摘要：在矿井生产过程中，巷道掘进是非常重要的施工项目，与矿井高校生产有直接关系。随着高度集约化、高产高效大型矿井的不断增多，坚硬岩石巷道快速掘进技术越来越成为影响矿井进一步发展的重要因素。对于深井硬岩巷道的掘进，过去主要采用深孔爆破，其工程复杂、工作环境差、效率较低；而采用掘进机破岩，又有成本高，对岩石强度的适应性差的缺点。巷道快速掘进后顶板的及时支护情况、巷道的通风情况以及爆破的安全措施等管理也是一项难题，需要对其中关键环节进行深入研究。
关键词：井下岩巷；快速掘进；安全管理
引言
当前，掘进技术是煤矿开采过程当中应用最为普遍的技术，快速掘进技术的实现在整个煤矿施工质量的稳定提升中发挥着重要的作用。
1煤矿岩巷快速掘进的影响因素
1.1地质构造
地质构造对煤矿生产的影响很大，地质构造存在的大量褶皱、断层或火成岩侵入体等因素不但让采煤条件复杂化。而且也严重影响煤矿巷道掘进速度，在矿井中，工作面煤岩硬度，围岩节理现状，褶区构造、顶板与底板的稳定性，掘进面涌水量以及瓦斯量等一切因素，这都会影响煤矿巷道掘进速度。
1.2工艺落后
煤矿在采煤过程中的施工工艺受掘金设备落后影响比较大，掘金设备落后很容易造成一些新型支护工艺不能充分利用，目前，在我国的大多数煤矿企业，支护工艺往往采用新型复合支护形式或者大断面U型棚支护，这种工艺的优点是支护强度相对强、巷道断面大，有利于行人、通风、运输以及安装。但缺点也明显，大断面使支护难度加大，给施工造成困难，施工经验以及技术管理不到位，特别是在“三软煤层”锚网支护方面经验缺失，这些因素严重影响巷道掘进施工进度。
2工作面概况
某矿163下06胶顺一段井下位置位于十八采区以东，十六采区西部，163下06胶顺联络巷开口于停掘位置，163下06胶顺一段南端与十八采3:胶带巷贯通，掘进上方分别与十八采回风巷立交，立交岩柱为4.9m0掘进层位为3下煤层及顶板岩石。该巷道主要布置在顶板岩层的中粒砂岩层，岩层坚固性系数f=6.1~7.5，属坚硬性岩层巷道。另外，由于巷道掘进距离长，在快速掘进过程中还需要考虑断层构造、爆破扰动等对巷道围岩稳定性的影响。
3聚能爆破技术
岩巷的快速掘进概括讲就是“爆的进去，运的出来”，对于硬岩掘进的第一步就是爆破破岩。爆破前期的准备工作至关重要，需要了解岩石的性质、岩层围岩的应力、炸药的效果等一系列因素。前期准备工作的好坏对于破岩后的运输与支护有很大的影响，因此，对于深井硬岩的爆破要进行合理设计。
3.1多向聚能装置
将爆破炸药的药卷放入多向聚能爆破装置之中，可利用该装置具有聚能穴的特点，炸药爆炸时产生的能量会沿着聚能穴方向积聚，当能量积聚到一定的程度时，积聚的能量会形成高速射流，使得聚能穴周围的岩石孔壁受到能量的冲击，周边的岩石受到冲击作用会产生裂纹，而随着能量的不断加大，裂纹在爆生气体的作用下不断扩大，达到使岩石破碎的目的。多向聚能装置在采用掏槽眼或者辅助眼爆破时更能发挥出其优点，有利于提高炸药的利用率和加快巷道岩石的破碎程度。
3.2爆破原理
多向聚能爆破主要通过设计和制作具有聚能效应的药包，进行专门的射孔和切割的爆破方法。如图1所示，圆柱形药卷由于受到内壁具有v型凸起的塑料管的挤压作用变成聚能穴结构，由于聚能穴的聚能作用，爆炸能量首先在各个聚能穴汇聚以在炮眼孔壁上形成预先径向裂纹，随后爆炸冲击波涌入预先裂纹，使裂纹进一步发展，以提高爆炸效果。
