掘進工程大孔距光面控制爆破的實踐

李 磊，王大為，胥華龍

(山東黃金礦業(萊州)有限公司焦家金礦，山東萊州市 261441)

掘進工程大孔距光面控制爆破的實踐

李 磊，王大為，胥華龍

(山東黃金礦業(萊州)有限公司焦家金礦，山東萊州市 261441)

通過理論計算和現場試驗對比分析，提出使用密度小，爆速低的2＃巖石炸藥，采用大孔距光面控制爆破技術進行巷道掘進爆破。試驗巷道斷面為3 m×3 m，爆破后斷面平整光滑，半孔率達到90%。光面孔采用大孔距施工后，減少了光面爆破炮孔的施工量，有效地降低了爆破成本，提高了作業效率。

巷道掘進；光面爆破；孔間距；裝藥結構

0 引 言

為了保證巷道按設計要求成型并降低爆破振動對圍巖的破壞，采用光面爆破技術控制巷道輪廓，減少爆破超欠挖量和噴漿支護的工程量。與一般爆破效果對比，光爆產生的超挖量小于10%，減少了出渣工作量，形成的巷道斷面相對平整，噴漿支護成本大大降低，工程施工效率和進度都有效提升[1-3]。

光面爆破通過采用不耦合裝藥結構達到保護巷道頂板的效果。通常情況下，光面控制爆破孔間距為450～600 mm；需要施工大量的周邊眼，特別在堅硬巖石中，鑿巖工作強度大，效率低。因此，在保證光面爆破效果的前提下，盡量的加大炮孔間距，可減少鑿巖量，提升工作效率。

1 光面爆破影響因素

炸藥爆炸后產生的高壓遠遠超過巖石強度，藥包附近的巖石被壓碎，產生粉碎區。如果選擇合適的炸藥以及裝藥結構，使作用于孔壁上的爆炸壓力降低，可以減小粉碎區半徑，提高炸藥能量利用率。通常炸藥爆炸產生的壓力通過P＝0.25ρD2計算，(ρ為炸藥密度；D為炸藥爆速)，可以看出，必須選擇密度小，爆速底的炸藥，以減少爆轟壓力，試驗中采用2＃巖石炸藥[4]。

影響光面爆破效果另一個因素是光面孔之間能否形成貫穿裂隙，爆破貫穿裂隙是爆生氣體壓力相互疊加的結果，不同炮孔中的應力波相互疊加在沿炮孔連線方向上產生拉應力將巖石拉斷。普通導爆索的爆速為6500 m/s以上，光面孔的引爆選擇導爆索，并將各個光面孔通過導爆索相連，達到同時起爆的目的[5]。

2 爆破參數理論值

光面爆破跟臺階爆破計算比較相似，光爆層的爆破是各個光爆孔爆破后爆破漏斗的疊加與爆破應力波穿透共同作用形成的。

表1 炸藥單耗

(1)裝藥密度。根據目前公認的理論，認為光面爆破孔形成貫穿裂隙的主要成因，一是爆破應力波在炮孔的孔壁上形成初始的裂隙，二是爆破所產生的氣體促使兩相鄰炮孔間的初始裂隙擴展貫穿，達到光面爆破效果[6]。據此理論，裝藥密度可按下式計算確定：

式中：n——爆破生成氣體所產生的壓力系數，n＝1.1；

a——爆破生成氣體余容，a＝0.66；

V——2＃巖石乳化炸藥比容，V＝924；

T——爆破溫度，T＝2780°K；

Sc——巖石的單軸抗壓強度。

(3)光爆層厚度。光爆層厚度即最小抵抗線長度，該工程巖石堅固性系數f＝13；孔深3 m；單孔裝藥量0.549 kg；光爆層厚度：

式中：Q——單孔裝藥量，kg；

q——臺階爆破的炸藥單耗，kg/m3；

L——炮孔的長度，m；

f(n)＝0.4＋0.6n3，對于巷道頂部炮孔n取0.75，平巷下部炮孔取1。

(4)周邊孔間距a。周邊孔間距一般為光面爆破層厚度的0.75～0.9倍，軟弱、裂隙發育的巖體取小值，堅硬、完整巖體取大值。工程巖石堅固性系數為13，屬于堅硬巖石，a＝0.9×B＝590 mm。

3 光面爆破試驗參數

目前光面爆破施工有兩種方法：一是預留光爆層法；二是全斷面一次開挖法。試驗采用第一種爆破施工方法。理論計算與現場試驗的數據見表2。

表2 爆破參數對比

(1)裝藥結構。光面控制爆破采取不耦合裝藥結構，試驗采用軸向間隔裝藥形式，如圖1所示，試驗中光面爆破孔填塞長度為0.2 m。各光爆孔同時起爆。

圖1 裝藥結構

(2)周邊眼密集系數。周邊眼密集系數通常取0.8～1。通過現場試驗數據得出的結論，周邊眼密集系數已超過1，頂部炮孔的密集系數m取1.25。

(3)爆破效果。試驗斷面為3 m×3 m，爆破后斷面平整光滑，爆破后的現場如圖2所示。頂板光面孔采用大孔距施工后，減少了一個光面爆破炮孔，減少了一個孔的炸材消耗，有效提高了作業效率。

圖2 爆破實際效果

4 結 論

合理的爆破參數和裝藥結構是光面控制爆破成功的關鍵，巖石性質及構造面的差異決定了爆破參數的不同，根據巖石的性質及構造面的發育情況來確定爆破參數，有利于提高爆破效果，減少作業成本。實踐中，根據巖石性質，提出采用大孔距光面控制爆破技術，周邊孔密集系數m取1.25，爆破后周邊孔半孔率達到90%以上，在保證施工質量的前提下，減少了炮孔數，降低了爆破成本。

[1] 李 雄.井巷光面爆破參數的選擇實踐[J].采礦技術，2006，6(3)：525-527.

[2] 原素明，楊天羽.隧道光面爆破施工技術[J].城市建設理論研究，2012，2(13)：89-93.

[3] 李 平.隧道光面爆破技術與應用[J].中國礦業，2007，16(7)：108-109.

[4] 楊年華，張志毅，鄧志勇，等.硬巖隧道快速掘進的鉆爆技術[J].工程爆破，2003，9(1)：17-21.

[5] 梅慧浩.地下鋁土礦山超前探測及巷道光面爆破技術研究[D].長沙：中南大學，2013.

[6] 林秀英，張志呈.巖體斷裂控制爆破參數研究[J].化工礦物與加工，2000，29(11)：9-12.

2016-06-17)