光面爆破在雙馬煤礦掘進巷道中的實踐應用

楊關

摘 要：近年來煤礦巷道掘進作業中，盡管綜合機械化掘進工藝得到大力推廣，但許多特殊巷道及區域仍離不開爆破工藝，光面爆破技術的使用不可或缺。光面爆破技術實行人為控制爆破，提高了煤礦巷道施工效率和煤礦經濟效益。本文介紹了光面爆破技術的原理、特點以及優點，以神華寧夏煤業集團雙馬煤礦為例，分析了光面爆破技術的實際應用成果，對于煤礦行業的發展具有積極的意義。

關鍵詞：光面爆破；煤礦掘進；巷道；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.048

1 光面爆破技術概述

1.1 光面爆破的原理

光面爆破技術的原理是沿著巷道開挖輪廓線進行間距小的平行炮眼布置，采用特殊的裝藥結構，同時在光面炮眼中采取不耦合裝藥，最后對爆破參數進行設置，同時起爆。起爆時，沿炮眼中心線會破裂成為規整的平面。巷道掘進設計斷面輪廓線上，在周邊設置周邊孔，可以降低藥包的直徑，同時利用不耦合裝藥結構對爆炸的能量進行控制，減小爆炸能量對巷道內巖石的應力波強度，減小炮孔周圍出現壓碎區的概率，爆破的作用最好集中于巷道的一側巖體上，降低對原巖體的破壞。

1.2 光面爆破的特點

光面爆破技術的主要特點表現在：爆破后與設計輪廓相符合，成型規整，光面爆破的效果會在相對松軟的巖層中顯示出來；光面爆破技術的實施，可以在巷道施工過程中，減少巷道的超挖量，保證施工的質量與施工效率，同時還可以減少巷道內部混凝土襯砌澆筑量及噴漿量；光面爆破技術對于巷道圍巖的破壞力小，對于完整巖體的效果更為顯著，可以保證圍巖本身的強度，提升其承載能力，為后續的施工提供保障，降低了施工的成本，保證施工進度，并且有利于巷道內部施工的安全性。

1.3 影響爆破質量的因素分析

影響爆破質量的因素主要包括掏槽效果、光爆層厚度以及裝藥量。巷道爆破掘進作業中，掏槽眼的布置對于爆破自由面和爆破條件至關重要。掏槽眼確定的首要工作就是根據其工作面巖性特點，對于相應的巖石，要進行破碎并拋出，自由面基礎上崩出另外的自由面，為爆破創造條件。光爆層的厚度會對光面爆破技術產生直接的影響，其厚度一般是周邊眼的最低抵抗線，影響石渣塊度，光爆層過厚過薄都不利于爆破的進行。實際的施工過程中，光爆面的厚度要結合巷道內部的巖石性質、地質構造等進行調整。在光面爆破技術中，應將周邊眼的裝藥量控制在大于壓實抗拉強度可承受的范圍內，同時又需要避免對圍巖造成的破壞，以實現最好的爆破效果。

2 煤礦光面爆破應用實例

2.1 礦井概述

雙馬煤礦位于寧夏靈武市東南約60km處，行政區劃屬靈武市、吳忠市鹽池縣管轄。井田東西寬4.0～4.9km，南北長13.7km，面積約67.99km2，礦井地質儲量15.28億噸，設計可采儲量5.65億噸。設計生產能力為400萬噸/年，服務年限為96.4年。井田內主要可采煤層7層，分別為4-1、4-2、4-3、6、10、12、17煤，首采煤層為4-1煤，平均厚度3.8m。

礦井采用斜井開拓，共布置3條井筒，即主斜井、緩坡副斜井、回風斜井。采用盤區式布置，分4個煤層組開采，在各煤層組分別設置運輸大巷、輔助運輸大巷、回風大巷。主斜井、緩坡副斜井位于工業廣場內，回風斜井位于工業廣場西側。

