光面爆破在煤礦掘進巷道中的應用

白憲華

【摘 要】煤炭行業(yè)作為我國支柱性產(chǎn)業(yè)，在進入新時期后，其施工技術獲得快速發(fā)展，光面爆破是一種人為控制爆破技術，其對于煤礦巷道掘進起著十分重要的作用。在實際中光面爆破的應用范圍十分廣泛，一方面促進了施工效率的提升，另一方面也可以按照最佳的標準來控制施工質(zhì)量。就目前而言，在煤礦巷道掘進中，光面爆破是十分常見的爆破技術，其最顯著的特點就是在爆破過程中，周邊眼會同時起爆以形成平整輪廓面。對此，下面結合煤礦的具體情況，就光面爆破在掘進巷道中的應用展開分析。

【關鍵詞】煤礦；光面爆破；掘進；巷道；應用

引言

煤礦掘進過程中，應用巷道光面爆破施工的技術具有普遍性。對巖巷施工的工程質(zhì)量提出了更高的要求，并且依附著強大的科學技術，煤礦掘進的施工速度逐漸得到提高。長期的施工經(jīng)驗表明，且經(jīng)過了對各大煤礦的掘進施工調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中深孔光面爆破的施工質(zhì)量較其他爆破技術好，符合了各大煤礦企業(yè)的對爆破的要求。有的服務年限長、開采環(huán)境不理想的巷道，受礦壓的影響較大，產(chǎn)生此類的巷道并大多分部在巖石中，規(guī)律不明顯，呈不規(guī)則分部狀態(tài)。由此看來，巖巷掘進施工的質(zhì)量的優(yōu)劣，與掘進方法息息相關，爆破效果與爆破參數(shù)和施工技術措施也有著緊密的關系，如何有效應用中深孔光面爆破，在巖巷施工中實踐，是能夠很好提高工程效率。基于此目標，下文在結合筆者對有關文獻研究以及自己多年工作實踐基礎上，就中深孔光面爆破在煤礦掘進中的應用進行分析。

1中深孔光面爆破技術簡述

1.1技術原理

以爆破的方式開展煤礦掘進施工的形式較多，其中中深孔光面爆破屬于全新的技術，并且在具體應用中獲得良好的效果。該技術的主要原理為：對所有炮眼進行同時引爆，并且在爆破中，由于炮眼之間的相互作用，會產(chǎn)生疊加的沖擊力，沖擊波在之間擴散中會引發(fā)重疊效應，進而提升爆破的威力和強度。同時，當沖擊破作用于巖體中，以爆眼為中心點就出現(xiàn)大量裂縫，沖擊效果不斷擴大，進而產(chǎn)生全面爆破的效果。

1.2應用要點

該技術在煤礦掘進中應用，由于其自身特點和應用范圍的優(yōu)勢，已經(jīng)獲得各大煤礦企業(yè)的認可。但是在應用該技術的過程中，需要注意以下幾點：首先，技術人員需要對現(xiàn)場進行勘察，掌握現(xiàn)場的具體情況，合理設置各個爆破點的距離；其次，裝藥是該技術應用的重點環(huán)節(jié)，技術人員需要確保各個爆破點藥量一致；最后，引爆方式要結合具體情況科學選定，保證各個爆破點同時引爆，優(yōu)化爆破效果。在光面爆破中，巷道成型比較規(guī)整，可以極大的消除凸凹處的集中應力，確保了圍巖本身的強度，提升了圍巖承載力，為錨噴支護提供了保障。同時光爆會極大的減少掘進超挖量，減少了材料損耗，降低了施工成本，提升了巷道掘進速度。此外，光面爆破可以有效的消除圍巖的凸凹不平，緩解了瓦斯聚集現(xiàn)象，降低了通風阻力，為安全生產(chǎn)打下了良好的基礎。

2光爆參數(shù)和合理微差間隔時間的選擇

2.1確定炮眼密集系數(shù)和周邊炮眼間距

多種是實踐經(jīng)驗和理論研究分析得到，0.8到1.0之間是光面爆破炮眼密集系數(shù)的最合適的取值。這是基于雙孔、雙自由面爆破模型試驗得出的，首先要確保平整的炮眼斷面，以及明確標準的炮眼利用率指標，加大對光爆炮眼密集系數(shù)的合理性分析進，實踐中增大光爆炮眼密集系數(shù)，直到巷道曲率半徑足夠大時，且破壞力逐漸減少時，此時的光面層的厚度為最厚的。反之，減少系數(shù)，巷道曲率半徑拱頂曲率小，減少橫向和縱向的跨度，則對破壞力要求則會增大。此外，爆破后炮眼間貫通裂隙形成，與周邊炮眼間距有著很大的關系，在充分的保證科學的合理的周邊炮眼間距，使爆炸應力波在綜合作用下，爆炸應力波產(chǎn)生的爆破氣體是貫通裂縫的很大的形成因素。

