采礦工程中光面爆破技術(shù)研究

孫立慧

（山西焦煤汾西礦業(yè)賀西煤礦，山西 呂梁 033300）

賀西煤礦位于柳林縣陳家灣鄉(xiāng)賀家社村西，隸屬山西汾西礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司，距柳林縣城15 km，井田位于河?xùn)|煤田中段，離柳礦區(qū)南部，批準開采山西組3#、4#煤層，井田面積18.908km2。賀西煤礦位于“祁、呂、賀”山字型前弧東翼，地質(zhì)情況比較復(fù)雜，區(qū)內(nèi)呂梁山隆起帶、鄂爾多斯斷塊、山西斷塊、秦嶺東西向復(fù)雜構(gòu)造帶以及新華夏系隆起帶交錯布局，深層地質(zhì)構(gòu)造情況十分復(fù)雜。因此，為保證賀西煤礦的安全有序生產(chǎn)，就需要做好采礦工程技術(shù)的研究工作，并在采礦工程進行過程中嚴格做好安全管理工作。

1 光面爆破技術(shù)概述

選擇合理的爆破參數(shù)和施工方法并依照設(shè)計要求進行分區(qū)分段微差爆破，從而實現(xiàn)爆破后臨平面平整的控制爆破技術(shù)即為光面爆破。賀西煤礦受資金、地質(zhì)環(huán)境、技術(shù)水平等方面影響，一直采用光面爆破技術(shù)，該技術(shù)在賀西煤礦得到了更好的應(yīng)用，充分發(fā)揮了該技術(shù)的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在提高煤礦掘進速度、降低對圍巖的損傷、提高爆破后輪廓質(zhì)量等方面。

2 賀西煤礦開采中光面爆破技術(shù)研究分析

2.1 光爆器材的選用

爆破器材選用的合理性會直接影響到光面爆破的實施效果。賀西煤礦所處地質(zhì)帶斷層較多，深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，因而選擇起爆方式更為安全的塑料材質(zhì)的導(dǎo)爆管雷管。賀西煤礦給所用的十個塑料導(dǎo)爆管分別設(shè)置了對應(yīng)的光爆眼和時間差段，分別用于掏槽眼起爆、輔助眼起爆、幫眼起爆、底眼起爆、頂眼起爆。光面爆破采用藥卷直徑為3.2cm的2號巖石乳化炸藥，該類炸藥可以直接裝填到底眼、掏槽眼和輔助眼中，若要裝填到周邊的光爆眼，需要對藥卷進行相應(yīng)的加工處理，根據(jù)爆破要求適當縮小藥卷直徑，縮短長度。為了控制爆破時的沖擊壓力，在進行光爆眼炸藥的裝填時，可以調(diào)整具體的裝填操作方法，盡可能降低對于巷道圍巖的破壞，提高圍巖的穩(wěn)定性和井下作業(yè)的安全性。

2.2 光爆鑿巖技術(shù)

采礦工程中應(yīng)用光面爆破技術(shù)時需要對炮眼的鉆鑿工藝進行嚴格的控制，確保炮眼鉆鑿質(zhì)量，避免炮眼鉆鑿偏差導(dǎo)致的爆破問題。技術(shù)人員會先根據(jù)具體巷道的施工情況對光爆眼進行定位，確保各爆眼相互平行，炮眼底部處于同一平面且各炮眼的中軸線都要垂直于工作面。不同光爆眼底部的距離應(yīng)當與孔口間的距離相同，相較于周邊光爆眼、頂眼及輔助眼等，掏槽眼的深度要更大，以超過一般炮眼的20 cm左右為宜。在正式鑿巖時，在離中線比較接近的位置可以先鑿一個平直度比較高的炮眼作為標準眼，并在標準眼中插入長度為眼深二倍的木棍，并確保該木棍露出炮眼的部分穩(wěn)固平直，其他炮眼的鉆鑿可以參考該木棍的長度。光爆眼鉆鑿中要對相關(guān)設(shè)備進行調(diào)試、檢查和維護，確保鑿巖機、釬桿等設(shè)備與工作面的垂直性和運行可靠性。

2.3 裝藥結(jié)構(gòu)選擇

賀西煤礦主要使用空氣間隔分節(jié)裝藥、不耦合裝藥和單段空氣柱裝藥三種結(jié)構(gòu)?？諝忾g隔分節(jié)裝藥，各個相鄰的藥卷之間留有適當?shù)目障?，因而爆破時氣體產(chǎn)生分布較為均勻，可以達到較高的爆破效果，對于深度超過2.5 m的深孔光爆常采用這種裝藥結(jié)構(gòu)。深孔爆破時如果裝藥長度過大，由于藥卷與炮眼壁之間空隙的存在，爆炸傳遞過程中容易發(fā)生熄爆，導(dǎo)致炸藥無法起爆。間隙效應(yīng)的存在是熄爆的主要原因，炮眼的直徑與炸藥藥卷直徑的比值為不耦合系數(shù)，不耦合裝藥就是間隙效應(yīng)的具體應(yīng)用，該種裝藥結(jié)構(gòu)對爆破時的瞬時粉碎性破壞進行控制，降低圍巖裂隙發(fā)生的可能性，當圍巖較為脆弱或者巷道對圍巖穩(wěn)定性要求較高時采用該種裝藥結(jié)構(gòu)。單段空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)可以給爆破時產(chǎn)生的氣體足夠的膨脹空間，以此確保光面爆破的質(zhì)量，該種裝藥結(jié)構(gòu)操作難度低且效果明顯，多用于淺孔光面爆破。

