光面爆破技術(shù)在不穩(wěn)固采準(zhǔn)巷道中的應(yīng)用探討

呂波+郝寧剛

摘要：在不穩(wěn)固采準(zhǔn)巷道的施工過(guò)程中，通常會(huì)碰到礫石層、淤泥層和斷層破碎帶等特殊性地質(zhì)狀況，如果對(duì)這些特殊性地質(zhì)處理的不恰當(dāng)，就有可能會(huì)導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，給生產(chǎn)建設(shè)甚至施工者的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失。因此，在巷道的掘進(jìn)過(guò)程中，必須采取科學(xué)的、先進(jìn)的方法進(jìn)行施工作業(yè)，并且要安排專業(yè)技術(shù)人員參與施工。 采用光面爆破掘進(jìn)技術(shù)，能夠在一定程度上減小對(duì)周圍巖石的擾動(dòng)，從而確保圍巖的完整性和穩(wěn)定性，保障鐵礦的生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：光面爆破 不穩(wěn)固巷道 鐵礦 施工方法

引言

在鐵礦的開(kāi)采過(guò)程中，通常都是采用平巷掘進(jìn)法，現(xiàn)階段的平巷掘進(jìn)主要使用鑿巖爆破法進(jìn)行施工。但是，在施工中可能會(huì)遇到不同的地質(zhì)條件，因此需要不斷改革傳統(tǒng)的鑿巖爆破法，使之適應(yīng)不同的地質(zhì)施工條件。本文簡(jiǎn)要介紹了光面爆破技術(shù)的基本原理以及參數(shù)設(shè)計(jì)，闡述了不穩(wěn)固巖層對(duì)施工作業(yè)困難造成的危害，并且對(duì)全斷面炮孔布置、光面爆破技術(shù)要求以及施工注意事項(xiàng)等進(jìn)行了探討。

一、光面爆破技術(shù)的基本原理及參數(shù)設(shè)計(jì)

在鐵礦巷道開(kāi)挖中，光面爆破是一種經(jīng)常應(yīng)用的技術(shù)，這種技術(shù)比較成熟，主要是利用光面爆破原理，針對(duì)不同類別的圍巖選擇合理的爆破參數(shù)進(jìn)行爆破，在實(shí)踐的過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際情況不斷優(yōu)化爆破參數(shù)，使光面爆破取得更好的效果。在具體的爆破過(guò)程中，應(yīng)該通過(guò)合理選擇周邊孔的爆破參數(shù)和優(yōu)化試驗(yàn)，使爆破后留下半邊炮孔，巖石層沿著炮孔連線爆落，巷道洞壁的平整度比較好，能夠在一定程度上使超挖減少，同時(shí)把爆破對(duì)圍巖的破壞程度降至最低。制約爆破效果的主要因素以下幾種，一是周邊孔線的裝藥密度即P值，二是周邊孔間距即E值，三是最小抵抗線即W值。其中，周邊孔密集系數(shù)即K值等于E/W，通常K值范圍應(yīng)該在0.6至0.9之間，一般取0.8左右即可，在相同的條件下，K值越小巖體越能精確地沿炮孔連線爆裂開(kāi)來(lái)，但是鉆孔的工作量比較大，如果鉆孔量不增大就需要使W值增加，但是，往往又受裝藥量的制約而導(dǎo)致沖炮的情況發(fā)生，如果K值過(guò)大，那么各個(gè)炮孔就只能起獨(dú)立的作用，這樣就會(huì)造成兩個(gè)炮孔間出現(xiàn)洞壁欠挖的情況，而如果再進(jìn)一步增加裝藥量的話，就會(huì)增加對(duì)圍巖的破壞程度，使炮孔附近的洞壁過(guò)量超挖，損害巷道洞壁的成形結(jié)果。從上述分析我們可以發(fā)現(xiàn)，爆破參數(shù)是否合理是光面爆破成功與否的主要影響因素。

二、不穩(wěn)固巖層對(duì)巷道施工產(chǎn)生的危害分析

（一）不穩(wěn)固巖層的主要特征分析

在鐵礦巷道的開(kāi)挖過(guò)程中，不穩(wěn)固巖層主要有以下幾項(xiàng)特征，一是巖體松軟，二是巖體破碎，三是巖體的承載力低。在施工過(guò)程中，不穩(wěn)固巖層會(huì)給巷道開(kāi)挖帶來(lái)一定的危害，可能會(huì)導(dǎo)致巖體擠壓變形，或者出現(xiàn)片幫以及流體狀等不同情況。

