中硬巖巷道中光面爆破技術(shù)的應(yīng)用與效果

摘 要：光面爆破技術(shù)是一種新型的爆破方式，它可以精準(zhǔn)測(cè)量爆破點(diǎn)位置的巷道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并結(jié)合相關(guān)技術(shù)參數(shù)，設(shè)置具體爆破方案。所以，采用光面爆破技術(shù)的巷道，其爆破效果和施工效果都非常好。中硬巖巷道在掘進(jìn)過程中，很容易遇到障礙物，所以為順利完成施工，必須采用光面爆破技術(shù)，將硬巖層炸開，清除巖石碎屑，繼續(xù)掘進(jìn)。由此可見，光面爆破技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值很高，不僅能夠解決中硬巖巷道掘進(jìn)施工的困難問題，還能有效降低施工危險(xiǎn)系數(shù)?；诖?，本文將結(jié)合中硬巖巷道掘進(jìn)施工的常見問題，深度解析光面爆破技術(shù)在掘進(jìn)施工中的應(yīng)用重點(diǎn)和難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：中硬巖巷道；中光面；爆破技術(shù)；應(yīng)用與效果；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-07-00-02

掘進(jìn)是開挖巷道的主要手段和方式，在以往巷道挖掘施工中，因?yàn)榧夹g(shù)力量有限，所以挖掘效果并不好，機(jī)械設(shè)備只能作用于相對(duì)軟性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的巖石層，很難破壞中硬巖石層。爆破技術(shù)的發(fā)明和使用，將巷道掘進(jìn)施工空間進(jìn)一步加大，無論是軟巖巷道，還是中硬巖巷道，光面爆破技術(shù)都可以在不損害巷道主體結(jié)構(gòu)的情況下，有計(jì)劃、有安排的炸開巖石層，幫助施工團(tuán)隊(duì)順利施工。

一、光面爆破技術(shù)特性分析

（一）理論概述

光面爆破是一種控制巖體開挖輪廓的爆破技術(shù)，是通過一系列措施對(duì)開挖工程周邊部位實(shí)行正確的鉆孔和爆破，并使周邊眼最后起爆的爆破技術(shù)。

（二）光面爆破技術(shù)發(fā)展歷程

1950年，瑞典施工領(lǐng)域首先引用了光面爆破技術(shù)，由預(yù)裂技術(shù)引申而來的光面爆破技術(shù)，其施工方法和組織形態(tài)大體相同，但是在施工細(xì)節(jié)上，光面爆破的參數(shù)定位、爆破威力測(cè)算更為精準(zhǔn)、安全。約在1950年發(fā)源于瑞典，1952年在加拿大首次應(yīng)用；預(yù)裂爆破由光面爆破演變而來。從整個(gè)爆破技術(shù)來分，它們均屬于光面爆破技術(shù)。

二、中硬巖巷道光面爆破技術(shù)

由于光面爆破技術(shù)在不同中硬巖巷道中的應(yīng)用方法、參數(shù)測(cè)定方式不同，為此，本文將結(jié)合工程實(shí)例，從實(shí)地測(cè)量出發(fā)，分析中硬巖巷道光面爆破技術(shù)的相關(guān)問題和理論內(nèi)容。

（一）工程概況

本文選擇以泥巖、石灰?guī)r11#的鐵礦中硬巖巷道為研究對(duì)象，該巷道周圍巖層的堅(jiān)硬石塊非常多、且縫隙發(fā)育完全，石塊碎屑被巖石層積壓，其密實(shí)度相當(dāng)高。在含泥層，石塊的致密性相對(duì)降低，巖石層多以黃鐵礦為主。巷道位于地表下3-6米深，斷面在掘進(jìn)過程中已發(fā)生破損，但破損現(xiàn)象并不嚴(yán)重。

（二）中硬巖巷道相關(guān)計(jì)量參數(shù)

