淺談光面爆破技術(shù)在煤礦掘進(jìn)中的應(yīng)用

摘要：光面爆破是人為控制爆破的技術(shù)，目前這種技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并且應(yīng)用廣泛，本文簡單介紹了光面爆破技術(shù)的特點(diǎn)、原理、優(yōu)點(diǎn)、參數(shù)和爆破質(zhì)量要求，并論述了光面爆破在應(yīng)用中取得的效果。

關(guān)鍵詞：光面爆破技術(shù) 特點(diǎn) 原理 應(yīng)用

中圖分類號：TD235.374文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1光面爆破技術(shù)

1.1光面爆破的特點(diǎn)

(1)爆破后成型規(guī)整，符合設(shè)計(jì)輪廓，特別在松軟巖層中更能顯示出光面爆破的作用。光面爆破后通常可在新形成的壁面上殘留清晰可見的半邊孔壁痕跡。

（2）光面爆破可以大大減少巷道的超挖量，提高施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，節(jié)省大量的混凝土襯砌澆筑量。

（3）光面爆破對圍巖的破壞要輕微得多。根據(jù)聲波探測表明，采用光面爆破時(shí)，圍巖松弛帶的范圍只是常規(guī)爆破方法的1/3~1/2，從而提高了圍巖的穩(wěn)定性，減少了支護(hù)工作量。

光面爆破的優(yōu)點(diǎn)在完整巖體中十分明顯，可以直觀地感到爆破后的開挖面光潔平整，巖體完整，爆破裂隙不發(fā)育，給人以安全感。但是，在松軟的巖石中，特別是在一些不均質(zhì)的巖體和構(gòu)造發(fā)育的巖體中采用光面爆破在減輕圍巖的破壞，減少超挖以及避免產(chǎn)生冒頂?shù)确矫妫云鸬胶艽笞饔谩?/p>

1.2光面爆破的基本原理

光面爆破的實(shí)質(zhì)是沿開挖輪廓線布置間距減小的平行炮眼，采用特殊的裝藥結(jié)構(gòu)，在這些光面炮眼中進(jìn)行減少藥量的不耦合裝藥，選擇合理的光爆參數(shù)，然后同時(shí)起爆。爆破時(shí)，沿這些炮眼的中心聯(lián)接線破裂成平整的光面。比如在巷道掘進(jìn)設(shè)計(jì)斷面的輪廓線上布置加密的周邊孔，減小藥包直徑，減少裝藥量，配套采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，采用低密度和低爆速的炸藥，甚至專用的光面爆破炸藥（小直徑、低猛度、低爆速2000~3000m/s），以控制炸藥爆炸能量及其作用，降低爆炸沖擊波的峰值壓力，削弱它在巖石中引起的應(yīng)力波強(qiáng)度，避免在炮孔周圍產(chǎn)生壓碎區(qū)，而使爆破作用集中到需要爆落的一側(cè)巖體上，減弱對原巖體的破壞作用。光面爆破時(shí)由于采用不耦合裝藥，藥包爆轟后，炮眼壁上的壓力顯著降低。此時(shí)藥包的爆破作用為準(zhǔn)靜壓作用。當(dāng)炮孔壓力值低于巖石動(dòng)抗壓強(qiáng)度時(shí)，在炮眼壁上就不致造成“壓碎”破壞。

1.3光面爆破的優(yōu)點(diǎn)

（1）由于光爆巷道成形規(guī)整，消除圍巖凸凹處的應(yīng)力集中，最大限度地保持了圍巖自身強(qiáng)度，從而增加了圍巖自承能力，為錨噴支護(hù)提供了基礎(chǔ)。

（2）由于光爆大大地減少了掘進(jìn)超挖量（一般普通爆破的超挖量為20%~30%，而光爆的超挖量只有4%~6%），因此可減少材料（如錨噴材料、炸藥）消耗，從而降低了成本，加快了掘進(jìn)速度。

（3）光爆可有效地減少巖面的危巖，使井巷圍巖較為穩(wěn)定，有利于施工和安全，同時(shí)減少了井巷的維修量，降低了井巷的失修率。

（4）光爆消除了圍巖的凸凹不平，從而減少了通風(fēng)阻力和瓦斯聚集，有利于安全生產(chǎn)和通風(fēng)工作。

1.4光面爆破參數(shù)

為獲得良好的光面效果，一般選用低密度、低爆速、低體積威力的炸藥，以減少炸藥爆轟波的破碎作用和延長爆炸氣體的膨脹作用時(shí)間，使爆破作用為準(zhǔn)靜壓力作用；還應(yīng)盡量使用光面爆破專用藥卷，以獲得預(yù)期的效果。

