巖巷掘進(jìn)光爆參數(shù)合理性選擇分析研究與應(yīng)用

【摘 要】根據(jù)《煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化管理體系基本要求及評(píng)分辦法（試行）》要求，在煤礦井巷掘進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)采用光面爆破技術(shù)。在井下現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，影響光面爆破質(zhì)量的因素較多，本文就現(xiàn)場(chǎng)施工如何優(yōu)化巷道斷面的周邊眼爆破參數(shù)入手，從周邊眼眼距、周邊眼裝藥量、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)方式等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行探討分析，從而確定合理的爆破參數(shù)并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工中，最后在21608車場(chǎng)進(jìn)行工程實(shí)踐，試驗(yàn)表明，爆破參數(shù)優(yōu)化后，能提高光面爆破質(zhì)量，提高工效，節(jié)約生產(chǎn)成本，促進(jìn)安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】光面爆破;周邊眼眼距;裝藥結(jié)構(gòu)

一、概述：

根據(jù)城郊煤礦從事巖巷爆破的經(jīng)驗(yàn)，要實(shí)現(xiàn)光爆質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，合理選取相關(guān)的技術(shù)參數(shù)是關(guān)鍵。根據(jù)對(duì)光面爆破產(chǎn)生機(jī)理的研究，必須使周邊眼中的炸藥爆破后所產(chǎn)生的沖擊壓應(yīng)力低于圍巖的抗壓強(qiáng)度，而由此產(chǎn)生的切線方向的拉應(yīng)力則應(yīng)大于兩個(gè)炮眼連線方向上圍巖的抗拉強(qiáng)度，這樣就能使圍巖不受損傷而在炮眼連線方向上的巖石被拉斷形成貫穿裂縫。因此，周邊眼兩眼之間形成貫穿的裂縫是實(shí)現(xiàn)光面爆破的關(guān)鍵。如何在周邊眼兩眼之間形成貫穿裂縫，合理選擇裝藥參數(shù)是形成貫穿裂縫的必要條件。

二、光爆參數(shù)的優(yōu)化分析

1、周邊眼眼距的選擇

相應(yīng)炮眼裝藥爆破的貫穿裂縫是靠應(yīng)力波在各自的炮眼壁上先產(chǎn)生初始裂縫，然后在爆轟氣體準(zhǔn)靜壓作用下擴(kuò)展貫通。光面爆破的關(guān)鍵，就是周邊眼的布置。周邊眼必須布置在巷道的輪廓線上，間距與裝藥量，必須根據(jù)圍巖情況，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。一般情況，炮眼的間距與炮眼直徑成正比，與巖石抗拉強(qiáng)度成反比。

根據(jù)總工程師手冊(cè)，當(dāng)f=4～6時(shí)，周邊眼距為300～500mm。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)合圍巖巖性，周邊眼眼距見下表1：

在裂隙、節(jié)理發(fā)育、層理明顯以及破碎地帶中的巷道，周邊眼間距可以縮小，要求隔眼裝藥;要求平整度較高的硐室或特殊工程，周邊眼間距也可以縮小。

在煤礦巷道中光爆，周邊眼也要加密，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐可知，部分礦井周邊眼間距為250～300mm，爆破效果較好。

2、光面爆破周邊眼的裝藥量

周邊眼就是起修邊作用，崩掉光爆層厚度即可，裝藥量多少，直接影響修邊的好環(huán)。周邊眼藥量過(guò)大，將增加對(duì)圍巖的破壞程度，使圍巖爆破裂縫增多和加深，如裝藥量過(guò)少，也可能崩不掉光爆層巖石，會(huì)出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象。每個(gè)工作面必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)取得裝藥參數(shù)，巖石較硬，裝藥量稍大一點(diǎn)，巖石松軟，裝藥量要小些，一般眼深1.8m左右，裝藥量0.15～0.3kg為宜。

3、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)

在礦井開拓掘進(jìn)過(guò)程中，周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)是一個(gè)重要的研究課題，周邊眼用空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)光面爆破是否有影響，我們也曾在某巖巷掘進(jìn)工作面做過(guò)實(shí)驗(yàn)。周邊眼空氣柱裝藥與不用空氣柱裝藥各實(shí)驗(yàn)10炮，均采用楔形掏槽法進(jìn)行爆破，掏槽眼深2.0m，周邊眼深1.8m;炸藥選用二級(jí)煤礦許用T-320型水膠炸藥，規(guī)格為Φ27×400mm，重330g/卷，工作面巖石硬度系數(shù)為f=4～6，每個(gè)周邊眼裝藥1卷。