2.2裝藥結構

第一，裝藥結構的參數(shù)要控制在標準范圍內(nèi)，可以在兩個方面控制。其一是利用未受到破壞的圍巖，由于完整的巖石對巖壁上的初始壓力小，抗壓強度小能夠使裝藥結構可塑性強，彈性大。其二，孔壁處開裂處會形成眼壁上的初始拉力，炮眼連心開裂的受力大于巖石的抗拉程度，則利用周邊炮眼對反向裝藥的裝藥孔內(nèi)裝填滿炮泥，封堵孔口后，此時裝藥結構較為完整。第二，炸藥爆炸時，藥孔的水炮泥被爆破后形成了霧狀，作為傳播介質(zhì)降低了空氣中的沖擊波強度，圍巖受到的破碎壓力減少。此時，整個炮孔內(nèi)不斷發(fā)生膨脹，霧狀的空氣柱加速了爆炸產(chǎn)生物的形成，則周邊的炮眼、巖壁并無明顯裂縫。

2.3炮眼深度和毫秒延期間隔時間的確定

炮眼深度在中深孔爆破中起到的也是關鍵性的影響。確定炮眼深度，首先，明確巖石屬性、巷道斷面面積、工作方式、機械設備等客觀爆破環(huán)境對其的影響，特別是固定下機械設備的具體操作方式。其次，炮眼的越深鑿巖機鉆眼速度越慢，反之。由此可斷炮眼的深度。例如，常見的鑿巖設備7655型氣腿式鑿巖機，鉆眼速度變化不明顯是在炮眼深度在2米左右時；而鉆眼速明顯降低是當炮眼深度在2.5米之后。因此，有的爆破為了加快掘進速度，人為地增加深炮眼深度，這是違背常理的，當炮眼足夠深時，需要打擊炮眼的時間成本更多，越深的炮眼鉆眼速度也會減緩。另外，巖石受到了高強度的夾制后，巖巷掘進的自由面和空間變得狹窄，則又加大了夾制力，加重了巖石受力變形的速度，掏槽爆破和中深孔的移動和破壞現(xiàn)象明顯，因此，需要對延期間隔時間控制，間隔的時間短，減少了巖石在破碎移動的速度，在簡短的時間內(nèi)快速形成新自由面，減少了爆破的負面影響。

2.4分段確定現(xiàn)場爆破

結合實踐來看，當前直眼掏槽形式復雜多樣，其主要有螺旋、角柱、五花眼以及菱形這積累掏槽，它們各有優(yōu)缺點。以五花眼掏槽為例，在井礦爆破中，增大第二個自由面效果明顯的是五花眼掏槽。首先，提高掏槽深度，五花眼掏槽劃分了炮眼裝藥部分為內(nèi)外兩層，裝藥爆破能夠?qū)?nèi)外兩段形成漏斗形槽腔，上分段的炸藥拋出了破碎的巖石，下分段炸藥利用破碎巖石創(chuàng)造自由面。裝藥分段起爆的時間短促，強大的裝藥能量與巖石破碎碰撞的過程中，積累了碎塊巖石拋擲的能量，巖石拋擲的量大則有助于擴大了第二個自由面的表面積。

3中深孔光面爆破技術的應用事項

在煤礦掘進中應用該技術可以切實提升施工效率和質(zhì)量，保證操作人員的施工安全，而想要切實發(fā)揮該技術的應用優(yōu)勢，煤礦企業(yè)需要注意以下幾點：第一，在應用該技術的過程中，需要加強班組管理，做好班組之間的協(xié)調(diào)和配合工作，為循環(huán)施工奠定基礎；第二，該技術對鉆打眼具有較高的要求，需要兩部鉆打眼共同配合，嚴格控制鉆孔深度、炮眼間距、炮眼位置以及炮眼角度；第三，要充分重視封孔工作，并且嚴格按照相關規(guī)定組織施工，保證封孔強度符合施工要求；第四，噴漿作業(yè)要保證符合標準和要求，一般情況下，迎頭和噴漿位置要在巷道內(nèi)保持一定的安全距離。

結語

總之，科學的合理的中深孔光面爆破施工技術，在不規(guī)則的巷道中提高了掘進施工的質(zhì)量，并且對于縮短了施工周期以及降低企業(yè)建設成本都大有幫助，同時采用此技術對提高施工質(zhì)量、方便施工安排有很大的優(yōu)勢。有鑒于此，煤礦掘進時中深孔光面爆破技術應用上首先需要企業(yè)科學合理確定炮眼深度以及選擇最佳的掏槽形式，之后再基于施工實際明確下包括裝藥結構、光爆參數(shù)和毫秒延期間隔時間等，這樣一來方能最大限度地保證煤礦掘進中巖巷挖掘效率以及質(zhì)量。

參考文獻：

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[2]李紅勛，宋建偉.中深孔爆破技術在煤礦井下掘進中的應用[J].企業(yè)技術開發(fā)，2015，34（30）：60+76.

（作者單位：冀中能源峰峰集團新屯礦）