(1)炮孔間距。一般為炮孔直徑的10～20倍。在節(jié)理裂隙比較發(fā)育的巖石中應(yīng)取小值，整體性好的巖石中應(yīng)取大值。

(2)最小抵抗線。光爆炮眼中心到鄰近輔助炮孔中心的距離為最小抵抗線，一般應(yīng)大于或等于光爆孔間距。

(3)炮眼臨近系數(shù) 在爆破能量一定的條件下，炮眼臨近系數(shù)m過大時(shí)，爆破后有可能在光面眼間的巖壁表面留下巖埂，造成欠挖；m值過小時(shí)，則會(huì)在新壁面造成超挖凹坑。實(shí)踐表明，當(dāng)m=O.８～1.0 時(shí)，爆后的光面效果最好。

(4)線裝藥密度。線裝藥密度又叫裝藥集小度。它是指單位長度炮眼中的裝藥量(g/m)。為了控制裂隙的發(fā)育，以保持新壁面的完整穩(wěn)固，

在保證沿炮孔中心線破裂的前提下，應(yīng)盡可能少裝藥。一般線裝藥密度如下:軟巖為70～120 g／m，中硬巖為120～150 g／m，硬巖為150～250 g／m。

(5)起爆間隔時(shí)間。 實(shí)驗(yàn)室爆破實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，瞬發(fā)起爆的裂隙表面最平整， 毫秒延期起爆次之，秒延期起爆最差。瞬發(fā)起爆時(shí)，炮孔問貫通破裂較好，抑制了其他方向裂隙的發(fā)育，有利于減少炮孔周圍裂隙的產(chǎn)生，可形成平整的壁面。所以，在實(shí)施光面爆破時(shí)，間隔時(shí)間越短，壁面平整的效果越有保證。應(yīng)盡可能減少周邊孔間的起爆時(shí)差，相鄰光面炮孔的起爆間隔時(shí)間不應(yīng)大于100 ms。

1.5光面爆破質(zhì)量要求

(1)眼痕率，硬巖不應(yīng)小于80% ，中硬巖不應(yīng)小于60%。

(2)軟巖中的巷道，周邊成形應(yīng)符合設(shè)計(jì)輪廓。

(3)兩炮銜接臺(tái)階尺寸，眼深小于3m時(shí)，不得大于150 mm；眼深為5m時(shí)，不得大于250 mm。

(4)巖面不應(yīng)有爆震裂縫。

(5)巷道周邊不應(yīng)欠挖，同時(shí)要求平均線性超挖值小于200mm。

此外，巖石力學(xué)性質(zhì)、地下硐室的深度、巖體的節(jié)理數(shù)和方向、節(jié)理面的粗糙度、地下水、炸藥性質(zhì)等都不同程度影響光面爆破質(zhì)量。

2光面爆破技術(shù)在我礦的應(yīng)用

(1)光面爆破方法的選擇上，采用修邊光爆法和輪廓線光爆法相結(jié)合的方法。

(2)打眼及布置炮眼方面，在煤層和巖石周邊眼之間加一個(gè)空眼，打眼作到“準(zhǔn)、齊、平、直”：“準(zhǔn)”就是點(diǎn)眼要準(zhǔn)，要精確，點(diǎn)眼位置符合設(shè)計(jì)要求，誤差不大于50 mm；“齊”就是輔助眼間距一致，周邊眼自上而下成一條直線；“平”就是除底眼外，所有炮眼保持在一個(gè)水平上，不得上仰或下俯；“直”就是炮眼角度與掘進(jìn)方向垂直，不得左右擺動(dòng)。

(3)裝藥結(jié)構(gòu)上，掏槽眼、輔助眼和底眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)；周邊眼采用單段空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)。

(4)藥卷的選擇上，選用爆速和密度都小的、細(xì)長的￠25×300mm乳化炸藥。

(5)控制周邊眼的裝藥量，每個(gè)周邊眼的裝藥量控制在0.1～0.15kg范圍內(nèi)。

光面爆破技術(shù)首先在我礦井下16上層煤的1468上中巷開始試驗(yàn)，成功后，逐步在我礦16上層煤半煤巖巷道、17層煤完整的石灰?guī)r頂板巷道進(jìn)行全面推廣應(yīng)用。

3結(jié)語

光面爆破技術(shù)對圍巖強(qiáng)度破壞小，提高了半煤巖巷道的穩(wěn)定性，有效的保證了施工安全，減少了巷道維修量，節(jié)省了巷道維修費(fèi)用。巷道成型規(guī)整，減少了巷道的通風(fēng)阻力。加快了巷道掘進(jìn)速度，與錨噴相結(jié)合大幅度地降低了成本。因此說光面爆破技術(shù)在巷道掘進(jìn)中具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

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