（二）不穩(wěn)固巖層的基本分類情況

不穩(wěn)固巖層具有不同的結(jié)構(gòu)類別，其物理力學(xué)性質(zhì)也各不相同，一般可以分為以下幾個(gè)類別：一是中等穩(wěn)固巖層，這種巖層的節(jié)理裂隙發(fā)育不佳，整體強(qiáng)度比較低，因此在開(kāi)挖之后的一段時(shí)間內(nèi)，通常會(huì)有一段比較穩(wěn)定的時(shí)期，過(guò)一段時(shí)間后，往往就會(huì)出現(xiàn)冒頂和片幫等情況。二是破碎的巖層，這種巖層的單體強(qiáng)度較高，但是整體比較容易破碎，開(kāi)挖后始終處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)。三是流沙和礫石巖層，這種巖層主要是由松散的砂石堆積而成，因此穩(wěn)固性更低。四是淤泥和砂質(zhì)粘土等非常軟弱的巖層，這種巖體通常是由松散物體膠凝而成，因此穩(wěn)固性也很低。五是風(fēng)化巖層，這種巖層在裸露之后，往往容易因遭到長(zhǎng)期的風(fēng)蝕和水蝕，而對(duì)其穩(wěn)固性產(chǎn)生破壞。

（三）不穩(wěn)固巖層對(duì)巷道施工的主要危害分析

在巷道的掘進(jìn)過(guò)程中，在穿過(guò)不穩(wěn)固巖層的時(shí)候，砌體邊墻可能會(huì)擠入巷道的中間，這種情況下，砌體邊墻以及拱頂就會(huì)出現(xiàn)一定程度的裂紋，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)垮塌現(xiàn)象，巷道的底板也會(huì)進(jìn)一步出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，造成鐵道發(fā)生變形甚至拉斷等問(wèn)題，從而使機(jī)車跳道，并且出現(xiàn)巷道積水等情況，給鐵礦的安全生產(chǎn)帶來(lái)很多問(wèn)題。

三、全斷面炮孔布置研究

（一） Ⅲ類圍巖炮孔布置

設(shè)計(jì)孔深為3米，掏槽空孔的孔徑為ф52毫米，周邊孔的孔徑為ф42毫米，其余孔的孔徑為ф32毫米，其中掏槽空孔為1個(gè)，掏槽孔為10個(gè)，輔助孔為26個(gè)，底孔為5個(gè)，周邊光面爆破孔為22個(gè)，總計(jì)炮孔為64個(gè)，掏槽空孔比其它炮孔長(zhǎng)20厘米。

裝藥結(jié)構(gòu)：全斷面使用乳化炸藥爆破，其中掏槽孔、輔助孔連續(xù)裝藥；周邊光爆孔間隔裝藥，導(dǎo)爆索連結(jié)，以竹片扎緊，加工成藥串。周邊光爆孔藥卷直徑為ф25毫米，起爆藥卷直徑為ф32毫米，其余炮孔藥卷直徑也為ф32毫米。

起爆網(wǎng)絡(luò)：各炮孔采用非電毫秒雷管微差順序起爆，分1、3、5、7、9共五段，反向起爆，一次性并聯(lián)集束，由火雷管引爆各段炮孔。

炮孔堵塞：所有炮孔均用普通粘土堵塞，堵塞長(zhǎng)度為30至35厘米。

（二）Ⅳ類圍巖炮孔布置

設(shè)計(jì)孔深為2.5米，周邊孔的孔徑為ф42毫米，其余孔的孔徑為ф32毫米，其中掏槽孔為6個(gè)，輔助孔為25個(gè)，底孔為4個(gè)，周邊光面爆破孔為29個(gè)，總計(jì)炮孔為64個(gè)。

裝藥結(jié)構(gòu)：全斷面使用乳化炸藥爆破，其中掏槽孔、輔助孔連續(xù)裝藥；周邊光爆孔間隔裝藥，導(dǎo)爆索連結(jié)，以竹片扎緊，加工成藥串。周邊光爆孔藥卷直徑為ф25毫米，起爆藥卷直徑為ф32毫米，其余炮孔藥卷直徑也為ф32毫米。

起爆網(wǎng)絡(luò)：各炮孔采用非電毫秒雷管微差順序起爆，分1、3、5、7共四段，反向起爆，一次性并聯(lián)集束，由火雷管引爆各段炮孔。

炮孔堵塞：所有炮孔均用普通粘土堵塞，堵塞長(zhǎng)度為30至35厘米。

四、光面爆破技術(shù)要求以及施工注意事項(xiàng)分析

任一周邊孔裝藥量所引起的爆破裂隙伸入到巖體的破壞帶不應(yīng)超過(guò)周邊孔爆破產(chǎn)生的破壞帶，因而光面爆破孔應(yīng)盡量采用低爆速炸藥，并嚴(yán)格控制其裝藥量。周邊孔的裝藥不偶合系數(shù)一定要達(dá)到不小于1.5的要求。由于周邊孔裝藥量小，必須采用導(dǎo)爆索實(shí)行間隔不偶合裝藥，因而周邊孔藥串必須精心加工，綁扎牢固。每循環(huán)開(kāi)挖必須測(cè)定隧洞中線、腰線及開(kāi)挖輪廓線，周邊孔必須沿輪廓線開(kāi)孔，控制孔位偏差不大于5厘米。周邊孔為3%孔深的傾斜角度向外放射，孔底誤差范圍不超過(guò)10厘米，每米炮孔長(zhǎng)度誤差范圍不超過(guò)5厘米，并應(yīng)保證炮孔平行度。各炮孔必須用炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度≮30厘米，并緊靠藥卷。做好爆破原始記錄和爆破效果分析記錄，檢查原因，不斷完善。endprint