C,D-帮锚杆作用的“矩形”区域；G一顶锚杆作用区域，H、工一底部帮锚杆作用区域；E,F-帮锚索、帮锚杆和顶锚杆联合作用的“大三角”区域
图2 顶帮连体支护作用区域示意图
由图2可知，A,B“小三角”区域为帮部加固效果最好区域，可以有效防止帮顶连接的角部区域的片帮；E区域锚索可以减少锚索钻孔破坏煤柱深部，又可使锚索深入直接顶上部提高顶板对煤体的拉拽作用，提高煤柱强度；F区域锚索可以加大帮部煤体支护和帮顶联合支护的范围，提高煤体的整体性。锚杆均选用20mmX2200mm左旋等强度全螺纹锚杆；顶部锚杆间排距为900mmX900mm，帮部锚杆间排距为900mmX900mm；锚索规格选用22mmX4500mm钢绞线锚索，断面间排距为1500mmX2700mm。当顶板向上为坚硬稳定中砂岩、细砂岩顶板时，顶板不再布置锚索。
4.2通风安全管理
163下06胶顺一段及联络巷掘进工作面正常掘进期间采用局部通风机压入式通风，最长供风距离约535m。在掘进过程中预先对瓦斯进行抽放，从而消减煤体瓦斯的浓度，降低了发生煤与瓦斯突出灾害的概率。16斗06胶顺一段及联络巷瓦斯提前预抽，共布置2625个预抽钻孔，钻孔孔径65mm，孔间距0.6~1.0m，孔深60~105m，封孔材料为聚氨酷，封孔长度8m，钻孔角度与煤层倾角一致，抽放负压194-195mm/Hg。
4.3爆破管理
岩巷掘进采用聚能爆破，爆破作业必须严格按照操作规程，必须使用毫秒延期电雷管，实现一次全断面爆破，将总延期时间控制在130ms之内。
图3 掘进迎头及后路扇形爆破却压图
4.4冲击地压管理
在巷道掘进到冲击危险区域时，采用“边监测边掘进，发现危险立即卸压”的冲击地压监测和防治措施。掘进期间随时注意煤炮(板炮)情况，进行“巷道掘进迎头及后路扇形循环爆破”卸压处理。迎头动压显现明显的情况。
掘进迎头布置3个爆破钻孔，后路两帮各布置2~3个爆破钻孔，迎头孔间距1.0m，后路钻孔间距10m，孔深度8.0m，孔径42mm，钻孔斜向上3°~50°中间钻孔垂直煤壁，两边钻孔斜向外30°布置，钻孔距离底板1.2~1.5m，如图3所示。先爆破后掘进，爆破一次掘进3m，循环进行，始终保持迎头5m左右卸压带。
4.5人员管理
在巷道掘进过程中，应当对操作人员进行培训，有证上岗，操作人员在施工时要严格按照规程，认真操作，及时对设备进行维护，保证巷道正常掘进。对于存在问题，一旦发现问题，及时分析解决，避免问题进一步扩大，造成严重事故。
结语
总之，煤矿企业的巷道掘进生产是一项复杂的系统工程，其掘进速度与矿区地质构造、掘进设备、施工工艺、施工组织管理以及员工的整体素质有关，煤矿企业要想提高巷道的掘进速度，必须不断对掘进设备进行革新、大力优化施工方法和施工工艺，同时加强劳动组织管理与施工组织管理，充分调动职工的工作热情，才能使岩巷的快速掘进水平不断推进，解决我国经济的快速增长对煤炭大力需求。
参考文献
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论文作者:黄治国,宋建林
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
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