光面爆破在礦山巷道掘進爆破施工中的應用

文/王東冬 攀鋼集團工程技術有限公司特種工程分公司 四川攀枝花 617000

現階段礦井光面爆破技術在巷道掘進中有極其重要的作用，這種技術不僅能夠保持保證巷道施工的質量水平，同時在一定程度上能夠提升掘進生產效率，有利于推進整個礦井的生產效率提升。

1、光面爆破概述

1.1 光面爆破的原理

對于光面爆破，其實質是沿著開挖輪廓線進行間距小的平行炮眼布置，其應用特殊的裝藥結構，在光面炮眼中采取不耦合裝藥，并對光爆參數進行合理的設置，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。如在巷道掘進設計斷面的輪廓線上，設置周密的周邊孔，降低藥包直徑，利用不耦合裝藥結構及低密度、低爆數炸藥，對爆炸能量進行控制，降低爆炸能量對巖石的應力波強度，防止在炮孔周圍出現壓碎區，要將爆破作用集中在爆落的一側巖體上，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，其特點主要表現在：首先，爆破后成型規整，與設計輪廓相符合，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；其次，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；最后，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爆破的1/3，極大的提升了圍巖的穩定性。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，特別是一些構造發育巖體、不均質巖體中，光面爆破依然可以發揮十分良好的作用。在光面爆破中，巷道成型比較規整，可以極大的消除凸凹處的集中應力，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，緩解了瓦斯聚集現象，降低了通風阻力，為安全生產打下了良好的基礎。

2、影響因素分析

2.1 掏槽效果

在礦井巷道的掘進爆破過程中，關于掏槽眼的布置在一定程度上決定了整體爆破效果。在工作面上，需要保證巖石能夠有效破碎并排出，自由面上須保證能崩出另一自由面，其他的條件應當根據現場實際情況進行設定。掏槽效果在一定程度上會影響巷道的進尺量，而進尺量的影響因素較多，一般受炮眼的深度、數量、直徑、爆破順序等方面的影響。同時，空眼也是掏槽效果的主要影響因素之一，在一定程度上，炮眼爆破的輔助自由面可以看作是原來巖石破碎的補償區域，只有在保證炮眼及裝藥量都合理的前提下才能夠實現巖體的完全破碎，從而獲得較為理想的掏槽效果。

2.2 光爆層厚度

光爆層是指爆破過程中，炮眼周圍的巖石的厚度，此厚度值是周圍炮眼的最小抵抗線，其厚度對于光面爆破效果會有不同程度影響。當其厚度較厚或較薄時都會對光面爆破的最終效果造成不同程度的影響，實際生產過程中應當根據目標礦井的地質情況以及巖石特征，對于其厚度進行調整，硬巖厚度應控制在50-600mm，軟巖厚度應控制在900-1000mm。

2.3 裝藥量

光面爆破過程中炮眼裝藥量應當約等于巖石抗拉強度，保證不會對其周邊圍巖造成嚴重破壞。實際生產過程中，為保證炮眼的均勻分布，一般采用小直徑的間隔裝藥形式，光爆層周邊的裝藥量應在0.1-0.2kg/m，全斷面同時起爆時，應適當增加炮眼裝藥量，基本為0.2-0.3kg/m。實際生產過程中，對于裝藥量的選擇應當根據巖石的實際情況進行合理調整。

3、炮眼布置對光面爆破的重要性

3.1 炮眼種類

炮眼在掘進斷面中的布置按用途和位置可分為掏槽眼、輔助眼和周邊眼，正確的布置炮眼是光面爆破技術的有效途徑。由于井下的地質條件和地質構造時發生變化，所以在掘進時炮眼的布置不能一成不變，要根據巖石的性質、巷道的斷面大小及形狀等諸多因素并結合爆破說明書來確定炮眼位置和裝藥量，以使爆破取得良好的效果。

3.2 炮眼的技術要求

具體要求如下：第一，眼痕的利用率硬巖不小于 80%，中硬巖不小于 60%。第二，軟巖巷道中周邊眼的成形應符合設計輪廓要求。第三，巖面不應有明顯的炮震裂縫。第四，巷道周邊眼不應欠挖，平均線性超挖值應小于 200mm。

3.3 光面爆破的幾種方法

3.3.1 輪廓線鉆眼法

這種方法是在巷道輪廓線上，預先打好一排不裝藥的密集的空眼，經與相鄰的一排眼裝藥爆破后將巷道與圍巖切開的一種方法。這種方法效果好，但費工費時，費用高。

3.3.2 修邊爆破法

此法是使周邊眼通過緩沖裝藥，并預留光面層，在其它炮眼爆破后，再爆破周邊眼的一種方法。它可分為全斷面一次爆破與預留光爆層兩種，預留光爆層法分兩次起爆，即周邊眼以里的所有炮眼首先起爆，周邊眼最后一次起爆，預留光爆層法光爆效果好，大斷面巷道經常使用此法。

3.3.2 預裂爆破法

在巷道輪廓線上打一排較密集的炮眼，并裝有少量的藥，先放周邊眼再放其它眼，使巷道與應爆破下來的掩體預先切開分離，以確保其它炮眼爆破時不至于破壞巷道的圍巖的穩定性，此法打眼較多。

結語：

光面爆破技術具有對圍巖破壞強度低，提升巖巷道穩定性，確保施工安全，降低巷道維修強度等優勢，并且通過光面爆破技術形成的巷道十分規整，能降低巷道通風阻力，確保了巷道的安全性，因此，在巷道掘進中，要結合具體的情況，合理的應用光面爆破技術，從而最大限度的提升礦企業的經濟效益。