定向切割光面爆破新技術研究與應用

左海峰 劉漢慈

摘 要：當前部分礦井掘進采用盾構機、硬巖掘進機等先進設備施工，但因地質條件復雜、設備維護費用昂貴等缺點，目前80%的硬巖掘進工程仍然采用光面爆破工藝，傳統光面爆破存在很多問題，嚴重影響圍巖穩定，甚至會造成冒頂，本文結合礦井實際，重點探討“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技術的應用，期待能為類似條件的礦井提供理論指導。

關鍵詞：“聚能管+水沙袋”；光面爆破；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.015

0 引言

王樓煤礦炮掘巷道成型差的難題已經影響了礦井的發展，為徹底解決這項技術難題，王樓煤礦與中鐵十一局爆破專家進行新技術爆破研究試驗，王樓煤礦技術人員與爆破專家一起在三采膠帶下山（下）進行了“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技術研究與試驗，試驗結果超預期，試驗取得重大成功。光爆眼痕率由原來不足20%提高到80%，新技術的研究與成功應用是煤礦光面爆破技術的一場革命，也是顛覆性爆破技術，該技術將迅速傳播并廣泛應用于各類爆破巷道，技術市場潛力巨大，效益巨大。

1 “聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技術

“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破技術適用于各類礦山巖石巷道及巖石隧道工程，另外對于切頂留巷、卸壓也均可采用本技術。

（1）周邊眼采用聚能管裝藥、爆破，聚能管材質為非金屬材料PVC，聚能管設計有兩個聚能槽，聚能槽對準巷道輪廓面，炸藥爆炸時形成高溫、高壓射流，高溫、高壓射流從聚能槽中噴出應力波，沿巷道輪廓線定向對巖石進行切割，避免了爆炸能量360°釋放對巷道圍巖的破壞，從而達到光面爆破的效果。（2）采用水沙袋代替傳統黏土炮泥或炮塞進行封孔，與黏土炮泥或炮塞相比，水沙袋不僅封孔效果良好，而且填充簡單，由于水沙袋中含水，爆破時也可起到水炮泥的作用，降低粉塵濃度，環保效益明顯，另外采用水沙袋充填爆破后不增加有毒、有害氣體，有利于作業環境的改善。（3）調整掏槽眼布置方式，調整雙楔掏槽布置方式，縮小掏槽眼水平角度一掏和二掏的間距，另外一圈輔助眼也水平角度也適當調整。（4）周邊眼和輔助眼的間距增大，周邊眼間距由原來的350mm增大到700mm，輔助眼間距由原來550mm增大到800mm。

2 “聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技術的應用

“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技術，目前已經在王樓煤礦全面推廣，下一步主要在光面爆破、切頂卸壓、留巷方面應用。

（1）炮眼數量。目前三采膠帶下山（下）全迎頭需要打100個炮眼左右，聚能光面爆破僅需施工64個左右，減少幅度達36%。

（2）打眼時間。由于炮眼的減少，打眼時間由原來的3小時可縮短至2小時，時間較原來減少三分之一。

（3）裝藥爆破。周邊眼采用聚能管裝藥，封孔采用水沙袋代替炮塞，裝藥時間可由原來的3.5h縮短至1.25小時，裝藥時間縮短64%。

（4）炸藥、雷管消耗。目前爆破方式每米消耗炸藥42kg，雷管45發，采用聚能光面爆破后每米消耗炸藥32.5kg，雷管24發。

（5）光面爆破。聚能管爆破把炸藥注入聚能管中，使炸藥爆破時沖擊波平均作用在整個周邊眼內，爆破后眼痕率可達80%，目前我礦光爆方式眼痕率不足20%。成型好后，每米節省噴漿料約0.9m3，節省成本291元。

（6）封孔。光面爆破試驗使用的了廠家提供的水沙袋進行封孔，每個炮眼只用一只，不用炮棍搗實，周邊眼和輔助掏槽眼均采用水沙袋進行封孔，操作簡單，節省時間，封孔時只需把水沙袋充水后，放入炮孔內300mm即可，封孔效果極佳，深受工人歡迎，而且材料環保，來源廣泛，環保效益明顯。

（7）起爆。全斷面一次起爆，效率更高。光面爆破采用一次全斷面起爆，相對傳統的分次起爆，減少了爆破次數，光面爆破炮眼布置參數更加合理，減少中間躲炮敲幫問頂的作業時間，提高了操作的安全系數。周邊眼采用聚能管爆破切割原理，對巷道圍巖擾動小，有利于巷道圍巖的穩定，另外爆破后圍巖平整，曲面圓順，有利于接下來的錨網索支護。

3 應用效益

（1）經濟效益。1）“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技術的應用減少了炸藥和雷管的使用量，降低了生產成本。每米節省炸藥10kg、雷管21發，炸藥單價20元/kg、雷管3元/發，每米節省炸藥、雷管成本263元。2）該技術的應用不僅改善了巷道成型，而且還節約了混凝土的使用量，每米可節約混凝土0.9m?，每米節約混凝土262元。3）采用新技術后，迎頭減少1名打眼工，每年可以節約人工費11萬元，，設備折舊每年可節約50余萬元。每米材料可節約成本525元，按照每年開拓1200m巖巷計算，每年可節約124萬元.

（2）社會效益。采用該技術后，炮掘巷道每米可節約成本500余元，同時職工勞動強度大大降低，同時提高了掘進綜合管理水平，緩解了礦井接續。

（3）安全效益。由于各個環節全部采用機械設備，加上新型爆破技術，徹底解放了職工高強度的體力勞動，保障了職工身體健康，另外人員數量的減少間接的降低了人的安全風險。采取一次全斷面起爆，減少了裝藥爆破次數，降低了爆破風險。

（4）環保效益。由于爆破次數的減少和采用水沙袋充填，爆破產生的有毒有害氣體和巨響危害程度大大降低，職工勞動環境大大改善，人文和環保效益明顯。聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技術目前在王樓煤礦全面推廣，下一步主要在光面爆破、切頂卸壓、留巷方面應用。采用該技術后，炮掘月度進尺超過120m，炮掘巷道每米可節約成本500余元。同時職工勞動強度大大降低，由于爆破次數和藥量的減少，產生的有毒、有害相應減少，職工勞動環境大大改善，人文和環保效益明顯。

4 結論

綜上所述， “聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技術適用于各類礦山巖石巷道及巖石隧道工程，另外對于切頂留巷、卸壓均可采用本技術。該技術是煤礦光面爆破技術的一場革命，是顛覆性爆破技術，大大提高了掘進速度，降低了掘進職工勞動強度，提高了掘進綜合管理水平，緩解了礦井接續，該技術必將將迅速傳播并廣泛應用于各類爆破巷道，技術市場潛力巨大，社會效益明顯。

參考文獻：

[1]謝文強，常志祥，王修輝.煤礦巖巷掘進聚能水壓光面爆破新技術研究與應用[J].能源與環保，2017（08）：85-86.

[2]王軍.聚能水壓光面爆破技術在崤山隧道施工中的應用研究[J]. 鐵道建筑技術，2017（05）：95-96.

作者簡介：左海峰（1988-），男，山東鄒城人，本科，助理工程師，副科長，研究方向：煤礦開采。