光面爆破实践与应用研究.doc

1、光面爆破实践与应用研究摘要：光面爆破是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，在设计轮廓线内的岩石爆破崩落以后，再爆破轮廓炮孔，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。该技术 20 世纪 50 年代起源于瑞典，我国从 20 世纪 60 年代中期开始研究，它与传统的爆破法相比，最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，减少超、欠挖，确保施工安全，提高工程质量和进度。 关键词：煤矿；岩巷；光面爆破；爆破参数设计 中图分类号：TB41 文献标识码： A 文章编号： 0 概述 目前，我国岩巷掘进爆破现场施工仍普遍存在少打眼、乱打眼、多装药、

2、乱放炮的现象，造成的后果是炮眼利用率低，岩石碎块抛掷远，爆堆不集中，周边超挖量大，成型质量差，围岩松动破坏严重，在松软岩层中周边很难留下半边眼痕。不仅影响了巷道掘进的速度，增加了出矸量和支护材料消耗，也降低了巷道的稳定性和安全性。 为此，笔者试图通过科学合理设计爆破参数。以期提高爆破效率、改善爆破效果、实现光面爆破，保证巷道施工安全和质量。 一、光面爆破参数设计 1、.掏槽孔参数确定 决定掘进进尺的关键是掏槽爆破。要提高炮眼利用率，就应首先选择合理的掏槽形式和掏槽参数。 （1）掏槽方式选择 根据永夏矿区开拓、准备巷道所布岩层特征，掏槽方式选择为垂直楔形掏槽。该掏槽方式爆破效果好，掏槽可靠性高，

3、所需炮孔少。 （2）掏槽孔装药量 根据掏槽爆破要求，装药爆后要将槽腔内岩石充分破碎并抛出，因此，装药量较其它炮孔要大，且不同种类的岩石装药量有变。楔形掏槽每个掏槽孔的装药量按公式（2-1）计算。 （2-1） 式中-掏槽孔装药量，kg；-掏槽爆破岩石单位体积炸药消耗量，kg/m3，-类围岩 1.5-1.75kg/m3；-槽腔体积，m3；-斜孔掏槽炮眼数。（3）炮孔间距确定 垂直楔形掏槽炮孔间距，目前还没有较好的理论计算公式，大多依照经验参数取值。根据永夏矿区开拓、准备巷道所布岩层特征，楔形掏槽炮孔孔口间距按 0.350.5m 取值，炮孔与工作面夹角按 6075取值，炮孔数目按 46 个取值。 2

4、、辅助孔参数确定 （1）辅助孔布孔方式选择 掏槽爆破后，由于槽腔的存在，辅助眼爆破就有两个自由面。因永夏矿区岩巷断面均为拱型，周边眼采用密扇形布孔方式。 （2）最小抵抗线 按经验公式（2-2）计算最小抵抗线。 （2-2） 式中：-装药密度，kg/m3；-炸药相对做功能力，水胶炸药为 110；-装药直径，m；-岩石抗爆性系数，砂岩 0.3-1.2，与普氏系数关系为。 （3）辅助眼间距 （2-3） （4）辅助眼装药量 （2-4） 3、周边孔参数确定 （1）炮孔装药量 装药线密度 （2-5） 装药系数按（2-6） 式中-体积应力状态下的岩石强度提高系数，取 10；-岩石抗压强度，Mpa；-炸药密度，

5、kg/m3；-爆速，m/s；-炮孔直径，m；-炸药直径，m；-装药不耦合系数， ；-装药系数。 （2）炮孔间距 合理的炮眼间距应保证炮眼间贯通裂隙完全形成，可按应力波叠加理论求算。 其中-切向应力与径向应力之比， ，为泊松比； -炸药作用于炮孔壁的压力，Mpa，此处，为体积应力状态下的岩石强度提高系数，取 10；为岩石抗压强度，Mpa。 -应力波衰减指数， ； -岩石抗拉强度，Mpa； （3）最小抵抗线 二、工程应用情况 某矿采区轨道巷，标高-635m，巷道布置于二 2 煤层顶板 5m 处，该层岩性为砂岩及中砂岩，岩石抗压强度 75Mpa，抗拉强度 5.7Mpa，泊松比为 0.27，巷道断面为

6、直墙半圆拱型，设计毛宽 3.4m（净宽 3.2m） ，毛高 3.3m（净高 3.2m） ，掘进断面 9.98m2，爆破使用煤矿许用二级水胶炸药，炸药密度为 1000kg/m3，爆速为 3600m/s，药卷直径为 32mm，炮孔直径为 42mm。 1、爆破参数设计情况 根据以上原理计算及结合井下实际情况，爆破参数在计算的基础上进行了局部调整，设计为正向装药结构，炮眼布置三视图见图 2-1. 图 2-1 炮眼布置三视图 2、不同情况下参数调整情况 （1）周边眼的眼距和最小抵抗线的距离 周边眼的眼距和最小抵抗线的变化直接影响光面爆破的效果，当岩石硬度 f=24 时，周边眼间距为 300mm，抵抗线为

7、 450mm；当岩石硬度 f=46 时，周边眼间距为 400mm，抵抗线为 500mm。 （2）装药量 周边眼采用低爆速、低密度、低猛度、高感度、高爆力和爆轰稳定的低威力炸药。不同岩石应采用不同的装药量：当岩石硬度 f=24 时，每 m 炮孔装药量为 1075g，周边眼深在 1.61.8m 时装药 150g；当岩石硬度 f=46 时，每 m 炮孔装药量为 75100g，周边眼深在 1.61.8m 时装药 150300g。 （3）光面爆破的眼位及眼深 周边眼要求打得平直，近似平行于巷道轴线。当岩石硬度 f=24 时，眼口在轮廓线内 50100mm 处，眼底落在轮廓线上。当岩石硬 f=46 时，眼

8、口在轮廓线上，眼底不超过轮廓线 50mm。 （4）辅助眼的装药量和间距 严格控制辅助眼的装药量和间距，沿轮廓线的眼距误差小于 50mm，炮眼外偏斜率不大于 100mm，眼深误差不大于 100mm，且辅助眼与周边眼间距需根据岩性合理布置，一般控制在 350500mm 范围内。 三、结论 1、影响井下岩巷炮掘施工实现光面爆破的主要因素是围岩性质、爆破参数及施工控制，而通过科学合理设计爆破参数、加强各工序施工作业管理、采取试炮的方法及时调整参数等措施，可大大降低爆破对围岩的破坏，保证巷道的成型。 2、理论计算法虽然不可能完全与施工现场情况吻合，但是通过理论计算可以确定不同条件、不同断面、不同支护形式巷道的基本爆破参数，通过初步设计及施工实践检验，及时调整各参数，如此经过几个循环可以有效的提高光面爆破效率。 3、通过多次修改完善爆破参数设计，用于现场施工，光面爆破效果显著提高，眼痕率由 4050%提高到 6070%；两炮衔接台阶尺寸由原来的 100200mm 降为 50150mm；岩面爆震裂缝减少约 30%，创造了良好的经济与社会效益。 作者简介：侯永强，男，本科学历，山西汾西正佳煤业有限公司工作，采矿工程专业。