关于孔修边光面爆破技术在煤矿中的应用分析

　　摘要：本文结合作者自己多年工作经验，主要针某公司煤矿二水平+300m环形车场施工中应用孔修边光面爆破技术进行了探讨，并取得了较好的技术、经济效益。供同行参考。

　　关键词：光面爆破,爆破参数,经济效益

　　0、前言

　　该矿井巷掘进施工长期以来均采用斜眼(锲形、锥形)掏槽、浅孔多循环的钻爆方式，该掘进工艺炮孔深度浅(一般为1.2～1.5m)，炸药能量利用率低，巷道成形差，围岩爆震裂隙大，装药联线、放炮通风等辅助工序占用时间长，一旦遇坚硬岩性或塑性较大的岩性，掏槽效果极差，往往使用多次掏槽的方法以提高爆破效果，材料消耗极大，又给安全留下隐患。如何提高坚硬岩性掘进进度与质量，降低材料消耗，成为紧迫的问题。于此，针对以上问题该矿组织相关工程技术人员于二水平+300m环形车场进行爆破技术攻关，通过采用浅孔修边光面爆破技术有效的提高了巷道成型质量和先进水平。

　　1、光面爆破的类型及标准

　　1.1 光面爆破的类型：

　　光面爆破(简称光爆)，是一种合理利用炸药能量的控制爆破技术，该技术具有排矸量少、利于锚喷施工、减少了处理危岩的时间等优点。使用该技术施工的巷道成型规整、符合设计的断面轮廓要求，保护了围岩的强度和整体性，大大提高了围岩的稳定性与自承能力;是一种掘进质量高、材料消耗少、安全性能好的爆破方法。按爆破时序可分为周边眼后裂法(又称修边法)和周边光裂法(又称预裂法)。按爆破深度可分为浅孔光面爆破法，中深孔光面爆破法，特深孔光面爆破法。目前煤矿井巷工程中常用的为浅孔修边法光面爆破法。

　　1.1.1 周边眼后裂法(修边法)。全断面一次爆破时，按起爆顺序分别装入多段毫秒电雷管起爆，起爆顺序为掏槽眼→辅助眼→周边眼，多用于掘进小断面巷道。

　　在大断面巷道和硐室或围岩稳定性差时，可采用预留光爆层分次爆破，这种方法又称为修边爆破。其优点是：根据最后留下光爆层的具体情况调整爆破参数，这样可以节约爆破材料，提高光爆效果和质量。其缺点是：巷道施工工艺复杂，增加了辅助时间。

　　1.1.2 周边光裂法(预裂法)。

　　沿巷道轮廓线布置一圈密集的周边眼，采用低密度均匀分布的弱威力炸药，首先引爆周边眼，使各眼间形成相互联通的破裂面，使主爆体与围岩分割开后，再爆破主爆体。此方法能在保护围岩不受周边眼破坏的情况下，得到完整的巷道设计轮廓线。但由于对周边眼装药的间距、密度等要求严格，炮眼数目较多，在煤矿已较少使用。

　　1.2 光面爆破质量标准。

　　根据煤炭部《光面爆破锚喷试行规程》中的规定，光面爆破应达到以下三项指标：①眼痕率：硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%。眼痕率是成功的光面爆破眼数与周边眼之比;②超挖尺寸不得大于150mm，欠挖尺寸不得超过质量边准规定;③岩面上不应有明显的炮震裂隙。

　　2、矿井概况

　　2.1 矿井生产能力：

　　本案煤矿由某省煤炭工业设计院设计，设计生产能力30万吨/年。矿井采用斜井开拓方式，矿井设计为四个生产水平，其中第一生产水平为+500m水平、第二生产水平为+300m水平，规划延深水平划分为+100m、-100m水平;目前生产水平为+300m水平。

　　2.2 试验巷道概况：

　　2.2.1 +300m环形车场为本案煤矿二水平皮带斜井附属工程，为本煤矿重点开拓工程，该巷道设计净断面为7.1m2(宽度为2400mm、高度为2900mm)、断面形式为直墙半圆拱，巷道设计采用锚喷支护。

　　2.2.2 +300m环形车场总体走向为东北方向，向西南倾伏，平均倾角36°。施工段主要岩性为砂质泥岩，次为砂岩、泥岩及少量煤层，围岩较稳定，局部裂隙发育，较破碎;普氏系数为5～8。

　　3、爆破参数的选择

　　3.1 实现光面爆破应选择合理的爆破参数：

　　⑴炮眼间距。炮眼间距一般为炮眼直径的10～20倍。在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值，整体性好节理裂隙较少的岩石中取大值，同时要兼顾岩石的岩性。

　　⑵最小抵抗线。光爆层厚度或周边眼到到邻近辅助眼的距离是周边眼起爆时的最小抵抗线，一般应大于或等于周边眼的间距。

　　⑶炮眼密集系数。爆破施工中常常将周边眼间距E与最小抵抗线W的比值称为炮眼密集系数M，即M=E/W，其值常取0.8～1.0。该值过大可能造成欠挖，过小会造成超挖。

　　⑷装药密度。装药密度是指单位长度煤眼的装药量(g/m)。为了控制裂隙的发育以保持眼壁的完整，在保证周边炮眼之间形成贯穿裂隙的前提下，应尽量少装药。软岩中一般装药密度为70～120g/m，中硬岩中为100～150g/m，硬岩中为150～250g/m。

