光面爆破在煤礦掘進巷道中的應(yīng)用

摘 要：光面爆破是一種人為控制爆破技術(shù)，其對于煤礦巷道掘進起著十分重要的作用。在實際中光面爆破的應(yīng)用范圍十分廣泛，一方面促進了施工效率的提升，另一方面也可以按照最佳的標準來控制施工質(zhì)量。就目前而言，在煤礦巷道掘進中，光面爆破是十分常見的爆破技術(shù)，其最顯著的特點就是在爆破過程中，周邊眼會同時起爆以形成平整輪廓面。對此，下面結(jié)合煤礦的具體情況，就光面爆破在掘進巷道中的應(yīng)用展開分析。

關(guān)鍵詞：煤礦；光面爆破；掘進；巷道；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.063

0 前言

近年來，伴隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，越來越多的新型技術(shù)被應(yīng)用在煤礦巷道掘進中。目前，光面爆破在煤礦掘進巷道中具有很高的地位，其不僅可以確保施工的質(zhì)量，同時還能最大限度的提升其施工效率，有利于煤礦掘進效率的提升。對于巷道長期受礦壓的情況，通過光面爆破技術(shù)可以獲得極佳的效果，保證巷道掘進的有序進行。

1 光面爆破技術(shù)的概述

1.1 光面爆破的原理

對于光面爆破，其實質(zhì)是沿著開挖輪廓線進行間距小的平行炮眼布置，其應(yīng)用特殊的裝藥結(jié)構(gòu)，在光面炮眼中采取不耦合裝藥，并對光爆參數(shù)進行合理的設(shè)置，最后同時起爆。在起爆過程中，會沿著炮眼的中心連成線破裂成平整的光面。如在巷道掘進設(shè)計斷面的輪廓線上，設(shè)置周密的周邊孔，降低藥包直徑，利用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)及低密度、低爆數(shù)炸藥，對爆炸能量進行控制，降低爆炸能量對巖石的應(yīng)力波強度，防止在炮孔周圍出現(xiàn)壓碎區(qū)，要將爆破作用集中在爆落的一側(cè)巖體上，降低對原巖體的破壞效果。由于在光面爆破中，采用的是不耦合裝藥，在爆轟藥包后，會極大的降低炮眼壁上的壓力，這種情況下藥包的爆破作用相當于準靜壓作用，低于巖石動抗壓強度，不會在炮眼壁上形成壓碎破壞。

1.2 光面爆破的特點

對于光面爆破，其特點主要表現(xiàn)在：（1）爆破后成型規(guī)整，與設(shè)計輪廓相符合，在相對松軟的巖層中，更是可以將光面爆破的效果顯示出來；（2）實施光面爆破后，可以在很大程度上減少巷道的超挖量，有利于施工質(zhì)量、施工進度的提升，同時還可以最大限度的減少混凝土襯砌澆筑量；（3）光面爆破對于圍巖的破壞比較小，一般情況下，實施光面爆破后，圍巖松弛帶范圍是常規(guī)爆破的1/3，極大的提升了圍巖的穩(wěn)定性。在完整巖體中，光面爆破的特點會十分顯著，其可以最大限度的確保巖體完整性，提升了安全性。同時在松軟巖石中，特別是一些構(gòu)造發(fā)育巖體、不均質(zhì)巖體中，光面爆破依然可以發(fā)揮十分良好的作用。

在光面爆破中，巷道成型比較規(guī)整，可以極大的消除凸凹處的集中應(yīng)力，確保了圍巖本身的強度，提升了圍巖承載力，為錨噴支護提供了保障。同時光爆會極大的減少掘進超挖量，減少了材料損耗，降低了施工成本，提升了巷道掘進速度。此外，光面爆破可以有效的消除圍巖的凸凹不平，緩解了瓦斯聚集現(xiàn)象，降低了通風(fēng)阻力，為安全生產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。

2 影響爆破質(zhì)量的因素分析

2.1 掏槽效果

在煤礦掘進爆破過程中，其顯著特點就是只有一個爆破自由面，爆破條件比較困難，所以掏槽眼布置是十分重要的。對于掏槽眼，其首要作用是在工作面上，將相應(yīng)的巖石破碎并拋出，在自由面基礎(chǔ)上崩出另一個自由面，為其他的爆破創(chuàng)建相應(yīng)的條件。掏槽效果將會對于循環(huán)進尺帶來很大的影響，而影響掏槽效果的因素則有很多，如掏槽眼形式、炮眼深度、炮眼直徑、炮眼數(shù)量、炮眼裝藥量、起爆順序等。此外，空眼也是影響掏槽效果的關(guān)鍵因素，其不僅可以當做是裝藥炮眼爆破的輔助自由面，同時還可以看做是破碎體的補償空間，只有保證空眼與裝藥量的距離適宜，才可以保證爆破作用產(chǎn)生破碎體可以從槽腔中完全拋出，獲得好的掏槽效果。

