光面爆破在礦山巷道掘進爆破施工中的應用

薛江波

(山西省第三地質工程勘察院)

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光面爆破在礦山巷道掘進爆破施工中的應用

薛江波

(山西省第三地質工程勘察院)

摘要在礦山巷道掘進爆破施工中，相對于普通鉆爆法，采用光面爆破法在確保爆破質量、爆破安全的同時，可取得較好的經濟效益。以某沉積變質型鐵礦山為例，詳細分析了巷道掘進光面爆破設計方案、施工工藝流程以及在實際施工中需要注意的問題，供類似礦山參考。

關鍵詞光面爆破巷道掘進爆破設計施工工藝

在礦山巷道掘進爆破施工中，相較于普通鉆爆法，光面爆破雖然打孔數目多、打孔工序費時長，但爆破效果較好。表現在：①爆破后巷道斷面巖面平整、成型好、超挖量少，有利于支護工序的進行，支護成本低；②圍巖受爆破振動小，保持了圍巖的完整性與穩定性，從而增加了圍巖的自身承載力；③周邊眼采用間隔裝藥結構，減少了周邊眼裝藥量；④爆破后活矸危石大大減少，減少了排矸工作量，有利于巷道頂板管理；⑤爆破后大塊率低，爆堆集中，有利于提高裝巖效率[1-5]。為此，本研究以某鐵礦為例，對巷道掘進光面爆破設計方案以及施工工藝流程進行詳細探討。

1礦區概況

某沉積變質型鐵礦山礦體賦存于五臺群柏枝巖組巖層中，NE走向，傾向305°～330°，傾角25°～40°，平均傾角34°。礦區構造簡單，目前尚未發現對鐵礦開采影響較大的構造。礦區爆破條件較好，礦體和圍巖均較穩固，巖石堅固性系數為8～10。平硐和主要巷道斷面規格4m×4m，采用三心拱形式。

2光面爆破方案設計

2.1爆破參數

巷道掘進爆破僅有1個自由面，炮孔深度受到限制，一般為1.5～3m，此外，炮孔深度還受所用鑿巖機械的影響。使用普通的氣腿式鑿巖機，隨著鉆孔深度的增加，鉆眼速度降低，炮孔方向掌控難度增大，卡釬桿概率增大，拔釬操作難度較大，炮孔深度一般為2～3m。該礦鑿巖設備使用YT-28氣腿式鑿巖機，據現場試驗，炮孔深度2.5m，炮孔直徑42mm，使用2#巖石硝銨炸藥或乳化炸藥，藥卷外徑35mm，不耦合系數為1.2。

(1)最小抵抗線。計算公式為

(1)

式中，W為最小抵抗線，mm；d為炮孔直徑，mm。

經式(1)計算，W為420～840mm，根據工程實際情況，將W調整為600mm。

周邊孔的密集系數k值過大時，爆破后可能在光爆孔間留下巖埂，造成欠挖；k值過小，壁面可能形成凹坑，出現超挖。鑒于該礦礦體和圍巖均較穩固，故k取1，即周邊眼孔距取600mm。

經計算炮孔數目為41個，實際施工中，根據具體情況進行了調整，共布孔45個，其中掏槽眼布設7個，輔助眼布設18個，周邊眼布設20個。

(2)爆破裝藥量。計算公式為

(3)

式中，Q為一個循環爆破裝藥量，kg；q為炸藥單耗，kg/m3；S為巷道斷面面積，m2；L為炮孔深度，m；η為炮孔利用率，%。

式(2)中，q取1.2kg/m3，S取13.67m2，η取90%，則Q為36.9kg，實際施工中裝藥量確定為36.4kg，其中掏槽眼3.6kg，輔助眼22.8kg，周邊眼10kg。掏槽眼和輔助眼采用連續裝藥結構，每個炮孔裝1 200g炸藥(200g/卷)，炮泥堵塞長度1.3m。輔助眼采用間隔裝藥結構，每個炮孔裝500g炸藥，炮泥堵塞長度0.3m。

