巖巷掘進光爆參數合理性選擇分析研究與應用

【摘 要】根據《煤礦安全標準化管理體系基本要求及評分辦法（試行）》要求，在煤礦井巷掘進過程中，應采用光面爆破技術。在井下現場施工過程中，影響光面爆破質量的因素較多，本文就現場施工如何優化巷道斷面的周邊眼爆破參數入手，從周邊眼眼距、周邊眼裝藥量、周邊眼裝藥結構方式等技術參數進行探討分析，從而確定合理的爆破參數并應用于現場實際施工中，最后在21608車場進行工程實踐，試驗表明，爆破參數優化后，能提高光面爆破質量，提高工效，節約生產成本，促進安全生產。

【關鍵詞】光面爆破;周邊眼眼距;裝藥結構

一、概述：

根據城郊煤礦從事巖巷爆破的經驗，要實現光爆質量標準的要求，合理選取相關的技術參數是關鍵。根據對光面爆破產生機理的研究，必須使周邊眼中的炸藥爆破后所產生的沖擊壓應力低于圍巖的抗壓強度，而由此產生的切線方向的拉應力則應大于兩個炮眼連線方向上圍巖的抗拉強度，這樣就能使圍巖不受損傷而在炮眼連線方向上的巖石被拉斷形成貫穿裂縫。因此，周邊眼兩眼之間形成貫穿的裂縫是實現光面爆破的關鍵。如何在周邊眼兩眼之間形成貫穿裂縫，合理選擇裝藥參數是形成貫穿裂縫的必要條件。

二、光爆參數的優化分析

1、周邊眼眼距的選擇

相應炮眼裝藥爆破的貫穿裂縫是靠應力波在各自的炮眼壁上先產生初始裂縫，然后在爆轟氣體準靜壓作用下擴展貫通。光面爆破的關鍵，就是周邊眼的布置。周邊眼必須布置在巷道的輪廓線上，間距與裝藥量，必須根據圍巖情況，經過試驗確定。一般情況，炮眼的間距與炮眼直徑成正比，與巖石抗拉強度成反比。

根據總工程師手冊，當f=4～6時，周邊眼距為300～500mm。根據經驗總結，結合圍巖巖性，周邊眼眼距見下表1：

在裂隙、節理發育、層理明顯以及破碎地帶中的巷道，周邊眼間距可以縮小，要求隔眼裝藥;要求平整度較高的硐室或特殊工程，周邊眼間距也可以縮小。

在煤礦巷道中光爆，周邊眼也要加密，經現場實踐可知，部分礦井周邊眼間距為250～300mm，爆破效果較好。

2、光面爆破周邊眼的裝藥量

周邊眼就是起修邊作用，崩掉光爆層厚度即可，裝藥量多少，直接影響修邊的好環。周邊眼藥量過大，將增加對圍巖的破壞程度，使圍巖爆破裂縫增多和加深，如裝藥量過少，也可能崩不掉光爆層巖石，會出現鼓包現象。每個工作面必須經過實驗取得裝藥參數，巖石較硬，裝藥量稍大一點，巖石松軟，裝藥量要小些，一般眼深1.8m左右，裝藥量0.15～0.3kg為宜。

3、周邊眼裝藥結構

在礦井開拓掘進過程中，周邊眼裝藥結構是一個重要的研究課題，周邊眼用空氣柱裝藥結構對光面爆破是否有影響，我們也曾在某巖巷掘進工作面做過實驗。周邊眼空氣柱裝藥與不用空氣柱裝藥各實驗10炮，均采用楔形掏槽法進行爆破，掏槽眼深2.0m，周邊眼深1.8m;炸藥選用二級煤礦許用T-320型水膠炸藥，規格為Φ27×400mm，重330g/卷，工作面巖石硬度系數為f=4～6，每個周邊眼裝藥1卷。

