礦山邊坡光面爆破技術試驗研究

周瑜

【摘要】改革開放以來，我國經濟高速發展，礦企為我國發展做出了很大貢獻。基于某礦山邊坡工程地質情況，制定了間隔裝藥和預留光爆層法的爆破方案，預留2.5-3.0m的光爆層。采用底部加強裝藥、孔口減弱裝藥、其他段正常裝藥、光爆孔間距控制在1.2-1.4m、嚴格按設計爆破參數施工等措施，取得了較好的爆破效果。

【關鍵詞】礦山;邊坡光面;爆破技術;試驗研究

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.28.074

光面爆破技術對于礦山巷道掘進頂幫的維護作用至關重要，其根本是指通過合理布孔、科學裝藥、有效設置起爆順序使巷道爆破后形成規整的輪廓，達到減少巷道支護工作量，降低圍巖的破壞提高巷道穩固性，保障安全生產的目的。目前，光面爆破技術礦山掘進以及井巷工程施工過程中得到廣泛地應用，并在實踐中不斷創新。光面爆破技術不僅可以確保巷道工程的質量、提升巷道的施工進度，并且能夠有效地減少支護工作量，降低生產成本，更重要的光面爆破技術能夠極大地提高巷道的安全性能，延長巷道的服務年限。

1、理論基礎

光面爆破作為礦山開采中較為常用的爆破技術之一，根據其工作方式的差異，大致可以分為普通光面爆破和預烈光面爆破兩種。在普通光面爆破中，要求工作人員能夠對預留光爆層進行分層爆破。在這一過程中，工作人員應當能夠嚴格按照起爆順序對雷管進行布置，從而確保相關工程能夠順利進行。另外，工作人員還應當能夠在巷道周圍設置周邊眼和輔助眼，從而確保巷道結構的穩定性。在地質情況較為不穩定的部分，工作人員還應當能夠對光爆層進行分次爆破，從而確保巖巷掘進能夠順利進行。除了普通光面爆破之外，在具體的施工中，預烈光面爆破技術也是當前礦山開采中較為常用的爆破技術之一。不同于普通光面爆破技術，預烈光面爆破技術往往是沿著巷道輪廓線進行布置。在布置中，工作人員還應當能夠設置一圈密集的周邊眼，從而有效確保爆破工程的順利進行。在對炮眼進行排布時，工作人員還應當能夠嚴格遵循相關密度定律，這樣既可以降低光面爆破過程中對圍巖穩定性的破壞，而且還可以提高礦山開采安全性。

2、光面爆破技術在礦山掘進中的應用問題

（1）沒有做好地質勘探工作，光面爆破流程設計不合理。部分施工企業在確定爆破方案時并未結合實際地質情況。

（2）沒有設計合理的爆破參數，沒有結合鉆孔間距比值、炮孔直徑等參數進行設定，以致礦山內巖層出現凹凸不平問題。

（3）裝藥結構不合理，無法達到預期的爆破效果，包括巖體完整性較差、線裝藥密度較大等方面，均會嚴重破壞壁面，無法產生預期的爆破效果。比如爆破期間裝藥量過多，不但無法達到預期的爆破效果，甚至還會導致安全事故的發生。

（4）施工方法不合理，施工人員與設計人員沒有進行有效溝通，施工方案存在較大的隨意性，以致無法達到預期的裝藥結構要求。同時，部分施工人員的專業技術較差，打炮孔時很難做到平直準，甚至還會打通兩個炮孔，以致爆破后出現碎塊，影響整體的輪廓效果。

（5）起爆方案不合理，不能保證圍巖的穩定性。實際爆破期間，施工人員沒有合理設定爆破方案，如光爆孔與主爆孔同時起爆，不但會影響爆破效果，甚至還會破壞圍巖的穩定性。

（6）存在超挖與欠挖問題，主要因裝藥結構設計不合類、爆破參數不科學等因素引起，會直接破壞巖體，導致超挖問題的產生。

3、光面爆破的特點

光面爆破技術應用能夠實現巷道成型規整，開挖斷面與設計開挖輪廓高度符合，工程質量顯著改善。在圍巖穩固性較好區域，半孔成孔效果尤為明顯，能夠保持圍巖穩定，巷道周邊幾乎無需支護即可滿足生產要求;在圍巖穩固性較差區域，光面爆破成孔較差，但是能夠能保持圍巖不被爆破震動破壞，有效避免爆破對圍巖的沖擊破壞作用，保證圍巖整體強度，圍巖松弛帶范圍是常規爆破的1/3，圍巖的整體穩定性顯著提高。

