淺析光面爆破技術在煤礦井巷中的應用

馬凱旋

（大同煤礦集團馬脊梁礦，山西 大同 037027）

引言

光面爆破是根據不同巖性而定的，若要保證放炮以后掘出來的巷道輪廓能夠基本滿足設計的要求，應當結合科學的裝藥量控制、裝藥結構以及炮眼布置等手段來實現，進而達到成型規整、表面光滑的目標，在此過程中能夠減少對頂板的破壞，方便錨噴支護，同時光面爆破還具備質量好、成本低等優點。現階段，作為一種標準施工的方法，光面爆破技術在煤礦井巷的掘進過程中得到了全面的推廣和應用。

1 光面爆破技術

1.1 光面爆破的特點

首先，光面爆破以后的成型十分規整，符合設計輪廓的要求，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，繼而提升施工的質量，加快施工的進度，并顯著節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定程度，支護的工作量也隨之減少。

1.2 光面爆破的基本原理

光面爆破的本質就是沿著開挖的輪廓線對間距縮小的平行炮眼進行布置，用特殊裝藥結構在光面炮眼中開展減少藥量的不耦合裝藥，并采用科學的光面爆破的參數，然后進行引爆。爆破的過程中，沿著炮眼的中心連接線會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設計斷面的輪廓線上，并減少裝藥量，減小藥包的直徑，對不耦合的裝藥結構進行配套使用，選擇低爆速且低密度的炸藥或者光面爆破的專用炸藥，進而對炸藥爆炸的作用及能量進行控制，使爆炸的沖擊波對應的峰值壓力降低，在減弱巖石中的應力波強度的過程中避免了炮孔周圍壓碎區的粗線，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致了炮眼壁上承受的壓力降低，準靜壓作用是藥包爆破的主要作用力。當炮孔的壓力值比巖石的動抗壓強度低時，就能夠避免對炮眼壁造成的壓碎破壞［1］。

1.3 光面爆破的優點

其一，由于光面爆破巷道的成形比較規整，避免了圍巖的凸凹處應力的集中，使圍巖自身的強度得到了最大程度的保持，進而增強了自承能力，為錨噴支護打下基礎。其二，由于光面爆破有效地降低了掘進的超挖量，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的阻力得以降低，這對于通風及安全生產是非常有利的。

1.4 光面爆破的技術要點

應當在充分考慮圍巖特點的基礎上對周邊眼間距以及最小抵抗線進行合理選取，最大限度地增強鉆眼的質量；對于周邊眼的裝藥量務必要進行嚴格的控制，盡可能地沿著眼長均勻分布；周邊眼應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現，表1為光面爆破的具體周邊眼爆破參數。選擇毫秒微差進行有序的起爆。通過開挖程序的合理安排來為光面爆破創造良好臨空面；眼痕率和接茬率要分別達到70%和50%以上。

表1 光面爆破的周邊眼爆破參數表

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，而并非是在內部裝藥，爆破應力在相鄰排的裝藥眼爆破以后再在裂縫間進行傳遞，并且沿著弱線將巖石分開［2］。

2.2 預裂光面爆破法

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上進行光面爆破參數的選擇，這樣光面爆破能夠以一種科學的方法達到良好的效果，為了保障光面爆破質量應當進行精確的鉆眼，其中平、直、齊、準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，因此應當根據炮眼的深度來選取傾斜的角度；對于工作面不齊的情況，要在參考實際情況的基礎上適當調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；保證準確的開眼位置，將偏差控制在30mm以內；在井巷斷面輪廓線上進行周邊眼的開眼。開眼位置向輪廓線里面偏的這種誤差是不允許存在的。光爆掘進巷道時有預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，按照起爆的順序分別將多段非電塑料導爆管或者毫秒電雷管系統起爆，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。硐室掘進及大斷面巷道的掘進時，可以選擇預留光面爆破的分層次爆破［3］。

4 光面爆破技術在煤礦巷中的應用效果

在井巷掘進過程中應用光面爆破技術，可以使得巖渣的塊度比較均勻，大塊率較低，爆堆較集中，產裝方便；能夠降低巷道的支護，使工程造價降低。此外，采用光面爆破技術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的速度加快非常有效，使掘進的周期縮短。

隨著煤礦井巷掘進技術的不斷發展，光面爆破技術現在多用在煤礦的開口以及建硐室的過程中，光面爆破技術成形規整、節省材料、提高圍巖的穩定性以及保證安全生產等的各項優點都在其中得到了很好的體現，使得光面爆破技術在煤礦巷中的應用效果及優勢十分明顯。

5 結語

綜上所述，圍巖的破壞程度在光面曝光技術應用的過程中得到顯著降低，半煤巖巷道更加趨于穩定，并且還對掘進施工的安全性提供了可靠保障。從總體來看，光面爆破技術的實施，使巷道的輪廓滿足設計要求，成型規整且表面光滑，同時大大降低了新挖出巖面的破壞程度，增強了巷道的穩定性，促進了煤礦井巷道掘進社會效益及經濟效益的提高。

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

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

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