光面爆破技術(shù)在沛城礦的應(yīng)用

張茂會(huì)

摘要：巖巷工程采用普通的爆破方法，開挖線以外的圍巖經(jīng)常受到破壞，爆破后巷道輪廓線不平整，出現(xiàn)許多裂隙，甚至超挖、欠挖嚴(yán)重，不僅浪費(fèi)大量的支護(hù)材料和時(shí)間，而且影響巖體的穩(wěn)定性。根據(jù)沛城煤礦巖石性質(zhì)，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用光面爆破技術(shù)施工，減少了對(duì)圍巖的擾動(dòng)，增強(qiáng)圍巖的自承能力，為后續(xù)工序—錨桿支護(hù)提供有利條件，保證了施工質(zhì)量和安全，加快施工進(jìn)度，降低成本，取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：巖巷光面；爆破質(zhì)量；巖體穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）32-0050-02

1 工程及地質(zhì)概況

礦井可采煤層的頂、底板圍巖性質(zhì)為中細(xì)粒石英砂巖、砂質(zhì)頁巖、砂質(zhì)泥巖、層狀結(jié)構(gòu)，礦床為一單斜構(gòu)造，巖層傾角15°～55°。根據(jù)礦壓觀測(cè)和圍巖變形特征，屬Ⅰ-Ⅱ類圍巖，沛城煤礦首先在三五采區(qū)-690探巷推廣了光面爆破技術(shù)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，接著在三五下部及三二采區(qū)煤巷進(jìn)行了推廣。

2 光面爆破參數(shù)的選擇

光面爆破參數(shù)的選擇主要與地質(zhì)條件有關(guān)，在不同的巖層中巖石的硬度、厚度、節(jié)理裂隙的發(fā)育、斷面的形狀、大小等都影響到光爆參數(shù)的選擇，其次是炸藥的性能、裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方法。沛城煤礦底板巖巷為Ⅰ-Ⅱ類圍巖，開挖斷面為拱形，斷面面積為7.54m2，炸藥選用二級(jí)煤礦許用乳化炸藥。

裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖的破壞直接影響光爆效果，由于沛城煤礦屬于低瓦斯礦井，施工期間采取反向裝藥，因?yàn)榉聪蜓b藥的藥包和雷管的聚能穴都指向自由面，爆破巖石的效果好。

周邊眼最小抵抗線的選取，根據(jù)圍巖軟硬變化及爆破效果觀察，取保護(hù)層厚度150～200mm為宜，厚度過大，則保護(hù)層不易剝落，光爆效果不好，厚度過小，則達(dá)不到對(duì)設(shè)計(jì)輪廓的保護(hù)作用。

周邊眼布置光爆設(shè)計(jì)時(shí)，周邊眼沿設(shè)計(jì)輪廓線布置，相鄰孔距取孔徑的8～12倍，即孔距為300～350mm。

爆破深度和循環(huán)進(jìn)尺，根據(jù)巷道圍巖性質(zhì)和巷道斷面，為便于爆破后及時(shí)支護(hù)，設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺為0.8m，掏槽眼深度為1.0m。

周邊裝藥孔線裝藥密度，線裝藥密度影響光面爆破效果，線裝藥密度過大時(shí)，會(huì)破壞炮孔的孔壁，線裝藥密度過小，則可能形不成炮孔之間的裂縫，且破碎大塊率較高。由于在Ⅰ-Ⅱ類圍巖實(shí)施爆破，其抗壓強(qiáng)度較低，炮孔壁易被壓壞，因此，線裝藥密度應(yīng)適當(dāng)減少。實(shí)踐證明，取0.1～0.12kg/m較為合適。

3 提高光面爆破質(zhì)量要求

根據(jù)地質(zhì)條件選擇合理的爆破參數(shù)，及時(shí)調(diào)整周邊孔的裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)，其次加強(qiáng)掏槽，增大內(nèi)圈眼與周邊眼的段間隔時(shí)間，跳1～2段，分別使用毫秒延期雷管，以減輕爆破時(shí)圍巖對(duì)周邊孔的夾制作用，提高爆破效果，最后加強(qiáng)空口填塞質(zhì)量，用炮泥堵塞400mm以上。

