光面爆破在矿山巷道掘进爆破施工中的应用

文/王东冬 攀钢集团工程技术有限公司特种工程分公司 四川攀枝花 617000

现阶段矿井光面爆破技术在巷道掘进中有极其重要的作用，这种技术不仅能够保持保证巷道施工的质量水平，同时在一定程度上能够提升掘进生产效率，有利于推进整个矿井的生产效率提升。

1、光面爆破概述

1.1 光面爆破的原理

对于光面爆破，其实质是沿着开挖轮廓线进行间距小的平行炮眼布置，其应用特殊的装药结构，在光面炮眼中采取不耦合装药，并对光爆参数进行合理的设置，最后同时起爆。在起爆过程中，会沿着炮眼的中心连成线破裂成平整的光面。如在巷道掘进设计断面的轮廓线上，设置周密的周边孔，降低药包直径，利用不耦合装药结构及低密度、低爆数炸药，对爆炸能量进行控制，降低爆炸能量对岩石的应力波强度，防止在炮孔周围出现压碎区，要将爆破作用集中在爆落的一侧岩体上，降低对原岩体的破坏效果。由于在光面爆破中，采用的是不耦合装药，在爆轰药包后，会极大的降低炮眼壁上的压力，这种情况下药包的爆破作用相当于准静压作用，低于岩石动抗压强度，不会在炮眼壁上形成压碎破坏。

1.2 光面爆破的特点

对于光面爆破，其特点主要表现在：首先，爆破后成型规整，与设计轮廓相符合，在相对松软的岩层中，更是可以将光面爆破的效果显示出来；其次，实施光面爆破后，可以在很大程度上减少巷道的超挖量，有利于施工质量、施工进度的提升，同时还可以最大限度的减少混凝土衬砌浇筑量；最后，光面爆破对于围岩的破坏比较小，一般情况下，实施光面爆破后，围岩松弛带范围是常规爆破的1/3，极大的提升了围岩的稳定性。在完整岩体中，光面爆破的特点会十分显著，其可以最大限度的确保岩体完整性，提升了安全性。同时在松软岩石中，特别是一些构造发育岩体、不均质岩体中，光面爆破依然可以发挥十分良好的作用。在光面爆破中，巷道成型比较规整，可以极大的消除凸凹处的集中应力，确保了围岩本身的强度，提升了围岩承载力，为锚喷支护提供了保障。同时光爆会极大的减少掘进超挖量，减少了材料损耗，降低了施工成本，提升了巷道掘进速度。此外，光面爆破可以有效的消除围岩的凸凹不平，缓解了瓦斯聚集现象，降低了通风阻力，为安全生产打下了良好的基础。

2、影响因素分析

2.1 掏槽效果

在矿井巷道的掘进爆破过程中，关于掏槽眼的布置在一定程度上决定了整体爆破效果。在工作面上，需要保证岩石能够有效破碎并排出，自由面上须保证能崩出另一自由面，其他的条件应当根据现场实际情况进行设定。掏槽效果在一定程度上会影响巷道的进尺量，而进尺量的影响因素较多，一般受炮眼的深度、数量、直径、爆破顺序等方面的影响。同时，空眼也是掏槽效果的主要影响因素之一，在一定程度上，炮眼爆破的辅助自由面可以看作是原来岩石破碎的补偿区域，只有在保证炮眼及装药量都合理的前提下才能够实现岩体的完全破碎，从而获得较为理想的掏槽效果。

2.2 光爆层厚度

光爆层是指爆破过程中，炮眼周围的岩石的厚度，此厚度值是周围炮眼的最小抵抗线，其厚度对于光面爆破效果会有不同程度影响。当其厚度较厚或较薄时都会对光面爆破的最终效果造成不同程度的影响，实际生产过程中应当根据目标矿井的地质情况以及岩石特征，对于其厚度进行调整，硬岩厚度应控制在50-600mm，软岩厚度应控制在900-1000mm。

2.3 装药量

光面爆破过程中炮眼装药量应当约等于岩石抗拉强度，保证不会对其周边围岩造成严重破坏。实际生产过程中，为保证炮眼的均匀分布，一般采用小直径的间隔装药形式，光爆层周边的装药量应在0.1-0.2kg/m，全断面同时起爆时，应适当增加炮眼装药量，基本为0.2-0.3kg/m。实际生产过程中，对于装药量的选择应当根据岩石的实际情况进行合理调整。

3、炮眼布置对光面爆破的重要性

3.1 炮眼种类

炮眼在掘进断面中的布置按用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼，正确的布置炮眼是光面爆破技术的有效途径。由于井下的地质条件和地质构造时发生变化，所以在掘进时炮眼的布置不能一成不变，要根据岩石的性质、巷道的断面大小及形状等诸多因素并结合爆破说明书来确定炮眼位置和装药量，以使爆破取得良好的效果。

3.2 炮眼的技术要求

具体要求如下：第一，眼痕的利用率硬岩不小于 80%，中硬岩不小于 60%。第二，软岩巷道中周边眼的成形应符合设计轮廓要求。第三，岩面不应有明显的炮震裂缝。第四，巷道周边眼不应欠挖，平均线性超挖值应小于 200mm。

3.3 光面爆破的几种方法

3.3.1 轮廓线钻眼法

这种方法是在巷道轮廓线上，预先打好一排不装药的密集的空眼，经与相邻的一排眼装药爆破后将巷道与围岩切开的一种方法。这种方法效果好，但费工费时，费用高。

3.3.2 修边爆破法

此法是使周边眼通过缓冲装药，并预留光面层，在其它炮眼爆破后，再爆破周边眼的一种方法。它可分为全断面一次爆破与预留光爆层两种，预留光爆层法分两次起爆，即周边眼以里的所有炮眼首先起爆，周边眼最后一次起爆，预留光爆层法光爆效果好，大断面巷道经常使用此法。

3.3.2 预裂爆破法

在巷道轮廓线上打一排较密集的炮眼，并装有少量的药，先放周边眼再放其它眼，使巷道与应爆破下来的掩体预先切开分离，以确保其它炮眼爆破时不至于破坏巷道的围岩的稳定性，此法打眼较多。

结语：

光面爆破技术具有对围岩破坏强度低，提升岩巷道稳定性，确保施工安全，降低巷道维修强度等优势，并且通过光面爆破技术形成的巷道十分规整，能降低巷道通风阻力，确保了巷道的安全性，因此，在巷道掘进中，要结合具体的情况，合理的应用光面爆破技术，从而最大限度的提升矿企业的经济效益。