光面爆破在井巷掘进中应用及注意事项

王大成

摘 要：井巷掘进中，爆破效果的好坏不仅能够保证施工安全，还能减少施工成本、加快施工速度、延长巷道服务年限。该文通过对爆破参数，掏槽孔布置方式及参数确定等分析的研究，该文通过解决现场施工中打眼希、单孔药量大的问题，为现场指导掏槽眼、辅助眼、周边眼的参数确定等抛砖引玉。

关键词：爆破参数 掏槽眼 辅助眼 周边眼

中图分类号：TD265 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0042-02

在井巷掘进中，爆破效果的好坏是断面内所有炮孔彼此配合、相互影响的效果。因此，合理优化掏槽孔、辅助孔和周边孔爆破参数，合理确定炮孔布置方式、炮孔装药结构与堵塞，不仅能够保证施工安全，还能减少施工成本、加快施工速度、延长巷道服务年限。希望此文能解决现场施工中打眼希、单孔药量大的问题，能够现场指导掏槽眼、辅助眼、周边眼的参数确定。

1 爆破参数的计算

光面爆破简单讲就是重掏心、轻扒皮，在保证围岩完整的前提下掏槽眼加重药量掘出自由面，辅助孔、周边孔逐渐减少药量进行修复保证完好轮廓，因此各爆破参数确定尤其重要。

1.1 掏槽孔布置方式及参数确定

井巷爆破中，一般是几个炮孔在只有一个临空面的条件下爆破，为后续炮孔爆破处第二个自由面以提高井巷爆破效率，这就是掏槽爆破。掏槽爆破药量过大对围岩损害较大，药量较小直接影响其他炮孔的爆破效果，是爆破技术中的难点和关键。