提高點(diǎn)眼劃線的精度，做好放樣布眼工作鉆眼前，技術(shù)人員用巷道激光線準(zhǔn)確定出巷道中、腰線，用紅漆畫出巷道輪廓線，標(biāo)明炮眼位置，其誤差不超過50mm。

鉆孔布置方式：采用菱形掏槽，掏槽眼及底眼深1800mm，輔助及周邊眼深1600mm左右，周邊眼眼距≯300mm，頂眼與輪廓線垂直夾角在+3°左右，底眼與底板輪廓線垂直夾角在-5°左右，輔助眼眼距≯500mm，底眼眼距≯600mm，經(jīng)過長期實(shí)踐證明炮眼利用率為95%左右。

4 錨桿支護(hù)參數(shù)選擇

4.1 根據(jù)普氏懸吊理論計(jì)算頂板壓力

P=4/3×γ×a2/f=4/3×2.5×1.62/6=1.42（t/m2）

式中：

γ—巖石平均容重，2.5t/m3

f—巖石堅(jiān)固系數(shù)，中等巖石取6

a—巷道寬的1/2，1600mm

4.2 錨桿長度計(jì)算

L=KH+L1+L2=2×400+300+50=1150（mm）

取L=1600mm>1150mm，滿足要求。

式中：

K—安全系數(shù)，取2

H—軟弱巖層（煤）厚度，取800mm

L1—錨桿錨入穩(wěn)定巖層深度，取300mm

L2—錨桿的外露長度，取50mm

4.3 錨桿間距選擇

D≤Q/（kγH）1/2=[6.12/（2×2.5×0.4）]1/2=1530mm

實(shí)際取間距850mm，滿足要求。

式中：

Q—Φ18mm螺紋鋼錨桿錨固力，Q>6.12t/根

4.4 支護(hù)強(qiáng)度驗(yàn)算

因錨桿間距為850mm，每平方米頂板有1/（0.85×0.85）=1.38根錨桿，抗拉力F=1.38×6.12=8.45t，大于頂板壓力1.42t/m2的要求。

5 光面爆破施工技術(shù)措施

各類炮孔布置的順序是：首先選擇適當(dāng)?shù)奶筒鄯绞胶吞筒畚恢?，其次是布置好周邊孔，最后根?jù)斷面大小布置輔助孔。

掏槽孔的位置會(huì)影響巖石的拋擲距離和破碎塊度，通常布置在斷面的中央偏下，并考慮輔助孔的布置較均勻。

周邊孔一般布置在斷面輪廓線上，按光面爆破要求，各炮孔要互相平行，孔底落在同一平面上，底孔的最小抵抗線和炮孔間距通常與輔助孔相同。為保證爆破后在巷道底板不留“根底”，底孔孔底要超過底板輪廓線。

布置好周邊孔和掏槽孔后，再布置輔助孔。輔助孔是以槽腔為自由面層層布置，均勻地分布在被爆巖體上，并根據(jù)斷面大小和形狀調(diào)整好最小抵抗線和炮孔密集系數(shù)。

所有參與作業(yè)人員必須熟練掌握操作流程，充分了解光面爆破的重要性和技術(shù)參數(shù)。

6 結(jié)語

經(jīng)過長期的實(shí)踐總結(jié)和技術(shù)改進(jìn)，巷道實(shí)施光面爆破技術(shù)取得較好的巷道成型和較高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平。周邊成型符合設(shè)計(jì)輪廓，超欠挖量僅為5%左右，巷道周邊平均線下欠挖值小于100mm，炸藥充分發(fā)揮效能；爆破后碎巖較均勻，利于裝載和運(yùn)輸。

光爆施工減少了巷道超欠挖現(xiàn)象，節(jié)約了噴射混凝土超挖回填量。

光爆施工保證了巷道成型，加快了巷道施工進(jìn)度，有效緩解礦井采掘接續(xù)的緊張局面。