光面爆破技術在不穩固采準巷道中的應用探討

呂波+郝寧剛

摘要：在不穩固采準巷道的施工過程中，通常會碰到礫石層、淤泥層和斷層破碎帶等特殊性地質狀況，如果對這些特殊性地質處理的不恰當，就有可能會導致地質災害的發生，給生產建設甚至施工者的生命財產帶來損失。因此，在巷道的掘進過程中，必須采取科學的、先進的方法進行施工作業，并且要安排專業技術人員參與施工。 采用光面爆破掘進技術，能夠在一定程度上減小對周圍巖石的擾動，從而確保圍巖的完整性和穩定性，保障鐵礦的生產安全。

關鍵詞：光面爆破 不穩固巷道 鐵礦 施工方法

引言

在鐵礦的開采過程中，通常都是采用平巷掘進法，現階段的平巷掘進主要使用鑿巖爆破法進行施工。但是，在施工中可能會遇到不同的地質條件，因此需要不斷改革傳統的鑿巖爆破法，使之適應不同的地質施工條件。本文簡要介紹了光面爆破技術的基本原理以及參數設計，闡述了不穩固巖層對施工作業困難造成的危害，并且對全斷面炮孔布置、光面爆破技術要求以及施工注意事項等進行了探討。

一、光面爆破技術的基本原理及參數設計

在鐵礦巷道開挖中，光面爆破是一種經常應用的技術，這種技術比較成熟，主要是利用光面爆破原理，針對不同類別的圍巖選擇合理的爆破參數進行爆破，在實踐的過程中，要根據實際情況不斷優化爆破參數，使光面爆破取得更好的效果。在具體的爆破過程中，應該通過合理選擇周邊孔的爆破參數和優化試驗，使爆破后留下半邊炮孔，巖石層沿著炮孔連線爆落，巷道洞壁的平整度比較好，能夠在一定程度上使超挖減少，同時把爆破對圍巖的破壞程度降至最低。制約爆破效果的主要因素以下幾種，一是周邊孔線的裝藥密度即P值，二是周邊孔間距即E值，三是最小抵抗線即W值。其中，周邊孔密集系數即K值等于E/W，通常K值范圍應該在0.6至0.9之間，一般取0.8左右即可，在相同的條件下，K值越小巖體越能精確地沿炮孔連線爆裂開來，但是鉆孔的工作量比較大，如果鉆孔量不增大就需要使W值增加，但是，往往又受裝藥量的制約而導致沖炮的情況發生，如果K值過大，那么各個炮孔就只能起獨立的作用，這樣就會造成兩個炮孔間出現洞壁欠挖的情況，而如果再進一步增加裝藥量的話，就會增加對圍巖的破壞程度，使炮孔附近的洞壁過量超挖，損害巷道洞壁的成形結果。從上述分析我們可以發現，爆破參數是否合理是光面爆破成功與否的主要影響因素。

二、不穩固巖層對巷道施工產生的危害分析

（一）不穩固巖層的主要特征分析

在鐵礦巷道的開挖過程中，不穩固巖層主要有以下幾項特征，一是巖體松軟，二是巖體破碎，三是巖體的承載力低。在施工過程中，不穩固巖層會給巷道開挖帶來一定的危害，可能會導致巖體擠壓變形，或者出現片幫以及流體狀等不同情況。

（二）不穩固巖層的基本分類情況

不穩固巖層具有不同的結構類別，其物理力學性質也各不相同，一般可以分為以下幾個類別：一是中等穩固巖層，這種巖層的節理裂隙發育不佳，整體強度比較低，因此在開挖之后的一段時間內，通常會有一段比較穩定的時期，過一段時間后，往往就會出現冒頂和片幫等情況。二是破碎的巖層，這種巖層的單體強度較高，但是整體比較容易破碎，開挖后始終處于一種不穩定的狀態。三是流沙和礫石巖層，這種巖層主要是由松散的砂石堆積而成，因此穩固性更低。四是淤泥和砂質粘土等非常軟弱的巖層，這種巖體通常是由松散物體膠凝而成，因此穩固性也很低。五是風化巖層，這種巖層在裸露之后，往往容易因遭到長期的風蝕和水蝕，而對其穩固性產生破壞。