　　3.2 施工方法及掏槽方式的确定：

　　根据+300m环形车场地质说明书，结合矿井供风时间及爆破技术等条件，该工作面设计采用直眼中深孔分次爆破的方法进行施工。

　　3.2.1 炮眼深度的确定：

　　设定工作面月进尺为150米，可根据一定时期内要求完成的巷道掘进任务来计算炮眼深度：Lb=Lt/nmnsncη

　　式中Lt――――巷道掘进月进尺，取150米、月;

　　nm――――每月工作日，考虑备用系数每月按25天计算;

　　ns ――――每天工作班数，工作面采用“三八作业制”，取ns=3;

　　nc ――――每班循环数，根据矿井目前技术水平，一个小班完成一个循环，故nc=3/3;

　　η――――炮眼利用率，取90%。

　　经计算可得炮眼深度Lb=2.22米，考虑现场条件及岩设备，炮眼深度取2.2米。

　　3.2.2 爆破器材的选择：

　　炸药选用规格为φ35mm×200mm的销铵炸药，每卷重150g;雷管选用1～5段的毫秒延期电雷管(脚线由2.0m延长为3.0m);放炮器为MFB-150型。

　　3.3 炮眼布置方式及装药量的选择：

　　3.3.1 炮眼布置方式：

　　工作面设计采用直眼掏槽分次爆破的方式进行施工，掏槽眼布置在断面中下部位置，其深度超出炮眼深度100～200mm。眼数为7个，掏槽眼与空眼间距150～250mm;掏槽与扩掏眼间距为350mm、扩槽眼与辅助眼400mm; 周边眼与辅助眼间距为400mm，周边眼间距为500mm，周边眼采用空气柱间隔装药。(详见附图1)。

　　附图1：炮眼布置示意图

　　爆破顺序说明：第一次爆破为掏槽眼和扩槽眼。第二次爆破眼，严格按辅助眼、底眼，第三次爆破为顶眼和边眼的部分;严格按辅助掏槽、边眼、底眼的爆破顺序。

　　3.3.2 装药量的选择：

　　3.4 施工技术措施：

　　3.4.1 严格执行“点眼画线”工序。作业前要求班组长根据现场岩性，参数爆破表进行中、腰线延引和定点、画眼位工作;打眼时必须要注意观察岩性的变化及遇到的构造，必要时可以改变眼距。

　　3.4.2 执行炮棍导向作业。掘眼前先施工一个导向眼，再根据导向眼施工其他眼，一般采用定人、定钻、定眼、定方位的方式施工;(断面大的巷道可采用蹬货打眼或采用辅助钻腿、搭脚手架等方法)。

　　3.4.3 适时调整爆破参数：光面爆破是一种合理利用炸药能量的控制爆破技术，用这种方法开掘出来的井巷成型规整、符合设计有断面轮廓要求，保护了围岩的强度的整体性，大大提高了围岩的稳定性与自承能力。

　　3.4.4 装药结构：周边孔采用不偶合空气柱装药，其它爆孔均为连续装药。

　　4、取得的成效

　　4.1 巷道超欠挖得到有效控制，每米排矸量明显减少。

　　巷道表面规整，尺寸合乎设计要求，显著减少了掘进的超欠挖量(光面爆破超挖只有4%，一般普通爆破超挖量为20%左右)。因此掘进的排矸量和岩石装运费用减少，修帮工作面量很小，喷射混凝土时，填补巷道表面凹凸的混凝土用量小，因而明显地减少材料消耗，降低了支护费用，另快了施工速度。在长期使用过程中，也会因降低了通风阻力，减少了通风费用，改善了工作条件，有利于安全。

　　4.2 巷道成型规整，利于巷道喷浆施工。

　　巷道围岩不产生或很少产生炮震裂隙，保护了围岩的强度和完整性，增强了围岩的稳定与自承能力，为采用锚喷支护提供了重要的前提和基础，大大增强了锚喷支护的作用，显著提高了锚喷支护的支撑能力，改善了巷道的维护状态，有利于井巷的正常使用。特别是在煤矿常见的、大量的松软岩层中，更能显示出光面爆破的这一重要作用。同时，由于围岩壁面规整，消除了因岩面凹凸面引起的应力集中，有利于围岩的稳定，改善了围岩与喷层的应力分布。

　　4.3 炮后危岩较少，提高工时利用率。

　　由于增强了围岩稳定性，爆破后在围岩上不产生明显的炮震裂隙，掘进工作面很少出现龇牙咧嘴的危石，掘进的安全程度得以提高，减少了手工处理顶帮的工作，为快速度施工创造了极为有利的条件。

　　4.4 循环进尺显著提高。

　　使用该技术后该工作面班循环进尺均达2.04m以上，月度进尺保持在150m以上，炮眼利用率达92.5%;实进尺炸药耗：13.82kg/m;雷管耗：20.1发/m;周边眼光爆效果符合光爆要求。

　　5、结语

　　光面爆破是一种合理利用炸药能量的控制爆破技术，使用该技术施工的巷道成型规整、符合设计的断面轮廓要求，保护了围岩的强度和整体性，大大提高了围岩的稳定性与自承能力;是一种掘进质量高、材料消耗少、安全性能好的爆破方法。

　　参考文献：

　　[1]《井巷工程》 煤炭工业出版社;

　　[2]《矿山岩体力学》 中国矿业大学出版社;

　　[3]《煤炭安全规程》 煤炭工业出版社;

　　[4]《光面爆破锚喷试行规程》 煤炭部;

《关于孔修边光面爆破技术在煤矿中的应用分析》

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