淺談光面爆破技術在煤礦掘進中的應用

摘要：光面爆破是人為控制爆破的技術，目前這種技術已經非常成熟，并且應用廣泛，本文簡單介紹了光面爆破技術的特點、原理、優點、參數和爆破質量要求，并論述了光面爆破在應用中取得的效果。

關鍵詞：光面爆破技術 特點 原理 應用

中圖分類號：TD235.374文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1光面爆破技術

1.1光面爆破的特點

(1)爆破后成型規整，符合設計輪廓，特別在松軟巖層中更能顯示出光面爆破的作用。光面爆破后通常可在新形成的壁面上殘留清晰可見的半邊孔壁痕跡。

（2）光面爆破可以大大減少巷道的超挖量，提高施工質量，加快施工進度，節省大量的混凝土襯砌澆筑量。

（3）光面爆破對圍巖的破壞要輕微得多。根據聲波探測表明，采用光面爆破時，圍巖松弛帶的范圍只是常規爆破方法的1/3~1/2，從而提高了圍巖的穩定性，減少了支護工作量。

光面爆破的優點在完整巖體中十分明顯，可以直觀地感到爆破后的開挖面光潔平整，巖體完整，爆破裂隙不發育，給人以安全感。但是，在松軟的巖石中，特別是在一些不均質的巖體和構造發育的巖體中采用光面爆破在減輕圍巖的破壞，減少超挖以及避免產生冒頂等方面，仍起到很大作用。

1.2光面爆破的基本原理

光面爆破的實質是沿開挖輪廓線布置間距減小的平行炮眼，采用特殊的裝藥結構，在這些光面炮眼中進行減少藥量的不耦合裝藥，選擇合理的光爆參數，然后同時起爆。爆破時，沿這些炮眼的中心聯接線破裂成平整的光面。比如在巷道掘進設計斷面的輪廓線上布置加密的周邊孔，減小藥包直徑，減少裝藥量，配套采用不耦合裝藥結構，采用低密度和低爆速的炸藥，甚至專用的光面爆破炸藥（小直徑、低猛度、低爆速2000~3000m/s），以控制炸藥爆炸能量及其作用，降低爆炸沖擊波的峰值壓力，削弱它在巖石中引起的應力波強度，避免在炮孔周圍產生壓碎區，而使爆破作用集中到需要爆落的一側巖體上，減弱對原巖體的破壞作用。光面爆破時由于采用不耦合裝藥，藥包爆轟后，炮眼壁上的壓力顯著降低。此時藥包的爆破作用為準靜壓作用。當炮孔壓力值低于巖石動抗壓強度時，在炮眼壁上就不致造成“壓碎”破壞。

1.3光面爆破的優點

（1）由于光爆巷道成形規整，消除圍巖凸凹處的應力集中，最大限度地保持了圍巖自身強度，從而增加了圍巖自承能力，為錨噴支護提供了基礎。

（2）由于光爆大大地減少了掘進超挖量（一般普通爆破的超挖量為20%~30%，而光爆的超挖量只有4%~6%），因此可減少材料（如錨噴材料、炸藥）消耗，從而降低了成本，加快了掘進速度。

（3）光爆可有效地減少巖面的危巖，使井巷圍巖較為穩定，有利于施工和安全，同時減少了井巷的維修量，降低了井巷的失修率。

（4）光爆消除了圍巖的凸凹不平，從而減少了通風阻力和瓦斯聚集，有利于安全生產和通風工作。

1.4光面爆破參數

為獲得良好的光面效果，一般選用低密度、低爆速、低體積威力的炸藥，以減少炸藥爆轟波的破碎作用和延長爆炸氣體的膨脹作用時間，使爆破作用為準靜壓力作用；還應盡量使用光面爆破專用藥卷，以獲得預期的效果。

(1)炮孔間距。一般為炮孔直徑的10～20倍。在節理裂隙比較發育的巖石中應取小值，整體性好的巖石中應取大值。

(2)最小抵抗線。光爆炮眼中心到鄰近輔助炮孔中心的距離為最小抵抗線，一般應大于或等于光爆孔間距。

(3)炮眼臨近系數 在爆破能量一定的條件下，炮眼臨近系數m過大時，爆破后有可能在光面眼間的巖壁表面留下巖埂，造成欠挖；m值過小時，則會在新壁面造成超挖凹坑。實踐表明，當m=O.８～1.0 時，爆后的光面效果最好。

(4)線裝藥密度。線裝藥密度又叫裝藥集小度。它是指單位長度炮眼中的裝藥量(g/m)。為了控制裂隙的發育，以保持新壁面的完整穩固，

在保證沿炮孔中心線破裂的前提下，應盡可能少裝藥。一般線裝藥密度如下:軟巖為70～120 g／m，中硬巖為120～150 g／m，硬巖為150～250 g／m。

(5)起爆間隔時間。 實驗室爆破實驗研究結果表明，瞬發起爆的裂隙表面最平整， 毫秒延期起爆次之，秒延期起爆最差。瞬發起爆時，炮孔問貫通破裂較好，抑制了其他方向裂隙的發育，有利于減少炮孔周圍裂隙的產生，可形成平整的壁面。所以，在實施光面爆破時，間隔時間越短，壁面平整的效果越有保證。應盡可能減少周邊孔間的起爆時差，相鄰光面炮孔的起爆間隔時間不應大于100 ms。

1.5光面爆破質量要求

(1)眼痕率，硬巖不應小于80% ，中硬巖不應小于60%。

(2)軟巖中的巷道，周邊成形應符合設計輪廓。

(3)兩炮銜接臺階尺寸，眼深小于3m時，不得大于150 mm；眼深為5m時，不得大于250 mm。

(4)巖面不應有爆震裂縫。

(5)巷道周邊不應欠挖，同時要求平均線性超挖值小于200mm。

此外，巖石力學性質、地下硐室的深度、巖體的節理數和方向、節理面的粗糙度、地下水、炸藥性質等都不同程度影響光面爆破質量。

2光面爆破技術在我礦的應用

(1)光面爆破方法的選擇上，采用修邊光爆法和輪廓線光爆法相結合的方法。

(2)打眼及布置炮眼方面，在煤層和巖石周邊眼之間加一個空眼，打眼作到“準、齊、平、直”：“準”就是點眼要準，要精確，點眼位置符合設計要求，誤差不大于50 mm；“齊”就是輔助眼間距一致，周邊眼自上而下成一條直線；“平”就是除底眼外，所有炮眼保持在一個水平上，不得上仰或下俯；“直”就是炮眼角度與掘進方向垂直，不得左右擺動。

(3)裝藥結構上，掏槽眼、輔助眼和底眼采用連續裝藥結構；周邊眼采用單段空氣柱裝藥結構。

(4)藥卷的選擇上，選用爆速和密度都小的、細長的￠25×300mm乳化炸藥。

(5)控制周邊眼的裝藥量，每個周邊眼的裝藥量控制在0.1～0.15kg范圍內。

光面爆破技術首先在我礦井下16上層煤的1468上中巷開始試驗，成功后，逐步在我礦16上層煤半煤巖巷道、17層煤完整的石灰巖頂板巷道進行全面推廣應用。

3結語

光面爆破技術對圍巖強度破壞小，提高了半煤巖巷道的穩定性，有效的保證了施工安全，減少了巷道維修量，節省了巷道維修費用。巷道成型規整，減少了巷道的通風阻力。加快了巷道掘進速度，與錨噴相結合大幅度地降低了成本。因此說光面爆破技術在巷道掘進中具有廣闊的推廣應用前景。

參考文獻

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