2.2眼孔布置

掏槽眼的掏槽方式有直眼掏槽和斜眼掏槽2類。由于直眼掏槽方式適用性強，施工簡單，爆破效率高，故本研究選擇該掏槽方式。掏槽眼按桶形(角柱形)布置于工作面中間偏下、距底板1.5m處，布置7個，其中3個裝藥，4個空孔。掏槽眼較其他炮孔深0.2m，即掏槽眼孔深2.7m。輔助眼與周邊眼布眼均勻，輔助眼孔距700mm，周邊孔孔底偏出輪廓線50～100mm。炮孔布置見圖1。

圖1　炮孔位置示意(單位：mm)

2.3爆破網絡

采用導爆管爆破網絡，一次起爆全斷面。起爆順序為首先起爆掏槽眼，然后起爆輔助眼，最后起爆周邊眼。用簇連法捆聯導爆管。雷管選用非電毫秒延期導爆管雷管，毫秒延期段數為3～15段。

3施工工藝流程

(1)測量、布孔。打眼前，由測量人員按照爆破設計方案，利用全站儀將巷道中線、腰線、掏槽孔、周邊孔準確地用紅漆標出，并由專人檢查記錄。

(2)鉆孔。鉆孔人員須按照布設孔位開孔，嚴格控制周邊孔間距。鉆孔作業要求做到準、平、直、齊。鉆孔時，在巷道中心鉆出1個中心眼，插入1根長釬桿，作為其他炮孔的定向標志，確保鉆出的周邊眼平直。采用預量釬桿并作標記的方法確保炮孔眼底落于同一平面上。

(3)裝藥、連線、起爆。裝藥前須做好檢查工作，包括檢查炮孔位置、角度、深度，清除炮孔內碎渣和積水。嚴格按照設計藥量、裝藥結構和雷管段別進行裝藥，并用炮泥堵塞搗實。起爆網絡連線時應仔細，連線后須認真檢查，杜絕漏聯現象出現。檢查無誤并確保所有人員撤離至警戒區外后，由爆破員在指定地點實施爆破。

4討論

(1)鉆孔。鉆孔質量是保證爆破效果的關鍵，在實際施工中難度較大，因此盡可能選派技術水平高、經驗豐富且責任心強的技術人員進行鉆孔，特別是掏槽眼和周邊眼，應落實崗位責任制，做好檢查工作。

(2)炮泥堵塞。高質量的炮孔堵塞可充分發揮炸藥的爆炸能量，改善巖石破碎效果。巷道掘進爆破中大量的炮孔都為水平炮孔，堵塞操作難度較大。堵塞炮孔需提前準備堵塞材料，勢必增加工作量。地下工作環境差，不堵炮孔可縮短在惡劣環境下的工作時間。即便如此，為提高炸藥能量利用率，降低炸藥單耗，應采取措施保證炮孔堵塞質量，以便取得較好的爆破效果。

(3)起爆網絡。該礦以往使用秒延期雷管，分2次爆破全斷面，第1次爆破掏槽孔，第2次爆破輔助孔和周邊孔，該起爆方式，操作簡單，但分2次爆破，增加了爆破和通風時間，降低了工作效率。本研究采用毫秒微差爆破，一次爆破全斷面，盡管起爆網絡較復雜，但可降低炸藥單耗、降低爆破地震效應、縮短爆破和通風時間，提高了巷道掘進施工速度。爆破參數經不斷的調整，加之在施工過程中嚴格把控各工序質量，爆破效果有了顯著提高，炮孔利用率由以往的80%提高至90%，在保證施工安全的同時取得了較好的經濟效益。

參考文獻

[1]王玉杰.爆破工程[M].武漢:武漢理工大學出版社，2009.

[2]汪旭光.爆破設計與施工[M].北京:冶金工業出版社，2013.

[3]劉景山.羅山金礦拱形光面控柱技術及其效果機理[J].現代礦業，2016(3)：206-208.

[4]王昌龍，韋性平，馬成俊.光面爆破在陜西某銅礦巷道掘進中的應用[J].現代礦業，2016(2):26-28.

[5]劉殿中.工程爆破實用手冊[M].北京:冶金工業出版社，1999.

(收稿日期2016-04-15)

薛江波(1982—)，男，工程師，碩士，035502 山西省五臺縣豆村鎮東桂村。