光面爆破技术在九里山矿的应用

张向磊 ZHANG Xiang-lei；赵永年 ZHAO Yong-nian；周新华 ZHOU Xin-hua

（河南能源化工集团九里山矿，焦作454150）

0 引言

光面爆破是在轮廓或挖掘边上钻一圈较密集的炮孔使其抵抗线大于孔距，爆破时沿炮孔联线形成破裂带而获得较平整的破裂面。它是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，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。

1 光面爆破原理

光面爆破的实质是在巷道掘进设计断面的轮廓线上布置间距较小、相互平行的炮眼。控制周边眼的装药量，选用低密、低爆速的炸药，采用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂缝，并沿周边眼的连线将岩石崩落下来。裂缝的形成主要是应力波与爆炸气体共同作用的结果。贯穿裂缝的形成是基于各装药爆炸所激起的应力波先在各炮眼壁上产生初始裂隙，然后在爆炸气体作用下使之扩展贯穿，最终形成贯穿裂缝。

2 光面爆破技术在二水平轨道暗斜井的应用

2.1 二水平轨道暗斜井地质概况 二水平轨道暗斜井担负二水平行人、运输、通风等任务，巷道地面标高+91.39m。二水平轨道石门设计开口位置巷道顶板标高-215.629m，底板标高-219.419m，该巷道设计方向为N120°E。在二1煤层顶板细粒砂岩层中掘进，该层岩石裂隙较为发育，在掘进过程中会有少量顶板砂岩淋水，对掘进影响不大。

2.2 光面爆破设计原则 ①不耦合系数。不耦合系数是指炮孔直径与药包直径的比值，选取的原则是使作用在孔壁上的压力低于岩石的抗压强度，而高于抗拉强度。实践表明，不耦合系数的大小因炸药和岩层性质不同，一般取1.5～2.5。②周边眼间距。合适的周边眼间距应使炮眼间形成贯穿裂缝，根据实践经验一般为炮眼直径的10～20倍。③临近系数和最小抵抗线。光面爆破炮眼的最小抵抗线过大，光爆层的岩石将得不到适当破碎；反之，则在反射波作用下，围岩内将产生较多的裂隙，影响围岩稳定。实践中得知合适的抵抗线为眼距的1～1.3倍。④周边眼起爆时差。模型试验和实际爆破表明：周边眼同时起爆时，贯穿裂缝平整；微差起爆次之；秒延期起爆最差。因此，在光面爆破中应尽可能减小周边眼的起爆时差。

2.3 二水平轨道暗斜井光面爆破设计 目前本矿施工炮眼采用YT-28型气腿式风钻配合42mm一字型钻头，直径为23mm乳化炸药，毫秒延期电雷管起爆，延期时间不大于150ms，不耦合系数为1.8。炮眼深度1.7m，掏槽眼深度1.9m。周边眼间距为400mm，光爆层厚度为500mm，根据以上设计原则，设计爆破图表如图1、表1、表2。

图1

表1 下部爆破说明书

表2 上部爆破说明书

图2 周边眼装药结构示意图

周边眼采用空气柱装药结构（见图2），反向装药，每孔装药0.2kg，药卷后紧跟一卷水炮泥起到阻挡冲击波作用，减少残眼长度，提高炮眼利用率，孔口封泥长度不小于300mm，中间留设空气柱。周边眼同时起爆，总延期时间不超过150ms。

3 光面爆破施工要点

①实行“定人、定位、定机、定质、定量”的五岗位责任制，分区按顺序钻孔。不钻残孔、不钻石缝、不钻软夹层、不钻破碎带的四不钻制度。②严格控制周边眼间距及最小抵抗线厚度，并使周边眼尽可能打在轮廓线上。③在钻杆上做好标记，确保周边眼“准、直、平、齐”，要利用长钻杆、导向棍控制钻眼角度及错台。④钻眼完成后，应按炮眼布置图进行检查并作好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后才能装药爆破。⑤装药前应将炮孔内泥浆、石屑吹洗干净，已装药的炮孔及时用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于300mm。

4 应用效果

4.1 光爆效果 ①光爆眼痕率统计。二水平轨道暗斜井光爆眼痕率统计：最大为76%，最小为64%，平均69.5%，超挖率不大于5%。采用光面爆破法后，巷道毛断面轮廓均不超过设计150mm，多数都在50-100mm之间，淋水较小的地方眼痕率平均达到70%以上。②减少出矸量。实行光面爆破超挖量仅为5%左右，每米少出矸6车左右。③减少支护材料消耗，降低支护成本。④减少出矸时间。⑤提高围岩自承能力。岩面平整，炮震裂隙小，应力集中小，围岩整体性好。光面爆破技术和锚喷技术的结合，进一步增强了锚喷支护的作用，特别是在松软岩层中更能显示这一特点。

表3 二水平轨道暗斜井光爆率统计表

4.2 经济效益分析 ①节约材料费。②节约矸石的提升和运输费用。③节省时间。由于光面爆破爆破效果好，节省了爆破时间；光爆巷道成型规整，初期支护时间缩短20min。④安全效益。由于光面爆破技术减少对围岩的破坏，减少了聋矸危岩，安全系数大幅度提高。

5 结语

光面爆破技术通过在本矿二水平轨道暗斜井的应用，取得了良好的爆破效果，值得进一步推广应用。

[1]刘先平,宋占友.光面爆破理论的具体应用[J].内蒙古煤炭经济,2002(06).

[2]王明珍.影响光面爆破的因素[J].价值工程,2010(21).

[3]唐序武.浅谈巷道光面爆破施工技术[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2009(09).