通過精密測(cè)量，得出以下結(jié)論：該巷道巖層走向?yàn)?0°、傾角8°，容量為3231Kg/m3，比重約2262Kg/m3。抗拉強(qiáng)度3.235Mpa，孔隙率4.23%，彈性模量23.23Gpa，變形模量21.54Gpa，單軸抗壓強(qiáng)96.45Mpa，泊松比0.235。由上文參數(shù)數(shù)據(jù)可知，該巷道中硬巖層的掘進(jìn)施工情況并不理想，有中粗細(xì)粒砂石組合而成的巖石層密閉性很高，要采用強(qiáng)硬開挖或傳統(tǒng)爆破方式，其結(jié)構(gòu)安全性極易受損，造成人員傷亡。為此，光面爆破技術(shù)變成了唯一的施工途徑，只有在精密測(cè)量鉆孔、鉆眼、巖石層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，才能順利完成掘進(jìn)施工。

（三）技術(shù)應(yīng)用細(xì)則

1、掏槽爆破

為不影響主體掘進(jìn)施工方案，施工者先要進(jìn)行掏槽爆破施工，根據(jù)炮眼的爆破質(zhì)量，設(shè)計(jì)掏槽，如果炮眼深度在3m以下，則掏槽深度不得超過2.4m，測(cè)算依據(jù)是，炮眼和掏槽的深度對(duì)應(yīng)值為74.53%。確定掏槽深度之后，施工者還應(yīng)槽腔中心部位設(shè)置兩個(gè)與其深度相當(dāng)?shù)闹毖郏耘c掏槽形成關(guān)聯(lián)性穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步穩(wěn)定掏槽結(jié)構(gòu)。在直眼、槽眼處布設(shè)雷管，并設(shè)計(jì)雷管接線，讓它們能夠同步起爆。

2、裝藥結(jié)構(gòu)

在中硬巖層中設(shè)置特殊的裝藥結(jié)構(gòu)，一方面可以緩沖爆破產(chǎn)生的多余壓力和破壞力，一方面約束挖掘結(jié)構(gòu)的延展能力，防止超挖、欠挖現(xiàn)象的發(fā)生。首先，設(shè)置在爆破位置結(jié)構(gòu)上方設(shè)置水墊層，將炸藥藥卷放在水墊層上部，在下部設(shè)置阻力隔離層，其次，裝藥過程中，施工人員應(yīng)將雷管、炸藥藥卷等爆破要素放在與結(jié)構(gòu)連接緊密的巖石層部位，并采用連續(xù)設(shè)計(jì)，在不同炸藥布設(shè)位置選擇不同藥量，大體數(shù)量為4-8個(gè)；再次，各炮眼應(yīng)相互連接，并設(shè)置防止反向起爆的裝置，如裝置未設(shè)計(jì)施工完全，則施工者應(yīng)延后裝藥期限，務(wù)必在裝置設(shè)計(jì)完成之后，再裝填炸藥；最后，炸藥應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量審查，在裝填前和過程中都要進(jìn)行妥善保護(hù)，如保持炸藥外包裝干燥、完整，在裝藥時(shí)清除炸藥周邊的碎石、泥水等。

3、爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

光面爆破技術(shù)對(duì)中硬巖巷道的斷面爆破效果良好，在設(shè)計(jì)爆破網(wǎng)絡(luò)時(shí)，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)巖層的結(jié)構(gòu)變化、具體爆破方案、掘進(jìn)施工計(jì)劃等內(nèi)容，設(shè)計(jì)起爆網(wǎng)絡(luò)。一般情況下，爆破連網(wǎng)順序?yàn)椋禾筒邸⒉垩?、直眼、炮眼、雷管分段。由此可見，在爆破施工過程中，起爆網(wǎng)絡(luò)起到了引導(dǎo)作用，將爆炸點(diǎn)引入炸藥導(dǎo)管，在精密測(cè)算的情況下，損毀中硬巖層結(jié)構(gòu)。除確定起爆網(wǎng)絡(luò)連接順序之外，起爆者還應(yīng)保持各網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)的水平位置、方向在統(tǒng)一平臺(tái)中，不能相互交錯(cuò)。以防止起爆斷點(diǎn)。

