淺析光面爆破技術(shù)在煤礦井巷中的應(yīng)用

馬凱旋

（大同煤礦集團(tuán)馬脊梁礦，山西 大同 037027）

引言

光面爆破是根據(jù)不同巖性而定的，若要保證放炮以后掘出來的巷道輪廓能夠基本滿足設(shè)計(jì)的要求，應(yīng)當(dāng)結(jié)合科學(xué)的裝藥量控制、裝藥結(jié)構(gòu)以及炮眼布置等手段來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而達(dá)到成型規(guī)整、表面光滑的目標(biāo)，在此過程中能夠減少對頂板的破壞，方便錨噴支護(hù)，同時(shí)光面爆破還具備質(zhì)量好、成本低等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段，作為一種標(biāo)準(zhǔn)施工的方法，光面爆破技術(shù)在煤礦井巷的掘進(jìn)過程中得到了全面的推廣和應(yīng)用。

1 光面爆破技術(shù)

1.1 光面爆破的特點(diǎn)

首先，光面爆破以后的成型十分規(guī)整，符合設(shè)計(jì)輪廓的要求，尤其是在松軟的巖層中光面爆破的效果及作用更為突出。光面爆破后在新的壁面上通常會(huì)殘留下清晰的半邊孔壁的痕跡。其次，光面爆破能夠大大減少巷道超挖量，繼而提升施工的質(zhì)量，加快施工的進(jìn)度，并顯著節(jié)省混凝土的襯砌澆筑量。再次，光面爆破與普通爆破相比，對圍巖的破壞相對較小。在聲波的探測表明，光面爆破造成的圍巖的松弛帶范圍僅為普通爆破的1／3～1／2，大幅度增加了圍巖的穩(wěn)定程度，支護(hù)的工作量也隨之減少。

1.2 光面爆破的基本原理

光面爆破的本質(zhì)就是沿著開挖的輪廓線對間距縮小的平行炮眼進(jìn)行布置，用特殊裝藥結(jié)構(gòu)在光面炮眼中開展減少藥量的不耦合裝藥，并采用科學(xué)的光面爆破的參數(shù)，然后進(jìn)行引爆。爆破的過程中，沿著炮眼的中心連接線會(huì)破裂成較為平整的光面。例如，將加密的周邊孔布置到巷道掘進(jìn)設(shè)計(jì)斷面的輪廓線上，并減少裝藥量，減小藥包的直徑，對不耦合的裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行配套使用，選擇低爆速且低密度的炸藥或者光面爆破的專用炸藥，進(jìn)而對炸藥爆炸的作用及能量進(jìn)行控制，使爆炸的沖擊波對應(yīng)的峰值壓力降低，在減弱巖石中的應(yīng)力波強(qiáng)度的過程中避免了炮孔周圍壓碎區(qū)的粗線，在需要爆落的巖體上集中了全部的爆破作用力，降低對原巖體的破壞。不耦合的裝藥光面爆破選擇導(dǎo)致了炮眼壁上承受的壓力降低，準(zhǔn)靜壓作用是藥包爆破的主要作用力。當(dāng)炮孔的壓力值比巖石的動(dòng)抗壓強(qiáng)度低時(shí)，就能夠避免對炮眼壁造成的壓碎破壞［1］。

1.3 光面爆破的優(yōu)點(diǎn)

其一，由于光面爆破巷道的成形比較規(guī)整，避免了圍巖的凸凹處應(yīng)力的集中，使圍巖自身的強(qiáng)度得到了最大程度的保持，進(jìn)而增強(qiáng)了自承能力，為錨噴支護(hù)打下基礎(chǔ)。其二，由于光面爆破有效地降低了掘進(jìn)的超挖量，由此可以減少各種材料的消耗，降低成本并提高掘進(jìn)的速度。其三，由于光面爆破能夠大大減少巖面的危巖，使得井巷的圍巖比較穩(wěn)定，對施工及安全是十分有利的，井巷維修量也顯著減少，失修率降低。其四，由于光面爆破可以有效消除圍巖上的凸凹不平，使得瓦斯聚集及通風(fēng)的阻力得以降低，這對于通風(fēng)及安全生產(chǎn)是非常有利的。

1.4 光面爆破的技術(shù)要點(diǎn)

應(yīng)當(dāng)在充分考慮圍巖特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對周邊眼間距以及最小抵抗線進(jìn)行合理選取，最大限度地增強(qiáng)鉆眼的質(zhì)量；對于周邊眼的裝藥量務(wù)必要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，盡可能地沿著眼長均勻分布；周邊眼應(yīng)該選擇直徑小的藥卷以及爆速低、猛度低的炸藥；在空氣間隔裝藥的過程中通過借助傳爆線來實(shí)現(xiàn)，表1為光面爆破的具體周邊眼爆破參數(shù)。選擇毫秒微差進(jìn)行有序的起爆。通過開挖程序的合理安排來為光面爆破創(chuàng)造良好臨空面；眼痕率和接茬率要分別達(dá)到70%和50%以上。