（1）光面爆破的優點：減少邊幫孔（或者頂板）的裝藥量，降低成本;減少工程超欠挖。光面爆破的應用能夠極大地降低超欠挖工作量，有效地提升施工工程質量和施工進度;提高作業安全系數，光面爆破能夠減少爆破對周邊礦巖的震動，有效降低大面積浮石的產生率，極大地提高作業現場的安全系數;減少邊幫（或者頂板）的浮石處理量，光面爆破能夠減少頂幫浮石，降低井下生產作業人員的工作強度和勞動量;減少邊幫（或者頂板）的支護量，減少支護對于采掘循環的影響，光面爆破在減少爆破支護工作量的同時，能夠顯著提高掘進速度，破碎圍巖區域能夠有效減少混凝土襯砌澆筑量。

（2）光面爆破的缺點：多施工炮孔，一面積邊幫多施工4～5個炮孔，相對于以上優點，多打幾個孔的缺點可以忽略不計;節理和構造發育的地方光爆效果可能不明顯。

4、相關參數

在礦山開采過程中，工作人員需要對巖巷掘進光面爆破技術的相關參數有個全面了解和掌握，并結合實際情況對施工方案進行科學、合理安排，以此來提高巖巷掘進效率。在具體的礦山巖巷掘進光面爆破中，工作人員應當能夠對最小抵抗線和炮眼密集系數有著一個較為詳細的了解。所謂的最小抵抗線就是指在周邊眼起爆的過程中，周邊眼與鄰近輔助眼之間的長度就是最小抵抗線。由于地質環境的不同，在具體施工中，工作人員應當能夠合理設置最小抵抗線，從而確保巖巷掘進工程能夠順利進行。在巖石縫隙較大且結構不夠穩定的情況下，最小抵抗線的取值應當盡可能的小，從而有效降低爆破技術對于巖層結構穩定性造成的影響，有效提高巷道的穩定性。除了對于最小抵抗線的合理設置，工作人員還應當注意對于炮眼密集參數的合理計算，從而盡量避免不必要的工程事故。炮眼密集參數較大時，必然導致礦山挖掘超出原有預期，不利于礦山開采工作的順利進行，而數值較小，又會導致其挖掘深度不能滿足施工要求，也會對后續的礦山開采造成一定的影響。這就要求工作人員在巖巷掘進光面爆破技術中能夠對炮眼密集參數進行準確測算，從而有效實現巷道掘進效率的提高。

5、礦山邊坡光面爆破技術試驗

5.1選擇裝藥結構

（1）在選擇裝藥結構方面，施工人員應采用小直徑藥卷，并采用不耦合裝藥方法，選擇2號巖石硝銨炸藥與直徑為25-32mm的藥卷，以保證不會直接轟炸巖壁，而是炸藥爆炸后的爆生氣體及沖擊波首先充滿炮孔內，然后才作用于孔壁，減小爆炸后作用于圍巖沖擊波的峰值，避免破壞圍巖結構。

施工技術人員應結合各種炮孔的爆破作用，合理選擇光面爆破的裝藥結構，將低密度、威力小的炸藥使用于周邊眼;將高密度與威力高的炸藥使用于掏槽眼與輔助眼。

（2）采用氣柱間隔裝藥方式，為藥卷與藥卷保留一定空氣間隙，減小爆炸后作用于圍巖沖擊波的峰值，確保眼壁的爆破沖擊波壓力小于巖石的抗壓強度，并在炮眼連線方向產生裂隙，避免破壞圍巖。為了達到預期的爆破效果，施工人員在礦山掘進期間，必須對炮眼填塞炮泥。

5.2周邊眼的眼距和最小抵抗線

在采用預留光面爆破中，爆破后巖面的平整程度與最小抵抗線W和周邊眼距E的比值K=E/W（密集系數）有關。周邊眼距E，一般取400～500毫米，在兩幫和跨度大的拱頂上，間距可增大到700毫米，在三心拱拱頂兩側曲率半徑小的地方，因夾制作用較大，眼距應適當縮小，可取300～400毫米，裂隙、節理發育、層里明顯的巖石中，眼距亦應適當縮小。有時也可在間距較大的周邊眼之間或當工作面有軟夾層時，在軟巖中增加1～2個起導向作用的空眼，以保證成型規整。根據周邊眼距E和密集系數K，周邊眼的最小抵抗線W也就可以確定了。

5.3控制鑿巖

施工技術人員應根據礦山掘進中的不同地段采用不同的鑿巖方法，一般包括放線圖法、導向輥控制法以及坡度線控制法等，以有效保證鑿巖效果。

一是坡度線控制法，施工人員平行設置釬桿與坡度線，并合理控制鑿眼的豎直角度與巷道坡度，之后在平行釬桿與中線的基礎上，保證水平角度的合理性，避免腰線控制多次導點，減小誤差。