2.4 光爆裝填工藝

光爆孔口堵塞質(zhì)量、長度、光爆眼內(nèi)炸藥排列方法及起爆炸藥包的位置等都屬于裝填工藝。受到地質(zhì)條件的影響，賀西煤礦輔助眼和掏槽眼采用孔底連續(xù)柱狀炸藥裝填方法，起爆藥包一般放在炸藥裝填段的中下部。在實際的施工過程中周邊光爆眼爆破可以造成光爆層巖體崩落，與此同時還能使兩側(cè)周邊眼的連線貫通擴大裂隙，避免巷道外側(cè)圍巖遭受過多的影響，從而使巷道輪廓線上壁面盡可能平整。賀西煤礦技術(shù)人員會通過藥卷直徑、長度的減小增大藥卷直徑與炮眼直徑的不耦合系數(shù)，從而實現(xiàn)爆破沖擊壓力的降低。賀西煤礦周邊光爆眼裝填具體方法如圖1所示。

2.5 爆破網(wǎng)絡(luò)及起爆聯(lián)接工藝

賀西煤礦在制作炸藥藥卷時會根據(jù)起爆時間段的不同進行分組，避免了起爆順序的混淆。在煤礦工作面上的炮眼內(nèi)都裝上炸藥之后要拉順各個爆破孔的塑料管，將其集中于巷道中心位置，之后按照掏槽眼、輔助眼、腰眼、底眼、頂眼的起爆順序，把各個光爆眼中導(dǎo)爆管管口端扎在電雷管周圍利用膠帶或者繩子進行固定。與此同時塑料導(dǎo)爆管的牽拉要避免曲折、急轉(zhuǎn)彎的出現(xiàn)，且外爆電雷管與導(dǎo)爆管端部要保持平行，避免交叉，確保起爆連續(xù)性和傳爆穩(wěn)定性，避免瞎炮的出現(xiàn)。

3 賀西煤礦運用光面爆破技術(shù)的實際設(shè)計分析

3.1 起爆方案設(shè)計

起爆方案設(shè)計不合理會增加光爆的危險性。光爆眼爆破順序差錯將直接影響爆破效果和圍巖穩(wěn)定性，導(dǎo)致工作面裂紋的增加，威脅作業(yè)人員的生命。在實際的采礦作業(yè)生產(chǎn)中由于起爆方案設(shè)計差錯，賀西煤礦也出現(xiàn)過該類安全事故，所幸并沒有出現(xiàn)人員傷亡，但是給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。為了避免該類事故的出現(xiàn)，必須要加強起爆方案設(shè)計。首先必須要對光面爆破順序和各光爆孔的起爆時間間隔進行明確。對炮孔的位置、深度以及裝藥量等進行合理的布置，繪制相應(yīng)的炮孔布置圖，以此為依據(jù)進行起爆時間和順序的設(shè)計。表1為賀西煤礦1號巷道爆破參數(shù)設(shè)計。

3.2 裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計

光爆眼內(nèi)炸藥狀態(tài)的長度不符合要求、裝藥密度過大等結(jié)構(gòu)設(shè)計問題會對爆破效果產(chǎn)生負面的影響，甚至造成爆破孔口的破壞，進而對巖體的完整性造成影響。此外裝藥結(jié)構(gòu)還會影響到爆破震動，如果裝藥結(jié)構(gòu)過于集中會產(chǎn)生過大的地震效應(yīng)，導(dǎo)致爆破時巖體損傷加大，增加采礦安全事故的發(fā)生概率。結(jié)合賀西煤礦的地質(zhì)條件和生產(chǎn)需求，要積極優(yōu)化光面爆破的參數(shù)，采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)，對各個光爆孔的炸藥用量和裝藥結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計，在確保爆破效果的同時盡可能保證圍巖及炮孔壁的完整性和穩(wěn)定性。裝藥過程中要避免藥卷過于集中或間距過大，間隙始終可以提高光爆層與巖體脫離的速率，可以通過爆破孔數(shù)量的增加、單個炮孔裝藥量的減少實現(xiàn)開采面裂隙的控制。

4 結(jié)語

光面爆破技術(shù)在現(xiàn)代采礦工程中具有較高的適用性。賀西煤礦結(jié)合當?shù)氐牡刭|(zhì)條件、圍巖性質(zhì)和采礦生產(chǎn)要求，選擇恰當?shù)墓獗夹g(shù)參數(shù)和操作方法。在后續(xù)的開采作業(yè)中要根據(jù)現(xiàn)實條件的變化及時對技術(shù)參數(shù)進行調(diào)整，提高光爆技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，確保爆破效果符合實際要求。相關(guān)技術(shù)人員要加強光面爆破技術(shù)的研究，提高煤礦企業(yè)的光爆技術(shù)的應(yīng)用水平，做好安全隱患控制，提高采礦工程的安全性，確保巷道掘進速度和施工質(zhì)量，提高圍巖穩(wěn)定性，促進賀西煤礦生產(chǎn)安全性和質(zhì)量標準化建設(shè)水平的提升。

表1 賀西煤礦1號爆破參數(shù)設(shè)計