淺析巖巷光面爆破技術(shù)

王上飛 孟獻(xiàn)歌 李明棟

摘要： 礦山爆破技術(shù)是貫穿于礦井建設(shè)和煤炭生產(chǎn)全過(guò)程的核心技術(shù)之一，在爆破工程中除了要求崩落和破碎巖石之外，還要求對(duì)保留的巖體進(jìn)行保護(hù)，盡量減少炸藥的爆炸效應(yīng)所產(chǎn)生的破壞，降低開(kāi)挖面的超挖和欠挖，以達(dá)到巖體穩(wěn)定、開(kāi)挖面光滑平整、開(kāi)挖輪廓符合設(shè)計(jì)要求的目的。

關(guān)鍵詞： 炸藥;超挖;巖體

目前，由于對(duì)光爆的認(rèn)識(shí)不足，在巖巷掘進(jìn)爆破中普遍存在少打眼、亂打眼、多裝藥、亂放炮的現(xiàn)象，造成的后果是炮眼利用率低、巖石碎塊拋擲遠(yuǎn)，爆堆不集中，周邊超挖大，巷道成形差，圍巖松動(dòng)破壞嚴(yán)重;在松軟巖層中，周邊眼很難留下半邊眼痕。河南能源化工集團(tuán)城郊煤礦對(duì)于光面爆破很重視，下面就結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)及理論知識(shí)對(duì)于光面爆破技術(shù)做一總結(jié)。

1.光爆效果作用機(jī)理

光面爆破的基本原理是合理選擇周邊眼爆破參數(shù)[1]（眼間距、抵抗線、裝藥量），在井巷掘進(jìn)輪廓線上鉆鑿相互平行的炮眼;控制炸藥的爆破作用，選用低密度和低爆速的炸藥或?qū)Ｓ盟幇?，控制每個(gè)炮眼的裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)，降低炸藥爆炸的初始沖量;保證周邊眼同時(shí)起爆，使炸藥的爆炸作用剛好切斷周邊眼連線上的巖石，形成貫穿裂隙，從而減少了對(duì)炮眼眼壁巖體的破壞，并將井巷輪廓線內(nèi)巖石崩落下來(lái)，爆后形成圍巖形狀規(guī)整、表面光滑、符合設(shè)計(jì)要求的井巷斷面。因此，控制好周邊眼的爆破質(zhì)量成為實(shí)現(xiàn)光面爆破的關(guān)鍵。

2.關(guān)于裂隙形成的機(jī)理

當(dāng)今爆破研究中，大家已普遍認(rèn)為爆炸應(yīng)力波與高壓氣體共同作用理論對(duì)于各種爆破試驗(yàn)現(xiàn)象的解釋更為合理，此理論已成為指導(dǎo)光面爆破設(shè)計(jì)的重要理論。

圖1 ?炮孔變化

圖1-a表示兩相鄰裝藥炮孔;圖1-b表示兩炮孔裝藥爆炸后所形成的初始裂紋及向外擴(kuò)展一定距離的情況。圖1-c表示在爆生氣體侵人的準(zhǔn)靜壓作用下，使裂紋沿連心線進(jìn)一步擴(kuò)展貫通形成貫穿裂縫。

3.炸藥在巖石中爆破作用范圍及在巖石中爆破破壞過(guò)程

假設(shè)巖石為均勻介質(zhì)，當(dāng)炸藥置于無(wú)限均質(zhì)巖石中爆炸時(shí)，在巖石中將形成以炸藥為中心的由近及遠(yuǎn)的不同破壞區(qū)域，分別稱為粉碎區(qū)、裂隙區(qū)及彈性震動(dòng)區(qū)。

圖2 ?爆破過(guò)程的三階段

4.周邊眼光爆成型技術(shù)

周邊眼空氣柱S單封法光爆成型技術(shù)能夠使周邊眼爆破時(shí)孔壁承受較長(zhǎng)時(shí)間的準(zhǔn)靜態(tài)壓力作用，最終使巖壁受力均勻，減少了破碎帶范圍，控制了巷道成型，大幅度提高周邊眼眼痕率，光爆成型效果顯著，減少了巷道的超挖量和噴漿量，節(jié)省了材料費(fèi)和人工的投入。此外，由于空氣柱的緩沖作用保護(hù)了圍巖完整性，增強(qiáng)了圍巖抗壓強(qiáng)度，因而在現(xiàn)有支護(hù)手段的基礎(chǔ)上，將大大提高在深部巷道及軟巖巷道中的支護(hù)效果。

圖3 ?周邊眼空氣柱S單封法裝藥結(jié)構(gòu)

5.掏槽眼爆破增威技術(shù)

粘土炮泥將炸藥封在一個(gè)密閉的藥室內(nèi)，可以很好的傳導(dǎo)炸藥在炮孔軸向產(chǎn)生的應(yīng)力波，從而增強(qiáng)反射拉伸波的破巖效果。此外，由于增加的粘土炮泥極大限度地縮小了炸藥初爆時(shí)的密閉空間，從而增加了爆炸氣體的爆破初壓，進(jìn)而增強(qiáng)了爆炸氣體對(duì)巖石的破碎效果。

圖4 L-S兩封法掏槽眼裝藥結(jié)構(gòu)

6.多段毫秒延期電雷管全斷面一次起爆技術(shù)

對(duì)于大斷面提出了1～5段毫秒延期雷管全斷面一次起爆技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了大斷面巖石巷道一次裝藥一次起爆，以縮短裝藥放炮時(shí)間，提高施工速度。起爆順序?yàn)?掏槽眼→2第一圈輔助眼→3第二圈輔助眼→4第三圈輔助眼→5周邊眼、底眼和水溝眼，當(dāng)設(shè)計(jì)中有輔助掏槽眼時(shí)，起爆順序?yàn)?掏槽眼→2輔助掏槽眼→3第一圈輔助眼→4第二圈輔助眼→5周邊眼、底眼和水溝眼。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，只要合理選擇爆破參數(shù)，合理布置炮孔和起爆順序，完全可以做到在大斷面巷道實(shí)現(xiàn)全斷面一次爆破，以縮短裝藥、聯(lián)線、放炮和通風(fēng)時(shí)間，提高工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]宗琦，郝飛.提高巖巷掘進(jìn)爆破速度和質(zhì)量的若干技術(shù)問(wèn)題[J].中國(guó)煤炭，2004.30（10）39-43.

作者簡(jiǎn)介：王上飛（1991-），男，河南商丘人，助理工程師，2012年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（徐州），現(xiàn)從事煤礦技術(shù)管理工作。