二是導向輥導向鑿巖法，施工人員根據中線水平角度，根據坡度線確定豎直面角度，并鑿導向眼。在檢驗坡度線與導向輥吻合度時應插上導向輥，在檢驗合格后根據導向輥方位完成鑿巖，確保平直度，滿足光面爆破的鑿巖要求。

三是放線圖法，施工人員應根據鑿巖礦山的實際情況設計斷面繪制圖，合理設定眼位，之后根據礦山掘進坡度線與中線確定控制點，標出礦山輪廓，嚴格根據設計圖完成鑿巖炮眼的施工。

5.4鉆孔

以炮眼布置圖為基準，在此基礎上準確布置炮眼;控制好掏槽眼眼口之間的間距，所產生的誤差應控制在5cm以內，同時眼底間距也需要遵循此標準;由于眼口的排距與行距會存在誤差，此時需要將其控制在10cm以內;控制好內圈炮眼與周邊眼的距離，其產生的誤差應控制在5cm以內;對開挖面平整性進行觀察，若凸凹現象較為明顯時，則需要適時改變炮眼深度，確保所有炮眼與炮底均在同一垂線上。裝藥深度為炮眼深度的1/3～1/2，以上各種參數在施工過程中，隨土質軟硬、斷面形式進行調整，使其達到最佳的爆破效果。同時考慮第二排孔以后各排炮孔裝藥量較前一排增加。

5.5裝藥

整個裝藥過程均需要以人工作業的方式進行，裝藥作業前，需要使用高壓風對孔內殘留的巖粉進行深度清理。整個裝藥過程均需要分組進行，并注重“對號入座”的基本原則。應遵循先上后下的裝藥順序，同時宜從兩側進行，最后延展至中間。當結束某孔的裝藥作業后，需要使用炮泥進行封堵，此過程應將炮泥長度控制在（20～30）cm范圍內。首先對掌子面導爆管進行劃分，以6束為宜，在此基礎上通過捆綁的方法將其固定在同段雷管上。基于提升安全性的目的，每束所配備的雷管數量以2個為宜，而后再將所有導爆管進行匯總，形成一個整體并捆綁在某一雷管上。考慮到區域內頻發涌水現象，因此在使用普通炸藥的同時還應針對性地引入抗水炸藥。

5.6起爆

在使用礦山施工中，使用光面爆破技術需要按照之前工程設計為依據，設計中有確保需要遵循的原則與順序，了解爆炸間隔時間，施工人員可以使用含有復式結構起爆網絡。而在使用光面爆破技術之前，需要對導爆管連接的方式進行詳細檢查，保障所有檢查合格之后再進行起爆。所有順序完成之后還需保障每一根起爆管的爆炸安全，將即發雷管與雙雷管進行有效連接。在導爆管的某一段管子上運用絕緣物體纏上具有引爆作用的雷管。經過檢查都合格之后，然后，工程相關人員需要安排所有施工現場人員迅速撤離，撤離的距離需要與施工現場保持三百多米，并且撤離的地方需要保障絕對的安全。

6、爆破控制的措施

現場的施工人員需要按照之前的設計要求來對炮孔位置進行設置，將掏槽的角度進行合理控制，一般會將其控制在十度與十五度范圍內，眼底需要落在一個垂直面，需要將其周圍的眼外插腳的范圍控制在三度以內。在光面爆破的附近一般會使用間隔裝藥的方式進行施工，施工人員會使用小藥卷，可以將藥卷運用膠布將其綁扎在竹片之上，然后將其送入孔的內部，在藥卷之間需要用導爆索進行連接，而掏槽眼需要使用連續裝藥的結構，保障爆破的順利進行。而炮眼需要利用炮泥將其堵塞住，長度需要保持在20cm以上，施工人員在對其進行裝藥之前，需要將炮眼內進行清潔，保障施工的順利。而爆破的專業技術人員需要對施工的具體情況進行追蹤調查，對于一些圍巖的變化需要將之前設計好的爆破參數進行及時修正，進而保證礦山工程爆破工作的順利進行。

結語：

爆破后取得了預期的爆破效果，邊坡圍巖穩定，無超挖、欠挖現象，綜合殘孔率達到85%以上，但局部巖石裂隙區域表面不夠平滑，有待進一步優化爆破作業方案，總體效果上大大減小了爆破對邊坡周邊圍巖的破壞，保證礦區邊坡的穩定性及下一臺階的作業安全。

影響光面爆破效果的因素主要有地質條件、穿孔質量、爆破參數選擇、裝藥結構及炸藥種類等，要想得到良好的光爆效果，應選擇合理的爆破參數，規范進行工程操作，細致裝藥與網路連接，并且經過不斷地工程實踐，才能保證光面爆破的成功。

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