斜孔掏槽具有适用范围广，爆破效果好，所需炮孔少等优点，建议推广使用，以下炮孔装药量计算也以斜孔掏槽为例。

（1）斜孔掏槽装药量计算。

每个掏槽孔装药量Q（kg）与掏槽爆破的体积成正比即：

Q=qv/n （1）

q掏槽爆破岩石单位体积炸药消耗量取1.2 kg/m3。

v槽腔体积1.8×1.7=3.06 m3

n=斜孔掏槽炮孔（可按下式计算，也可按照表一炮孔数进行）

（2）

f岩石普氏系数为6。

s现场槽腔断面积为1.2×1.5=1.8 m2

带入公式（1）（2）得n=8，Q=0.45 kg，现场实际装药量取0.4 kg，计算值与现场实际值基本相符。

（2）掏槽孔间距。

掏槽孔间距目前仍没有较好的理论计算公式，大多依照经验参数取值，以下两表仅为参考。

1.2 辅助孔爆破参数

掏槽爆破后，由于槽腔的存在，辅助孔爆破就存在两个自由面，其最小抵抗线可按下面公式计算：

，且w≤3L/5 （3）

ρ装药密度（三级乳化炸药为0.57 kg/m3）

d装药直径（三级乳化炸药药卷直径为0.032 m）。

g炸药相对做功能力（三级乳化炸药做功能力为210 mL）。

L炮孔深度（取1.5 m）

fk岩石抗爆性系数，砂岩fk为1.53。

辅助爆破炮孔间距为a=0.8 w （4）

崩落孔装药量Q=qawL （5）

q单位体积装药量砂岩取0.5 kg/m3

将各参数带入公式（3）（4）（5）得w=0.72 m≤0.9 m，a=0.576 m，Q=0.31 kg。

根据现场实际装药情况辅助孔间距取0.6 m，单个炮孔装药量取0.3 kg，现场实际与计算基本相符。

1.3 周边孔爆破参数

井巷掘进爆破，不仅要做到开挖轮廓平整、光滑，更重要的是要尽可能降低爆破对围岩的破坏，以保证围岩原有的强度和稳定性，这就需要合理确定周边孔的爆破参数。

（1）装药不耦合系数。

≥ （6）

为炮孔直径。

为装药直径。

一般控制在1.5～20.0爆破效果最好，但在实际中炮孔直径为0.042 m，药卷直径为0.032 m，为1.3采用空气柱装药。

（2）炮孔线装药密度。

（7）

炸药密度取1.0 g/cm3

装药不耦合系数

炮孔直径取0.042 m

装药系数为装药长度与炮孔长度比值取0.25。

带入得=0.2 kg/m。

带入公式Q=ηL （8）

η周边眼炮孔装药系数砂岩取0.6

L炮孔长度取1.5 m。

带入公式得单个炮孔装药量为0.165 kg，现场实际装药量在0.18 kg，计算与现场基本相符。

（3）炮孔间距。

（9）

每个炮孔产生的裂纹长度

P为爆炸气体产生的静压力

（10）

Pk爆生气体膨胀过程中的临界压力取100MP。

爆轰压34 MP

K1取3，K2取1.4

、装药体积和炮孔体积

带入得炮孔间距a=0.55 m，现场实际取0.5 m，实际与计算基本相符。

（4）最小抵抗线

周边孔最小抵抗线计算方式不同于辅助孔最小抵抗线计算方式，它主要与周边孔孔距和装药密集系数有关。

（11）

W周边孔最小抵抗线。

m装药密集系数，一般取0.8～1.0

带入得=0.550～0.687 m之间。

2 施工注意事项

2.1 炮孔布置

合理选择炮孔掏槽孔布孔方式会影响岩石的抛掷距离和破碎成都，也会影响炮孔数目和炸药消耗量，掏槽孔应比其他炮孔深0.2 m左右，装药系数也应比其他炮孔大。辅助孔以掏槽孔为中心层层布置，圈距一般控制在0.6～0.8 m，孔距控制在0.5 m，单孔装药量控制在0.3 kg。底孔孔口应高出底板水平0.15 m左右，孔深宜与掏槽孔相同，孔距和抵抗线与崩落孔相同。为避免欠挖、消除底坎，应适当减小底孔的间距，一般为0.5～0.6 m，并使钻孔方向朝底板下方有一定的倾斜角度。在软岩中倾角小些，硬岩中倾角大些，使炮孔根部低于底板标高0.1～0.15 m，还应适当加大周边孔装药量，适当减少堵塞长度。周边孔与辅助孔圈距在0.55～0.7 m之间并将炮孔布置在轮廓线上，孔距控制在0.4～0.5 m，单孔装药量控制在0.18 kg。

2.2 装药结构与堵塞

不耦合装药时，药卷直径要比炮孔直径小，不耦合系数一般控制在1.5～2.0左右为宜，目前我公司使用药卷直径为0.032 m，钻头直径为0.042 m，不耦合系数较小，不利于光爆效果建议改为直径较小药卷或间隔装药；此外间隔装药时药卷之间用炮泥或空气柱隔开，这种装药结构震动小，适用于控制爆破或巷道穿层时爆破。反向装药由于爆破作用时间较长，破碎效果优于正向装药。

2.3 检验标准

井巷光面爆破效果的质量评价的标准，目前尚未统一，通常按照以下标准进行验收。

（1）平均线性超挖量≤0.1 m，最大线性超挖量≤0.25 m。

（2）爆破后壁面光滑，凸凹度在0.05 m左右。

（3）炮孔残孔率硬岩石≥80%，中硬岩石≥50%，软岩符合设计要求。

（4）不应出现欠挖，特别是在坚硬岩石中。

（5）围岩原有裂隙大体上没有扩展，也没有产生过多的新的爆破裂隙，围岩完整稳固。

2.4 影响爆破效果的几个环节

（1）炮孔角度方向不一致，孔底没有落在一个平面上。

（2）炮距不合理，钻孔时擅自将炮距加大。

（3）部分单孔装药量擅自加大，起爆雷管段数和连线不当未按顺序起爆，造成超挖、欠挖。

3 结语

井巷掘进爆破效果的好坏，炮孔爆破参数合理优化是基础，施工操作是否符合要求是关键，本文通过解决现场施工中打眼希、单孔药量大的问题，更好的现场指导掏槽眼、辅助眼、周边眼的参数确定。

（1）炮孔钻孔前准备工作。

①给钻孔工作做好基础，巷道迎头3～5 m范围内两帮必须清理干净，漏出底板，否则打周边孔时外甩角不易掌握，易造成超挖、欠挖。

②巷道中腰线必须找准，巷道中心找准，画出轮廓线后按照爆破参数表严格定出炮孔位置。

③钻孔前在钎子上做出标记，严格按照炮孔深度钻孔，保证掏槽孔和其他炮孔孔底必须打在一个水平面上。

（2）钻孔时注意事项。

①先按照巷道中腰线方向大号第一个正中顶眼，插上钎子或炮棍作为导向标志。其他炮孔以此类推都以此炮孔方向为准进行钻孔，务必保证孔位、方向、深度符合爆破图标要求。

②如果周边孔轮廓线遇到软岩、夹石、煤层或层理较发育的部位孔距可适当加密或增加空孔作为围岩断裂导向孔。

③周边孔必须布置在设计的巷道断面轮廓线上，外甩角控制在3°～5°，孔底向巷道周边轮廓线外的偏差值不应大于0.05 m。

④钻孔时要做到一条线、中心转、靠边站、给水适量。

参考文献

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