中硬巖巷道中光面爆破技術的應用與效果

摘 要：光面爆破技術是一種新型的爆破方式，它可以精準測量爆破點位置的巷道結構強度，并結合相關技術參數，設置具體爆破方案。所以，采用光面爆破技術的巷道，其爆破效果和施工效果都非常好。中硬巖巷道在掘進過程中，很容易遇到障礙物，所以為順利完成施工，必須采用光面爆破技術，將硬巖層炸開，清除巖石碎屑，繼續掘進。由此可見，光面爆破技術的應用價值很高，不僅能夠解決中硬巖巷道掘進施工的困難問題，還能有效降低施工危險系數。基于此，本文將結合中硬巖巷道掘進施工的常見問題，深度解析光面爆破技術在掘進施工中的應用重點和難點。

關鍵詞：中硬巖巷道；中光面；爆破技術；應用與效果；

文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-07-00-02

掘進是開挖巷道的主要手段和方式，在以往巷道挖掘施工中，因為技術力量有限，所以挖掘效果并不好，機械設備只能作用于相對軟性、結構強度低的巖石層，很難破壞中硬巖石層。爆破技術的發明和使用，將巷道掘進施工空間進一步加大，無論是軟巖巷道，還是中硬巖巷道，光面爆破技術都可以在不損害巷道主體結構的情況下，有計劃、有安排的炸開巖石層，幫助施工團隊順利施工。

一、光面爆破技術特性分析

（一）理論概述

光面爆破是一種控制巖體開挖輪廓的爆破技術，是通過一系列措施對開挖工程周邊部位實行正確的鉆孔和爆破，并使周邊眼最后起爆的爆破技術。

（二）光面爆破技術發展歷程

1950年，瑞典施工領域首先引用了光面爆破技術，由預裂技術引申而來的光面爆破技術，其施工方法和組織形態大體相同，但是在施工細節上，光面爆破的參數定位、爆破威力測算更為精準、安全。約在1950年發源于瑞典，1952年在加拿大首次應用；預裂爆破由光面爆破演變而來。從整個爆破技術來分，它們均屬于光面爆破技術。

二、中硬巖巷道光面爆破技術

由于光面爆破技術在不同中硬巖巷道中的應用方法、參數測定方式不同，為此，本文將結合工程實例，從實地測量出發，分析中硬巖巷道光面爆破技術的相關問題和理論內容。

（一）工程概況

本文選擇以泥巖、石灰巖11#的鐵礦中硬巖巷道為研究對象，該巷道周圍巖層的堅硬石塊非常多、且縫隙發育完全，石塊碎屑被巖石層積壓，其密實度相當高。在含泥層，石塊的致密性相對降低，巖石層多以黃鐵礦為主。巷道位于地表下3-6米深，斷面在掘進過程中已發生破損，但破損現象并不嚴重。

（二）中硬巖巷道相關計量參數

通過精密測量，得出以下結論：該巷道巖層走向為20°、傾角8°，容量為3231Kg/m3，比重約2262Kg/m3。抗拉強度3.235Mpa，孔隙率4.23%，彈性模量23.23Gpa，變形模量21.54Gpa，單軸抗壓強96.45Mpa，泊松比0.235。由上文參數數據可知，該巷道中硬巖層的掘進施工情況并不理想，有中粗細粒砂石組合而成的巖石層密閉性很高，要采用強硬開挖或傳統爆破方式，其結構安全性極易受損，造成人員傷亡。為此，光面爆破技術變成了唯一的施工途徑，只有在精密測量鉆孔、鉆眼、巖石層結構強度的基礎上，才能順利完成掘進施工。

（三）技術應用細則

1、掏槽爆破

為不影響主體掘進施工方案，施工者先要進行掏槽爆破施工，根據炮眼的爆破質量，設計掏槽，如果炮眼深度在3m以下，則掏槽深度不得超過2.4m，測算依據是，炮眼和掏槽的深度對應值為74.53%。確定掏槽深度之后，施工者還應槽腔中心部位設置兩個與其深度相當的直眼，以與掏槽形成關聯性穩定結構，以進一步穩定掏槽結構。在直眼、槽眼處布設雷管，并設計雷管接線，讓它們能夠同步起爆。

