淺談井巷光面爆破施工技術

蔡蓓 田舉博 余文挺

摘要：本文淺談了井巷掘進中光面爆破施工的現狀、光面爆破的原理、光面爆破參數的確定以及光面爆破施工的注意事項，對井巷掘進光面爆破施工有一定的指導意義。

關鍵詞：井巷工程? 光爆參數? 光爆原理

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

1 概述

光面爆破是井巷掘進中的一種新的控制爆破技術，目的是使爆破后留下的井巷圍巖形狀規則，符合光面爆破的要求，形成表面平整，損傷小，圍巖保持穩定。光面爆破只限于斷面周邊一層巖石（主要是頂部和兩幫），所以又稱為輪廓爆破或周邊爆破。它具有減少超挖（特別是在軟巖中）、成形好、提高井巷施工進度、降低巷道支護成本、保證施工安全等優點，在井巷掘進支護施工中的運用大大地減小了巷道圍巖破壞范圍，最大限度地保持了圍巖的自身強度，能夠取得較好的技術經濟效益和社會效益。

然而目前，由于施工人員對光爆的認識不足或者概念模糊不清，在井巷掘進爆破中普遍存在打眼少、亂打眼、亂裝藥、亂放炮、炮眼間距不當等現象，造成的后果是炮眼利用率低（炮眼利用率不小于85%）、巖石碎塊拋擲遠，周邊超挖或者欠挖嚴重，大塊多，巷道井巷成形質量差，造成圍巖松動破壞嚴重，特別是在松軟巖層中，周邊很難留下半邊眼痕，大大影響了掘進裝載效率，增加了支護成本。

本文從光爆的原理、光爆參數的確定、光爆施工的三方面對光爆掘進施工進行探討。

2 光爆原理

光爆的實質，是在井巷掘進設計斷面的輪廓線上布置間距較小、相互平行的炮眼，控制每個炮眼的裝藥量，選用低密度和低爆速的炸藥，采用不耦合裝藥，同時起爆，使炸藥的爆炸作用剛好產生炮眼連線上的貫通裂縫，并沿各炮眼的連線—井巷輪廓線，將巖石崩落下來。

3 光爆參數

3.1 炮眼深度

炮眼深度在各爆破參數中具有重要地位，炮眼深度的確定取決于巖石的性質、鉆眼機具、循環作業方式、炸藥的類別等，在選擇炮眼深度時應綜合考慮。我國目前實行的有淺眼多循環和深眼少循環兩種工藝，究竟采用何種工藝視具體情況而定。

3.1.1 鉆眼機具

合理的炮眼深度應與鉆眼機具相適應。研究表明：對于普通的氣腿式鑿巖機在相同的鑿巖條件下，采用同一根釬子鉆眼，每增加1m炮眼，其鉆眼速度下降4%~10%，且隨著深度的增加鉆眼速度就下降得越快。特別當炮眼深度超過3.0m時，鉆眼速度僅有0.5m的31%，由于釬子重量增加，使克服釬子彈性變形的沖擊力增加，排巖粉難度也增加；其次釬桿與眼壁間摩擦阻力增大，并且人工拔釬也有相當大的難度，因此，使用普通氣腿式鑿巖機，炮眼深度宜控制在2.5m以內。

3.1.2 循環作業方式 合理的炮眼深度應與循環作業方式相適應，即合理的炮眼深度應能保證每班或圓班完成完整循環，保證實施正規循環作業，這樣，每班工作任務明確，便于組織和管理，配合錨網噴支護及其掘支作業方式，在合理的炮眼深度內，力爭達到一班多循環。

3.1.3 其他因素

巷道斷面大小、巷道迎頭巖性、地質構造等也對炮眼深度的確定有著很大的影響，甚至有著決定作用。

3.2 裝藥結構

在光爆中，常采用不耦合裝藥。不耦合系數選取的原則是使作用在孔壁上的壓力低于巖石的抗壓強度，而高于抗拉強度。炮眼直徑與裝藥直徑之比，成為不耦合值或不耦合系數，不耦合系數的大小因炸藥和巖性不同，一般取在1.5~2.5。

3.3 炮眼間距

合適的間距應使炮眼間形成貫通裂縫。綜合考慮爆炸應力波和爆生氣體在貫通裂隙形成過程中的作用，光爆周邊眼間距與其最小抵抗線存在著如下比例關系：

K=E/W式中：

K——炮眼密集系數，一般為0.8~1.0巖石堅硬時取大值， 巖石軟時取小值。

E——周邊眼間距，一般取400~600mm。

W——最小抵抗線

3.4 炮眼數目炮眼數目的多少，直接影響鑿巖工作量和爆破效果?？讛颠^少，大塊增多，井巷輪廓不平整甚至出現爆不開的情況；孔數過多，使鑿巖工作量增加。炮眼數目的選定主要同井巷斷面、巖石性質及炸藥性質等因素有關。確定炮眼數目的基本原則是保證爆破效果的前提下，盡可能地減少炮眼數目。

3.5 炮眼布置

合理的炮眼布置應能保證：

（1）有較高的炮眼利用率；

（2）先爆破的炮眼不會破壞后爆破的炮眼；

（3）爆破塊度均勻大塊率少，爆堆集中；

（4）爆破后端面和輪廓符合設計要求，壁面平整并能保持井巷道圍巖本身的強度和穩定性。

3.6 起爆時差

周邊眼同時起爆時，炮眼間的貫穿裂縫形成較早，一旦裂縫形成，使其周圍巖體內的應力下降，從而抑制了其他方向的裂縫形成和擴展，若周邊眼起爆時差超過0.1s，各炮眼就如同單獨起爆一樣炮眼周圍將產生較多的裂縫，并形成凸凹不平的壁面。因此，在光面爆破中應盡可能減小周邊眼爆破的起爆時差。周邊眼與其相鄰炮眼的起爆時差對爆破效果的影響也很大。如果起爆時差選擇合理，可獲得良好的光爆效果。理想的起爆時差應該使先發爆破的巖石應力作用尚未完全消失，且巖體剛開始斷裂移動時，后發爆破立即起爆。在這種狀態下，既為后發爆破創造了自由面，又能造成應力疊加，發揮微差爆破的優勢。時間證明，起爆時差隨炮眼深度的不同而不同，炮眼愈深，起爆的時差應愈大，一般在50ms~100ms。

4 光面爆破施工

為了保證光爆的良好效果，除了根據巖層條件、工程要求正確選擇光爆參數外，精確的鉆眼也是極為重要的，是保證光爆質量的前提。

對鉆眼的要求是：“平、直、齊、準”。炮眼要按照以下要求施工：

4.1 所有周邊眼應彼此平行，并且在其深度不比其它炮眼深。

4.2 各炮眼均應垂直于工作面。實際施工時，周邊眼不可能完全與工作面垂直，必須有一個角度，根據炮眼深度一般角度取3°~5°。

4.3 如果工作面不齊，應按實際情況調整炮眼深度及裝藥量，力求所有炮眼底落在同一個斷面上。

4.4 開眼位置要準確，偏差值不大于30mm。對于周邊眼開眼位置均應位于井巷斷面的輪廓線上，不允許有偏向輪廓線里面的誤差。

5 結束語

本文淺談了光面爆破施工的現狀，光爆的原理，光爆參數的確定，光爆施工的注意事項。只有對于爆破原理的正確理解才能更好因地制宜靈活運用光爆技術，對光爆參數進行科學確定，牢牢把握光爆技術的注意事項，真正達到光爆的要求。