三、光面爆破技術(shù)的應(yīng)用效果分析

（一）結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)比

因?yàn)橹杏矌r巷道在掘進(jìn)過程中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參量的施工準(zhǔn)度要求非常高，無論是爆破前還是爆破后，其巖石層走向、密實(shí)度和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)都不能被破壞。經(jīng)過精密測(cè)算，光面爆破技術(shù)能使巷道成形規(guī)整，尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并能精準(zhǔn)炸毀需要施工掘進(jìn)的巖石層。由此可見，光面爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)的合理使用，可以最大限度的減少超挖量、巖石裝運(yùn)量、欠挖量等人工施工任務(wù)，并能在最短時(shí)間內(nèi)，縮短施工工期。除能輕松解決“頑固性”障礙巖石層之外，光面爆破技術(shù)還能有效降低通風(fēng)阻力、瓦斯聚集能力，保護(hù)施工人員的安全。

表1 實(shí)施前后中硬巖的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)比

表2 循環(huán)參數(shù)實(shí)施前后的數(shù)據(jù)對(duì)比

（二）起爆能力傳導(dǎo)能力對(duì)比

1、施工前

一般情況下，光面爆破技術(shù)會(huì)采用大直徑掏槽炮孔和小直徑炮孔方式加深掏槽的直眼深度，其目的在于通過控制參數(shù)變化，確定爆破效果的波及范圍和影響范圍。

2、施工后

中深孔爆破是光面爆破技術(shù)的核心施工項(xiàng)目，它不僅可以簡(jiǎn)化爆破操作的流程，還能最大限度降低雷管在起爆過程中的能量消耗。從起爆能力和傳導(dǎo)能量的角度看，中深孔爆破的行動(dòng)力很強(qiáng)，并能在確定、規(guī)劃位置內(nèi)，引燃爆點(diǎn)，以充分發(fā)揮炸藥的威力。這樣一來，不但施工人員可以精確控制孔深，還能通過調(diào)節(jié)孔徑、孔深大小，調(diào)節(jié)光面爆破技術(shù)的應(yīng)用效果，進(jìn)而確定中硬巖巷道的掘進(jìn)計(jì)劃和方案。

3、效益對(duì)比

同樣以泥巖、石灰?guī)r11#的鐵礦中硬巖巷道為例，預(yù)期投資成本為2.14億元，因?yàn)榭紤]到中硬巖層掘進(jìn)難度大，需要設(shè)置多個(gè)輔助工程，所以在預(yù)算投資上又追加了32.23萬元。引入光面爆破技術(shù)之后，受技術(shù)優(yōu)越性能影響，工程掘進(jìn)速度、施工管理、輔助工程建設(shè)成本都大幅度降低了，初步計(jì)算，節(jié)約投資成本費(fèi)用為103.23萬元。

四、結(jié)論

通過上文對(duì)中硬巖巷道中光面爆破技術(shù)與應(yīng)用效果內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)分析可知，無論是掘進(jìn)施工工程，還是校對(duì)項(xiàng)目，其爆破原理大體相同，都是采用設(shè)爆破點(diǎn)的方式摧毀堅(jiān)固的巖石層，提高掘進(jìn)效率。但是，從應(yīng)用效果上看，光面爆破技術(shù)的能動(dòng)性更強(qiáng)，它能夠充分利用數(shù)據(jù)、工程參數(shù)、輔助結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮爆破工作的優(yōu)選和校準(zhǔn)功能，并依照對(duì)巖石定向斷裂控制爆破原理和方法的研究，創(chuàng)建穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)，最大限度提高爆破工程的精度和準(zhǔn)度。

參考文獻(xiàn)：

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