周邊眼采用空氣柱裝藥，裝藥時(shí)必須將藥卷送至眼底，使用炮泥封孔前，先把一卷充好的水炮泥送入炮眼，然后再用一根棉線繩拴住一卷充好水的水炮泥一端，將水炮泥用炮棍送入炮孔內(nèi)300mm即可，安裝完水炮泥后，一手拉住棉線繩不動(dòng)，一手再用粘土炮泥將眼孔封實(shí)，保證封泥長(zhǎng)度不小于300mm。封孔使用的炮泥硬度要柔軟適宜，用手捏即可成型，確保封孔效果密封不透氣，嚴(yán)禁使用硬化（水份散失）的炮泥。

從圖中明顯可看出，使用空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)光面爆破效果較好，眼痕率較高。不使用空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)，雖然爆破效果尚可，但眼痕率低，衡量光面爆破的一個(gè)重要指標(biāo)即是眼痕率。可得出使用空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)可提高光面爆破質(zhì)量。

空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)中空氣柱過(guò)長(zhǎng)，將失去其均衡孔壁壓力的作用，甚至在孔口位置出現(xiàn)掛門簾等不良光面爆破效果。如果空氣柱過(guò)短，將失去其緩沖炸藥對(duì)孔壁壓力的作用。當(dāng)爆破巖石較為堅(jiān)硬時(shí)、頂板巖石較為破碎縮短循環(huán)進(jìn)尺時(shí)，采用不預(yù)留空氣柱的裝藥方式。

三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用

1.巷道概況

城郊煤礦設(shè)計(jì)施工的21608中間巷車場(chǎng)，根據(jù)地質(zhì)綜合柱狀圖分析，巷道掘進(jìn)過(guò)程中主要是經(jīng)過(guò)砂質(zhì)泥巖、泥巖，巖石硬度系數(shù)f=4～6，巷道斷面為直墻半圓拱形，采用“錨網(wǎng)噴+錨索”支護(hù)，墻高1600mm，噴厚100mm，基礎(chǔ)100mm。斷面凈寬4200mm，毛寬4400mm。S掘=14.64m2，S凈=13.64m2。

2.炮眼設(shè)計(jì)

21608中間巷車場(chǎng)周邊眼眼距設(shè)計(jì)為300mm，采用楔形掏槽法進(jìn)行爆破，掏槽眼深2.0m，周邊眼及其他炮眼深1.8m;炸藥選用二級(jí)煤礦許用T-320型水膠炸藥，規(guī)格為Φ27×400mm，重330g/卷，每個(gè)周邊眼裝藥1卷。采用空氣柱裝藥方式，采用上下部分次裝藥分次起爆的爆破方式。

3.爆破效果

根據(jù)上述參數(shù)對(duì)巷道進(jìn)行裝藥爆破，從爆破后效果看，光面爆破效果較好，眼痕率達(dá)到80%以上，每米建工材料節(jié)余約500元，減少了出渣量，降低了噴漿量，提高了工效，節(jié)約了材料成本。

四、結(jié)論

光面爆破是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，影響光面爆破參數(shù)非常多，針對(duì)某一工程，也許影響光面爆破的因素只有幾種，在對(duì)這幾種因素分析過(guò)程中，也采取了固定其他因素不變，只對(duì)分析的因素進(jìn)行分析，然后定性得到某種結(jié)果，比如說(shuō)，周邊眼空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)光面爆破的影響問(wèn)題，我們是在其他因素都相同的情況下，利用鉆爆法掘進(jìn)過(guò)程中，周邊眼采用空氣柱裝藥和不采用空氣柱裝藥兩種裝藥方式后，根據(jù)爆破后統(tǒng)計(jì)眼痕率，來(lái)得到在巖石巖性硬度適中的情況下，使用空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)光面爆破效果更好一些。

在礦井巖巷掘進(jìn)中，巷道穿過(guò)的巖層巖性相對(duì)簡(jiǎn)單，只要找到影響光面爆破的幾項(xiàng)重要參數(shù)后，然后進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，就能大幅度提高光面效果質(zhì)量，比如城礦設(shè)計(jì)施工的21608中間巷車場(chǎng)，影響光面爆破效果的主要是周邊眼眼距，周邊眼裝藥質(zhì)量以及周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)，只要對(duì)這三項(xiàng)影響因素進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，即能在很大程度上提高光面爆破效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文龍，鉆眼爆破[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1992

[2]亨利奇，J 爆炸動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1992

作者簡(jiǎn)介：

孫興林（1985.06-）男，漢，河南省永城市，碩士，黨員，高級(jí)工程師，主要從事礦山壓力、采掘技術(shù)管理方面工作。