2.2 光爆層厚度

對于光爆層，其主要是指部分開挖過程中，由周邊眼所爆落的一層巖石，其厚度是周邊眼的最小抵抗線，會對光面爆破效果及石碴塊度帶來直接的影響，光爆層過厚、過薄都不利于光面爆破活動的開展。在實際中，應(yīng)該結(jié)合巷道巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等對光面厚度進行調(diào)整，巖石堅韌時，其厚度可以控制為500-600mm，巖石比較軟時，可以將其厚度控制在900-1000mm。

2.3 裝藥量

在光面爆破中，周邊眼的裝藥量應(yīng)該做到剛好大于巖石抗拉強度，又不會對圍巖造成破壞。在實際操作中，為了確保炸藥沿炮眼均勻的分布起來，一般會應(yīng)用小直徑卷連續(xù)、間隔裝藥結(jié)構(gòu)。光爆層單獨爆落時，周邊眼的裝藥集中度控制在0.1-0.2kg/m；全斷面一次起爆時，為了最大限度的減少殘眼，可以適當?shù)脑黾有┭b藥量，將其控制在0.2-0.3kg/m。在具體的施工中，應(yīng)該對周邊眼裝藥量進行嚴格的控制，同時要隨著巖石的變化而做出調(diào)整。

3 煤礦光面爆破應(yīng)用實例

3.1 煤礦概述

該煤礦某水平三西石門，掘進方位310°，全長為300m，石門3‰上坡實施掘進，凈斷面5.5㎡，裸體巷道。巷道穿越的巖層包括細粉砂巖、泥巖、砂巖，巖石硬度系數(shù)為=4-8。

3.2 光面爆破

在該煤礦石門鉆孔中，采用YT-24氣腿式鑿巖鉆機，其孔徑為φ40-42mm，周邊眼、水溝眼、底眼直徑均為φ42mm，輔助眼、掏槽眼直徑為φ40mm。結(jié)合現(xiàn)場情況，選用φ35mm×200mm乳化炸藥。在施工過程中，采用了平行直眼微傾角掏槽、楔形掏槽，并中間加空眼的形式，其中巖性比較硬時應(yīng)用直眼微傾角掏槽，主要是將工作面與掏槽眼的水平夾角控制到75-84°，同排兩槽眼眼口間距設(shè)置為0.6-1.0m，底眼間距設(shè)置為400-600mm，要控制掏槽眼比輔助眼深200mm，而中間空眼比掏槽眼深200mm。在巖性比較軟時，應(yīng)用楔形掏槽，這樣就可以保證掘進的有序進行。本次施工中，結(jié)合石門圍巖的性質(zhì)，斷面尺寸、形狀，確定空眼、掏槽眼、輔助眼、周邊眼、底眼、水溝眼的個數(shù)分別是1、6、7、13、5、1，一共33個炮眼。在進行跑眼布置時，空眼應(yīng)處于巷道中間點偏下位置；掏槽眼的間距要控制在600-800mm；輔助眼的間距要控制在600mm；周邊眼間距分別控制在400-500mm；底眼的間距控制在500-600mm。

在本工程中，實施光面爆破后，獲得了良好的效果，主要表現(xiàn)在：（1）開挖斷面規(guī)則，輪廓整齊，平均超挖量低于50mm，最大超挖量小于100mm；（2）掘進效率高，掘進速度為130m/M，顯著優(yōu)于類似巷道掘進的90m/M；（3）爆破后圍巖穩(wěn)定好，基本無剝落，爆破震動影響小；（4）爆破石碴塊度均勻，且低于200mm，碴堆集中。

4 總結(jié)

綜上所述，光面爆破技術(shù)具有對圍巖破壞強度低，提升半煤巖巷道穩(wěn)定性，確保施工安全，降低巷道維修強度等優(yōu)勢，并且通過光面爆破技術(shù)形成的巷道十分規(guī)整，能降低巷道通風(fēng)阻力，確保了巷道的安全性，因此，在煤礦巷道掘進中，要結(jié)合具體的情況，合理的應(yīng)用光面爆破技術(shù)，從而最大限度的提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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作者簡介：姚華強（1985-），男，福建永春人，本科，工程師，研究方向：光面爆破掘進技術(shù)。