周邊眼采用空氣柱裝藥，裝藥時必須將藥卷送至眼底，使用炮泥封孔前，先把一卷充好的水炮泥送入炮眼，然后再用一根棉線繩拴住一卷充好水的水炮泥一端，將水炮泥用炮棍送入炮孔內300mm即可，安裝完水炮泥后，一手拉住棉線繩不動，一手再用粘土炮泥將眼孔封實，保證封泥長度不小于300mm。封孔使用的炮泥硬度要柔軟適宜，用手捏即可成型，確保封孔效果密封不透氣，嚴禁使用硬化（水份散失）的炮泥。

從圖中明顯可看出，使用空氣柱裝藥結構光面爆破效果較好，眼痕率較高。不使用空氣柱裝藥結構，雖然爆破效果尚可，但眼痕率低，衡量光面爆破的一個重要指標即是眼痕率?？傻贸鍪褂每諝庵b藥結構可提高光面爆破質量。

空氣柱裝藥結構中空氣柱過長，將失去其均衡孔壁壓力的作用，甚至在孔口位置出現掛門簾等不良光面爆破效果。如果空氣柱過短，將失去其緩沖炸藥對孔壁壓力的作用。當爆破巖石較為堅硬時、頂板巖石較為破碎縮短循環進尺時，采用不預留空氣柱的裝藥方式。

三、現場試驗應用

1.巷道概況

城郊煤礦設計施工的21608中間巷車場，根據地質綜合柱狀圖分析，巷道掘進過程中主要是經過砂質泥巖、泥巖，巖石硬度系數f=4～6，巷道斷面為直墻半圓拱形，采用“錨網噴+錨索”支護，墻高1600mm，噴厚100mm，基礎100mm。斷面凈寬4200mm，毛寬4400mm。S掘=14.64m2，S凈=13.64m2。

2.炮眼設計

21608中間巷車場周邊眼眼距設計為300mm，采用楔形掏槽法進行爆破，掏槽眼深2.0m，周邊眼及其他炮眼深1.8m;炸藥選用二級煤礦許用T-320型水膠炸藥，規格為Φ27×400mm，重330g/卷，每個周邊眼裝藥1卷。采用空氣柱裝藥方式，采用上下部分次裝藥分次起爆的爆破方式。

3.爆破效果

根據上述參數對巷道進行裝藥爆破，從爆破后效果看，光面爆破效果較好，眼痕率達到80%以上，每米建工材料節余約500元，減少了出渣量，降低了噴漿量，提高了工效，節約了材料成本。

四、結論

光面爆破是一個復雜的系統工程，影響光面爆破參數非常多，針對某一工程，也許影響光面爆破的因素只有幾種，在對這幾種因素分析過程中，也采取了固定其他因素不變，只對分析的因素進行分析，然后定性得到某種結果，比如說，周邊眼空氣柱裝藥結構對光面爆破的影響問題，我們是在其他因素都相同的情況下，利用鉆爆法掘進過程中，周邊眼采用空氣柱裝藥和不采用空氣柱裝藥兩種裝藥方式后，根據爆破后統計眼痕率，來得到在巖石巖性硬度適中的情況下，使用空氣柱裝藥結構光面爆破效果更好一些。

在礦井巖巷掘進中，巷道穿過的巖層巖性相對簡單，只要找到影響光面爆破的幾項重要參數后，然后進行改進和優化，就能大幅度提高光面效果質量，比如城礦設計施工的21608中間巷車場，影響光面爆破效果的主要是周邊眼眼距，周邊眼裝藥質量以及周邊眼裝藥結構，只要對這三項影響因素進行優化改進，即能在很大程度上提高光面爆破效果。

參考文獻：

[1]王文龍，鉆眼爆破[M].北京：煤炭工業出版社，1992

[2]亨利奇，J 爆炸動力學及其應用[M].北京：煤炭工業出版社，1992

作者簡介：

孫興林（1985.06-）男，漢，河南省永城市，碩士，黨員，高級工程師，主要從事礦山壓力、采掘技術管理方面工作。