2.2 光面爆破在雙馬煤礦應用

4-3煤運輸大巷沿4-3煤層布置，設計總長度3143.8m，方位角247°，沿煤層頂板按中腰線掘進。4-3煤運輸大巷（西翼）斷面為半圓拱形，巷道掘進寬5.64m，掘進高4.22m，凈寬5.4m，凈高3.9m，掘進斷面積20.7㎡，凈斷面積=17.9㎡。

4-3煤：黑色，弱瀝青、瀝青光澤，內生裂隙不發育，層狀塊狀，半暗型煤，結構簡單。煤層最大厚度1.80m左右，最小厚度1.46m左右，平均厚度為1.65m左右。4-3煤層頂板多為粉砂巖、泥巖，平均厚度6.21m。底板巖性以粉砂質泥巖為主，平均厚度為10.3m左右，4-3煤不含夾矸。

掘進采用鉆眼爆破，全斷面一次起爆。永久支護為錨網索噴聯合支護，工作面臨時支護必須采用管式金屬前探梁支護，支護緊跟工作面。按地測科給定的施工中線，安裝激光指向儀，指示巷道掘進方向，沿4-3煤層底板按腰線掘進。裝載運輸采用5.0輪式裝載機裝渣至單橋自卸式排矸膠輪車，然后由膠輪車直接運送至地面排矸場的方法。采用無軌膠輪車進行輔助運輸。交接班安全檢查后，進行打眼、裝藥、爆破等工作，當工作面炮煙吹散后，由班組長和爆破員進入工作面，由外向里依次檢查頂板、支護、瓦斯、煤塵和拒爆等情況，確認安全后，前移金屬前探梁進行臨時支護，連網、打錨桿、出渣，以此為一個循環。

打眼采用1臺CMJ2-17煤礦用液壓掘進鉆車，備用2臺YT28氣腿式鑿巖機；打頂錨桿采用MQT-120/2.5氣動錨桿鉆機，至少配備2套完好的1.2m、2.5m風釬桿；打幫錨桿眼采用1臺CMJ2-17煤礦用液壓掘進鉆車及2臺風錨頭，分別配備2套完好的1.2m、2.5m風釬桿；打錨索眼采用1臺CMM2-15 型全液壓錨桿錨索鉆車，配備10根1.0m和2根1.2m釬桿。

掏槽方式為楔形掏槽法，周邊眼與設計輪廓線距離為100mm。

使用礦用二級乳化炸藥，藥卷規格為φ32mm×150mm，重150g，Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ段毫秒延期電雷管引爆，截面2.5mm2銅芯電纜連接，FD200D（A）型多功能發爆器及專用鑰匙起爆。

全部炮眼統一采用正向連續柱狀裝藥，裝藥時要小心將藥卷用炮棍送到眼底，不得裝錯雷管段號，不得弄斷雷管腳線，有水時要使用防水套，以免受潮拒爆。

爆破網絡采用串聯全斷面一次起爆。

實行光面爆破技術以后，實現了良好的掘進效果，提高了掘進速度由原來的4m/天提高到了6m/天，確保了施工安全以及效率，圍巖的穩定性好，基本無剝落，實現了巷道的安全施工。

3 結束語

光面爆破技術對圍巖的破壞強度小，同時又有效提高了半煤巖巷道的穩定性與安全性，減少施工安全事故的發生，降低了巷道的維修強度，進而節省了巷道的維修費用，節約成本，有利于提高煤礦的經濟效益。另一方面，通過光面爆破技術所形成的巷道成型規整，降低了巷道內部的通風阻力，減少了巷道噴漿工作量，從而提高了掘進效率，該技術與錨噴的結合同樣降低了煤礦企業的成本，因此具有較廣闊的使用前景。

參考文獻：

[1]姚華強.光面爆破在煤礦掘進巷道中的應用[J].山東工業技術，2018（24）：72+77.