表1 光面爆破的周邊眼爆破參數(shù)表

2 光面爆破的方法

2.1 輪廓線光面爆破法

該方法指周邊眼沿巷道的輪廓線打一排密集的空眼，而并非是在內(nèi)部裝藥，爆破應(yīng)力在相鄰排的裝藥眼爆破以后再在裂縫間進(jìn)行傳遞，并且沿著弱線將巖石分開［2］。

2.2 預(yù)裂光面爆破法

此類方法具體指的是周邊眼沿著巷道的輪廓排一排較為密集的眼，裝少量的藥，巖體爆破后分離，但是周邊眼是在其他眼之前予以爆破。

2.3 修邊光面爆破法

此方法指的是周邊眼靠預(yù)留光面層以及緩沖裝藥，將圍巖與爆破分開，在其他眼之后爆破周邊眼，目前在我國已經(jīng)開始廣泛地使用這種方法。

3 光面曝光的施工

在參考工程的要求以及巖層的條件基礎(chǔ)上進(jìn)行光面爆破參數(shù)的選擇，這樣光面爆破能夠以一種科學(xué)的方法達(dá)到良好的效果，為了保障光面爆破質(zhì)量應(yīng)當(dāng)進(jìn)行精確的鉆眼，其中平、直、齊、準(zhǔn)是鉆眼過程中的主要要求。在炮眼的施工過程中按照下面的要求進(jìn)行：保持彼此平行的周邊眼，在深度上周邊眼比其他的炮眼要淺；工作面保持與炮眼的垂直；實(shí)際施工過程中的工作面無法完全保證與炮眼的垂直，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)炮眼的深度來選取傾斜的角度；對于工作面不齊的情況，要在參考實(shí)際情況的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整裝藥量以及炮眼的深度，盡可能地保證所有的炮眼底都能落到同一橫斷面；保證準(zhǔn)確的開眼位置，將偏差控制在30mm以內(nèi)；在井巷斷面輪廓線上進(jìn)行周邊眼的開眼。開眼位置向輪廓線里面偏的這種誤差是不允許存在的。光爆掘進(jìn)巷道時(shí)有預(yù)留光面爆破層的分次爆破以及全斷面一次光面爆破兩種施工的方案。全斷面一次爆破時(shí)，按照起爆的順序分別將多段非電塑料導(dǎo)爆管或者毫秒電雷管系統(tǒng)起爆，起爆的順序是掏槽眼－輔助眼－崩落眼－周邊眼，此類方法主要用于小斷面巷道的掘進(jìn)。硐室掘進(jìn)及大斷面巷道的掘進(jìn)時(shí)，可以選擇預(yù)留光面爆破的分層次爆破［3］。

4 光面爆破技術(shù)在煤礦巷中的應(yīng)用效果

在井巷掘進(jìn)過程中應(yīng)用光面爆破技術(shù)，可以使得巖渣的塊度比較均勻，大塊率較低，爆堆較集中，產(chǎn)裝方便；能夠降低巷道的支護(hù)，使工程造價(jià)降低。此外，采用光面爆破技術(shù)可以使巷道的巖壁十分平整，對于安全隱患的消除以及掘進(jìn)的速度加快非常有效，使掘進(jìn)的周期縮短。

隨著煤礦井巷掘進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，光面爆破技術(shù)現(xiàn)在多用在煤礦的開口以及建硐室的過程中，光面爆破技術(shù)成形規(guī)整、節(jié)省材料、提高圍巖的穩(wěn)定性以及保證安全生產(chǎn)等的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)都在其中得到了很好的體現(xiàn)，使得光面爆破技術(shù)在煤礦巷中的應(yīng)用效果及優(yōu)勢十分明顯。

5 結(jié)語

綜上所述，圍巖的破壞程度在光面曝光技術(shù)應(yīng)用的過程中得到顯著降低，半煤巖巷道更加趨于穩(wěn)定，并且還對掘進(jìn)施工的安全性提供了可靠保障。從總體來看，光面爆破技術(shù)的實(shí)施，使巷道的輪廓滿足設(shè)計(jì)要求，成型規(guī)整且表面光滑，同時(shí)大大降低了新挖出巖面的破壞程度，增強(qiáng)了巷道的穩(wěn)定性，促進(jìn)了煤礦井巷道掘進(jìn)社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益的提高。

［1］ 張軍.關(guān)于煤礦井巷施工中光面爆破技術(shù)的研究［J］.大科技，2014（27）：215－216.

［2］ 宗琦，任慶峰.煤礦硬巖下山巷道掘進(jìn)中深孔爆破技術(shù)試驗(yàn)研究［J］.爆破，2011（2）：49－52.

［3］ 李偉，楊仁樹.中深孔光面爆破技術(shù)在巖石巷道掘進(jìn)中的應(yīng)用研究［J］.礦冶工程，2013（3）：21－23.