光面爆破技術在九里山礦的應用

張向磊 ZHANG Xiang-lei；趙永年 ZHAO Yong-nian；周新華 ZHOU Xin-hua

（河南能源化工集團九里山礦，焦作454150）

0 引言

光面爆破是在輪廓或挖掘邊上鉆一圈較密集的炮孔使其抵抗線大于孔距，爆破時沿炮孔聯線形成破裂帶而獲得較平整的破裂面。它是通過正確選擇爆破參數和合理的施工方法，達到爆后壁面平整規則、輪廓線符合設計要求的一種控制爆破技術。

1 光面爆破原理

光面爆破的實質是在巷道掘進設計斷面的輪廓線上布置間距較小、相互平行的炮眼。控制周邊眼的裝藥量，選用低密、低爆速的炸藥，采用不耦合裝藥，同時起爆，使炸藥的爆炸作用剛好產生炮眼連線上的貫穿裂縫，并沿周邊眼的連線將巖石崩落下來。裂縫的形成主要是應力波與爆炸氣體共同作用的結果。貫穿裂縫的形成是基于各裝藥爆炸所激起的應力波先在各炮眼壁上產生初始裂隙，然后在爆炸氣體作用下使之擴展貫穿，最終形成貫穿裂縫。

2 光面爆破技術在二水平軌道暗斜井的應用

2.1 二水平軌道暗斜井地質概況 二水平軌道暗斜井擔負二水平行人、運輸、通風等任務，巷道地面標高+91.39m。二水平軌道石門設計開口位置巷道頂板標高-215.629m，底板標高-219.419m，該巷道設計方向為N120°E。在二1煤層頂板細粒砂巖層中掘進，該層巖石裂隙較為發育，在掘進過程中會有少量頂板砂巖淋水，對掘進影響不大。

2.2 光面爆破設計原則 ①不耦合系數。不耦合系數是指炮孔直徑與藥包直徑的比值，選取的原則是使作用在孔壁上的壓力低于巖石的抗壓強度，而高于抗拉強度。實踐表明，不耦合系數的大小因炸藥和巖層性質不同，一般取1.5～2.5。②周邊眼間距。合適的周邊眼間距應使炮眼間形成貫穿裂縫，根據實踐經驗一般為炮眼直徑的10～20倍。③臨近系數和最小抵抗線。光面爆破炮眼的最小抵抗線過大，光爆層的巖石將得不到適當破碎；反之，則在反射波作用下，圍巖內將產生較多的裂隙，影響圍巖穩定。實踐中得知合適的抵抗線為眼距的1～1.3倍。④周邊眼起爆時差。模型試驗和實際爆破表明：周邊眼同時起爆時，貫穿裂縫平整；微差起爆次之；秒延期起爆最差。因此，在光面爆破中應盡可能減小周邊眼的起爆時差。

2.3 二水平軌道暗斜井光面爆破設計 目前本礦施工炮眼采用YT-28型氣腿式風鉆配合42mm一字型鉆頭，直徑為23mm乳化炸藥，毫秒延期電雷管起爆，延期時間不大于150ms，不耦合系數為1.8。炮眼深度1.7m，掏槽眼深度1.9m。周邊眼間距為400mm，光爆層厚度為500mm，根據以上設計原則，設計爆破圖表如圖1、表1、表2。

圖1

表1 下部爆破說明書

表2 上部爆破說明書

圖2 周邊眼裝藥結構示意圖

周邊眼采用空氣柱裝藥結構（見圖2），反向裝藥，每孔裝藥0.2kg，藥卷后緊跟一卷水炮泥起到阻擋沖擊波作用，減少殘眼長度，提高炮眼利用率，孔口封泥長度不小于300mm，中間留設空氣柱。周邊眼同時起爆，總延期時間不超過150ms。

3 光面爆破施工要點

①實行“定人、定位、定機、定質、定量”的五崗位責任制，分區按順序鉆孔。不鉆殘孔、不鉆石縫、不鉆軟夾層、不鉆破碎帶的四不鉆制度。②嚴格控制周邊眼間距及最小抵抗線厚度，并使周邊眼盡可能打在輪廓線上。③在鉆桿上做好標記，確保周邊眼“準、直、平、齊”，要利用長鉆桿、導向棍控制鉆眼角度及錯臺。④鉆眼完成后，應按炮眼布置圖進行檢查并作好記錄，有不符合要求的炮眼應重鉆，經檢查合格后才能裝藥爆破。⑤裝藥前應將炮孔內泥漿、石屑吹洗干凈，已裝藥的炮孔及時用炮泥堵塞，周邊眼堵塞長度不小于300mm。

4 應用效果

4.1 光爆效果 ①光爆眼痕率統計。二水平軌道暗斜井光爆眼痕率統計：最大為76%，最小為64%，平均69.5%，超挖率不大于5%。采用光面爆破法后，巷道毛斷面輪廓均不超過設計150mm，多數都在50-100mm之間，淋水較小的地方眼痕率平均達到70%以上。②減少出矸量。實行光面爆破超挖量僅為5%左右，每米少出矸6車左右。③減少支護材料消耗，降低支護成本。④減少出矸時間。⑤提高圍巖自承能力。巖面平整，炮震裂隙小，應力集中小，圍巖整體性好。光面爆破技術和錨噴技術的結合，進一步增強了錨噴支護的作用，特別是在松軟巖層中更能顯示這一特點。

表3 二水平軌道暗斜井光爆率統計表

4.2 經濟效益分析 ①節約材料費。②節約矸石的提升和運輸費用。③節省時間。由于光面爆破爆破效果好，節省了爆破時間；光爆巷道成型規整，初期支護時間縮短20min。④安全效益。由于光面爆破技術減少對圍巖的破壞，減少了聾矸危巖，安全系數大幅度提高。

5 結語

光面爆破技術通過在本礦二水平軌道暗斜井的應用，取得了良好的爆破效果，值得進一步推廣應用。

[1]劉先平,宋占友.光面爆破理論的具體應用[J].內蒙古煤炭經濟,2002(06).

[2]王明珍.影響光面爆破的因素[J].價值工程,2010(21).

[3]唐序武.淺談巷道光面爆破施工技術[J].中小企業管理與科技(上旬刊),2009(09).