆破技术进行方案设计，以确保爆破作业的安全和高效进行咱2暂。2.1.2控制爆破区域控制爆破区域是中深孔爆破技术方案设计的重要环节，其目的是明确需要进行爆破的具体区域和范围，常见的控制爆破区域的考虑因素包括：（1）掘进工作面边缘。在掘进工作面的顶板、底板和煤壁边缘，通常需要进行控制爆破。这是为了确保工作面的规整形状和稳定性，以防止顶板下垮、底板翻倒等安全事故。（2）煤层变形带。煤层变形带是指煤层周围存在的煤与围岩相互作用导致的破碎和变形区域。在这个区域进行控制爆破，可以减少围岩的破坏，并保持煤层的相对稳定。（3）裂隙和节理带。在存在裂隙和节理的地质条件下，控制爆破区域应考虑这些裂隙和节理的分布情况。合理的爆破设计可以沿着裂隙和节理带进行破碎，增加煤层的开采率和破碎度。（4）煤层厚度变化区域。在煤层厚度发生变化的地方，需进行控制爆破，以保持工作面的平整度和稳定性。（5）特殊地质条件。对于存在特殊地质条件的区域，如断层、脆弱带、水泥岩等，在控制爆破区域时需要特别注意，避免因爆破引起的地质灾害。在确定控制爆破区域时，需要综合考虑煤层地质情况、爆破目标、安全要求和经济效益等因素。通过科学合理地控制爆破区域设计，可以提高煤层开采效率、确保工作面的稳定性，并最大限度地减少爆破对周围环境和设备的影响。2.2孔网布置中深孔爆破技术是一种高效、节能、环保的煤层开采方法，而孔网布置是其核心部分之一。合理的孔网布置可以保证爆破效果和安全性，影响着整个矿区的生产效率和经济效益。以下是常用的孔网布置原则：（1）孔距和孔间角度。孔距是指相邻两个爆破孔之间的距离，孔间角度是指相邻两个孔的夹角。合理的孔距和孔间角度可以均匀地分布爆破能量，提高爆破效果。通常情况下，孔距和孔间角度的选择需根据具体的工程条件和岩石性质进行确定。（2）孔网形式。常见的孔网形式有直线孔网、扇形孔网、圆形孔网等。选择合适的孔网形式取决于矿山的具体情况和爆破目标。例如，直线孔网适用于煤矿巷道掘进，扇形孔网适用于坑道或巷道的侧壁控制。（3）孔深和孔径。孔深是指爆破孔的钻探深度，孔径是指爆破孔的直径。合理选择孔深和孔径可以确保爆破孔达到预期的破碎效果。不同的岩石或煤层可能需要不同的孔深和孔径。（4）爆破孔的倾角。爆破孔的倾角是指爆破孔与爆破面的夹角，它影响着爆破能量的传递和岩石的破碎方式。在一般情况下，较陡的倾角有利于爆破能量向上穿透，而较平缓的倾角有利于产生水平破碎。（5）孔网布置的对称性和均匀性。为了保持爆破效果的一致性，孔网布置应尽量保持对称性和均匀性。这意味着在整个孔网中，相邻的孔应该具有相似的位置、间距和角度。在进行孔网布置时，需要充分考虑煤层或岩石的物理性质、爆破目标、安全要求和经济效益等因素。同时，还应根据实际的工程条件进行调整和优化，以确保中深孔爆破技术的高效、安全和可靠性咱3暂。2.3孔眼钻探2.3.1钻探机具的选择（1）锚杆式钻机。锚杆式钻机结构简单，操作方便，适用于直径小于 150mm、深度不超过 20m 的钻孔。锚杆式钻机主要由电动机、减速器、传动轴、钻杆和钻头等组成，适用于煤层掘进中的支护钻孔。（2）液压钻机。液压钻机具有钻孔速度快、效率高、适应性强等优点，适用于直径大于 150mm、深度不超过100m 的钻孔。液压钻机主要由液压泵站、电动机、减速器、转盘、旋转油缸、推进油缸、液压管路和钻杆等组成，适用于煤层掘进中的支护钻孔和爆破孔钻探。（3）旋挖钻机。旋挖钻机具有钻孔深度大、效率高、适应性强等优点，适用于直径大于 300mm、深度不超过1000m 的钻孔。旋挖钻机主要由电动机、减速器、转盘、旋转油缸、推进油缸、液压管路和钻杆等组成，适用于煤层掘进中的支护钻孔和爆破孔钻探。在选择钻探机具时，需要根据钻孔的直径、深度、地质条件和作业环境等因素进行选择，并结合实际情况进行调整和优化。此外，还需要注意机具的维护保养和操作技能培训，以确保钻探机具的正常运行和作业安全。2.3.2钻头的选择在煤矿掘进过程中，中深孔爆破技术中钻头的选择对于爆破效果和安全性都有着重要的影响，其中常见的考虑因素包括：（1）爆破目标。钻头的选择应根据具体的爆破目标来确定。例如，如果需要将岩石或煤层炸碎并形成块状物，则应选择具有较高破碎能力和耐磨损性的钻头。（2）地质条件。地质条件包括煤层或岩石的结构、硬度、厚度、断层和裂隙等情况。需选择适合当前地质条件的钻头，以确保钻孔的顺利进行和爆破效果的实现。（3）钻孔直径和深度。钻头的选择还应与钻孔直径和深度相匹配。一般来说，钻孔直径越大，钻头的直径和尺寸就应越大，以确保稳定和安全性。（4）爆破设计。