2、裝藥結構

在中硬巖層中設置特殊的裝藥結構，一方面可以緩沖爆破產生的多余壓力和破壞力，一方面約束挖掘結構的延展能力，防止超挖、欠挖現象的發生。首先，設置在爆破位置結構上方設置水墊層，將炸藥藥卷放在水墊層上部，在下部設置阻力隔離層，其次，裝藥過程中，施工人員應將雷管、炸藥藥卷等爆破要素放在與結構連接緊密的巖石層部位，并采用連續設計，在不同炸藥布設位置選擇不同藥量，大體數量為4-8個；再次，各炮眼應相互連接，并設置防止反向起爆的裝置，如裝置未設計施工完全，則施工者應延后裝藥期限，務必在裝置設計完成之后，再裝填炸藥；最后，炸藥應進行嚴格質量審查，在裝填前和過程中都要進行妥善保護，如保持炸藥外包裝干燥、完整，在裝藥時清除炸藥周邊的碎石、泥水等。

3、爆破網絡設計

光面爆破技術對中硬巖巷道的斷面爆破效果良好，在設計爆破網絡時，設計者必須根據巖層的結構變化、具體爆破方案、掘進施工計劃等內容，設計起爆網絡。一般情況下，爆破連網順序為：掏槽、槽眼、直眼、炮眼、雷管分段。由此可見，在爆破施工過程中，起爆網絡起到了引導作用，將爆炸點引入炸藥導管，在精密測算的情況下，損毀中硬巖層結構。除確定起爆網絡連接順序之外，起爆者還應保持各網絡點的水平位置、方向在統一平臺中，不能相互交錯。以防止起爆斷點。

三、光面爆破技術的應用效果分析

（一）結構參數對比

因為中硬巖巷道在掘進過程中，其結構設計參量的施工準度要求非常高，無論是爆破前還是爆破后，其巖石層走向、密實度和穩定結構都不能被破壞。經過精密測算，光面爆破技術能使巷道成形規整，尺寸達到設計要求，并能精準炸毀需要施工掘進的巖石層。由此可見，光面爆破技術參數設計的合理使用，可以最大限度的減少超挖量、巖石裝運量、欠挖量等人工施工任務，并能在最短時間內，縮短施工工期。除能輕松解決“頑固性”障礙巖石層之外，光面爆破技術還能有效降低通風阻力、瓦斯聚集能力，保護施工人員的安全。

表1 實施前后中硬巖的結構數據對比

表2 循環參數實施前后的數據對比

（二）起爆能力傳導能力對比

1、施工前

一般情況下，光面爆破技術會采用大直徑掏槽炮孔和小直徑炮孔方式加深掏槽的直眼深度，其目的在于通過控制參數變化，確定爆破效果的波及范圍和影響范圍。

2、施工后

中深孔爆破是光面爆破技術的核心施工項目，它不僅可以簡化爆破操作的流程，還能最大限度降低雷管在起爆過程中的能量消耗。從起爆能力和傳導能量的角度看，中深孔爆破的行動力很強，并能在確定、規劃位置內，引燃爆點，以充分發揮炸藥的威力。這樣一來，不但施工人員可以精確控制孔深，還能通過調節孔徑、孔深大小，調節光面爆破技術的應用效果，進而確定中硬巖巷道的掘進計劃和方案。

3、效益對比

同樣以泥巖、石灰巖11#的鐵礦中硬巖巷道為例，預期投資成本為2.14億元，因為考慮到中硬巖層掘進難度大，需要設置多個輔助工程，所以在預算投資上又追加了32.23萬元。引入光面爆破技術之后，受技術優越性能影響，工程掘進速度、施工管理、輔助工程建設成本都大幅度降低了，初步計算，節約投資成本費用為103.23萬元。

四、結論

通過上文對中硬巖巷道中光面爆破技術與應用效果內容進行系統分析可知，無論是掘進施工工程，還是校對項目，其爆破原理大體相同，都是采用設爆破點的方式摧毀堅固的巖石層，提高掘進效率。但是，從應用效果上看，光面爆破技術的能動性更強，它能夠充分利用數據、工程參數、輔助結構等優勢，發揮爆破工作的優選和校準功能，并依照對巖石定向斷裂控制爆破原理和方法的研究，創建穩定的支護結構，最大限度提高爆破工程的精度和準度。

參考文獻：

[1]張小康.光面爆破技術在軟巖巷道掘進中的應用[J].山西焦煤科技，2007，11（11）：111-114

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