（三）不穩固巖層對巷道施工的主要危害分析

在巷道的掘進過程中，在穿過不穩固巖層的時候，砌體邊墻可能會擠入巷道的中間，這種情況下，砌體邊墻以及拱頂就會出現一定程度的裂紋，嚴重時甚至會出現垮塌現象，巷道的底板也會進一步出現底鼓現象，造成鐵道發生變形甚至拉斷等問題，從而使機車跳道，并且出現巷道積水等情況，給鐵礦的安全生產帶來很多問題。

三、全斷面炮孔布置研究

（一） Ⅲ類圍巖炮孔布置

設計孔深為3米，掏槽空孔的孔徑為ф52毫米，周邊孔的孔徑為ф42毫米，其余孔的孔徑為ф32毫米，其中掏槽空孔為1個，掏槽孔為10個，輔助孔為26個，底孔為5個，周邊光面爆破孔為22個，總計炮孔為64個，掏槽空孔比其它炮孔長20厘米。

裝藥結構：全斷面使用乳化炸藥爆破，其中掏槽孔、輔助孔連續裝藥；周邊光爆孔間隔裝藥，導爆索連結，以竹片扎緊，加工成藥串。周邊光爆孔藥卷直徑為ф25毫米，起爆藥卷直徑為ф32毫米，其余炮孔藥卷直徑也為ф32毫米。

起爆網絡：各炮孔采用非電毫秒雷管微差順序起爆，分1、3、5、7、9共五段，反向起爆，一次性并聯集束，由火雷管引爆各段炮孔。

炮孔堵塞：所有炮孔均用普通粘土堵塞，堵塞長度為30至35厘米。

（二）Ⅳ類圍巖炮孔布置

設計孔深為2.5米，周邊孔的孔徑為ф42毫米，其余孔的孔徑為ф32毫米，其中掏槽孔為6個，輔助孔為25個，底孔為4個，周邊光面爆破孔為29個，總計炮孔為64個。

裝藥結構：全斷面使用乳化炸藥爆破，其中掏槽孔、輔助孔連續裝藥；周邊光爆孔間隔裝藥，導爆索連結，以竹片扎緊，加工成藥串。周邊光爆孔藥卷直徑為ф25毫米，起爆藥卷直徑為ф32毫米，其余炮孔藥卷直徑也為ф32毫米。

起爆網絡：各炮孔采用非電毫秒雷管微差順序起爆，分1、3、5、7共四段，反向起爆，一次性并聯集束，由火雷管引爆各段炮孔。

炮孔堵塞：所有炮孔均用普通粘土堵塞，堵塞長度為30至35厘米。

四、光面爆破技術要求以及施工注意事項分析

任一周邊孔裝藥量所引起的爆破裂隙伸入到巖體的破壞帶不應超過周邊孔爆破產生的破壞帶，因而光面爆破孔應盡量采用低爆速炸藥，并嚴格控制其裝藥量。周邊孔的裝藥不偶合系數一定要達到不小于1.5的要求。由于周邊孔裝藥量小，必須采用導爆索實行間隔不偶合裝藥，因而周邊孔藥串必須精心加工，綁扎牢固。每循環開挖必須測定隧洞中線、腰線及開挖輪廓線，周邊孔必須沿輪廓線開孔，控制孔位偏差不大于5厘米。周邊孔為3%孔深的傾斜角度向外放射，孔底誤差范圍不超過10厘米，每米炮孔長度誤差范圍不超過5厘米，并應保證炮孔平行度。各炮孔必須用炮泥堵塞，堵塞長度≮30厘米，并緊靠藥卷。做好爆破原始記錄和爆破效果分析記錄，檢查原因，不斷完善。endprint