钻头的选择还应根据具体的爆破设计方案进行确定。根据爆破参数和要求，选择合适的钻扬毅等：浅析煤矿掘进过程中的中深孔爆破技术113冶金与材料第 44 卷头以实现预期的爆破效果。（5）经济性。需要根据钻头的性能和寿命等因素进行综合考虑，以选择性价比高的钻头。在实际操作中，选择钻头需要结合以上因素进行综合考虑，并根据具体情况进行调整和优化。同时，需要遵守煤矿安全规定和爆破操作规程，确保钻头的选择符合安全要求和爆破设计的需要咱4暂。2.4装药充填在实际操作中，装药充填需要结合以下因素进行综合考虑，并根据具体情况进行调整和优化。同时，需要遵守煤矿安全规定和爆破操作规程，确保装药充填符合安全要求和爆破设计的需要。常见的考虑因素有装药方式。装药方式包括顶装、底装、中段装等多种方式。需要根据具体情况选择合适的装药方式，以实现预期的爆破效果。装药量。装药量应根据爆破目标和设计要求来确定，一般来说，装药量越大，爆破效果也会越好。但同时也需要考虑装药量与安全性之间的平衡。其次是装药密度。装药密度指单位长度或单位体积内的药量。需要选择适当的装药密度以确保爆破效果和安全性。同时还有装药形式，其包括颗粒状、液态、胶体等多种形式。需要根据具体情况选择合适的装药形式，以实现预期的爆破效果。另外，装药质量是影响爆破效果的重要因素之一。需要选择质量可靠、稳定的装药材料，并严格按照操作规程进行充填和压实。2.5爆破引爆2.5.1电雷管引爆中深孔爆破技术中，电雷管引爆是一种常见的引爆方式。电雷管由导线、起爆药、保险丝等组成，通过电信号将能量传递到雷管内的起爆药，引爆装药实现爆破。以下是电雷管引爆电路的基本原理：需要一个电源，将电能输入到电路中需要一个控制开关，使电路中的电流可以控制流通或断开。需要一根电缆，将电路中的电流从电源传输到电雷管。电缆需要与电雷管连接，以将电能传输到雷管。在进行电雷管引爆操作时，需要遵循以下步骤：检查电缆、电雷管和其他配套设备是否符合要求，并检查是否有短路、断路等故障。连接电缆和电雷管，并确保连接牢靠。将电雷管放置到装药孔中对准装药，然后将装药密实。连接电缆到电源和控制开关上，并确保连接正确。操作控制开关，发送信号到电雷管，引爆装药。在进行电雷管引爆操作时，需要严格遵守煤矿安全规定和爆破操作规程，确保引爆操作符合安全要求并能够实现预期的爆破效果。同时，需要由专业人员进行操作，并采取必要的防护措施和安全措施，以确保人员和设备的安全。2.5.2配电器引爆配电器引爆是中深孔爆破技术的一种引爆方式。配电器是一种用于集中控制多个电雷管引爆的设备，通过它可以实现多点同时或依次引爆，提高爆破效果和作业效率。以下是配电器引爆的基本原理：配电器通常由一个主控制器和多个分支控制器组成。主控制器用于接收外部触发信号，并将信号传输到相应的分支控制器。分支控制器则控制着各自连接的电雷管引爆。在进行配电器引爆操作时，需要遵循以下步骤：检查配电器及相关设备是否正常工作，确保没有故障和损坏。连接电缆和电雷管到配电器上，确保连接牢靠。设置引爆方案，即规定每个电雷管的引爆时间和顺序。根据引爆方案，在主控制器上设置相应的引爆参数。操作主控制器，发送触发信号到分支控制器，控制电雷管引爆。2.6爆后处理（1）安全检查。在爆破操作完成后，需对矿井和爆破区域进行安全检查。检查是否有未引爆的雷管或装药，确保没有留下任何危险物品。同时，检查矿井通风系统和其他关键设备是否正常运行，防止发生二次事故。（2）清理爆破区域。将爆破区域内的碎石、岩屑和煤尘等杂物进行清理。这些杂物可能会妨碍矿井设备的正常运行，并增加事故风险。（3）修复矿井设备。如果爆破操作导致矿井设备受损或失效，需要进行维修和修复工作。确保设备能够正常运行，以保证煤矿的持续生产。（4）检查通风系统。爆破操作可能会影响矿井的通风系统，导致煤尘积聚或气流不畅。因此，需要检查通风系统是否正常工作，并采取必要的措施保持良好的通风条件。（5）安全记录和报告。对爆破操作进行详细记录，并及时上报相关部门。这些记录和报告可以用于事故分析和安全改进，以提高矿井的安全性。3结语总之，中深孔爆破技术是一种高效、低成本、安全可靠的煤矿掘进技术，已经被广泛应用于现代煤矿掘进生产中。煤炭产业是国家重要的经济支柱，与相关产业形成了广泛的产业链。中深孔爆破技术的应用可以提高煤炭开采效率，降低成本，促进煤炭产业的发展。同时，煤矿掘进过程中的技术创新也将带动相关行业的技术进步和产业升级，推动经济的快速发展。参考文献1 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