岩巷掘进光爆参数合理性选择分析研究与应用

【摘 要】根据《煤矿安全标准化管理体系基本要求及评分办法（试行）》要求，在煤矿井巷掘进过程中，应采用光面爆破技术。在井下现场施工过程中，影响光面爆破质量的因素较多，本文就现场施工如何优化巷道断面的周边眼爆破参数入手，从周边眼眼距、周边眼装药量、周边眼装药结构方式等技术参数进行探讨分析，从而确定合理的爆破参数并应用于现场实际施工中，最后在21608车场进行工程实践，试验表明，爆破参数优化后，能提高光面爆破质量，提高工效，节约生产成本，促进安全生产。

【关键词】光面爆破;周边眼眼距;装药结构

一、概述：

根据城郊煤矿从事岩巷爆破的经验，要实现光爆质量标准的要求，合理选取相关的技术参数是关键。根据对光面爆破产生机理的研究，必须使周边眼中的炸药爆破后所产生的冲击压应力低于围岩的抗压强度，而由此产生的切线方向的拉应力则应大于两个炮眼连线方向上围岩的抗拉强度，这样就能使围岩不受损伤而在炮眼连线方向上的岩石被拉断形成贯穿裂缝。因此，周边眼两眼之间形成贯穿的裂缝是实现光面爆破的关键。如何在周边眼两眼之间形成贯穿裂缝，合理选择装药参数是形成贯穿裂缝的必要条件。

二、光爆参数的优化分析

1、周边眼眼距的选择

相应炮眼装药爆破的贯穿裂缝是靠应力波在各自的炮眼壁上先产生初始裂缝，然后在爆轰气体准静压作用下扩展贯通。光面爆破的关键，就是周边眼的布置。周边眼必须布置在巷道的轮廓线上，间距与装药量，必须根据围岩情况，经过试验确定。一般情况，炮眼的间距与炮眼直径成正比，与岩石抗拉强度成反比。

根据总工程师手册，当f=4～6时，周边眼距为300～500mm。根据经验总结，结合围岩岩性，周边眼眼距见下表1：

在裂隙、节理发育、层理明显以及破碎地带中的巷道，周边眼间距可以缩小，要求隔眼装药;要求平整度较高的硐室或特殊工程，周边眼间距也可以缩小。

在煤矿巷道中光爆，周边眼也要加密，经现场实践可知，部分矿井周边眼间距为250～300mm，爆破效果较好。

2、光面爆破周边眼的装药量

周边眼就是起修边作用，崩掉光爆层厚度即可，装药量多少，直接影响修边的好环。周边眼药量过大，将增加对围岩的破坏程度，使围岩爆破裂缝增多和加深，如装药量过少，也可能崩不掉光爆层岩石，会出现鼓包现象。每个工作面必须经过实验取得装药参数，岩石较硬，装药量稍大一点，岩石松软，装药量要小些，一般眼深1.8m左右，装药量0.15～0.3kg为宜。

3、周边眼装药结构

在矿井开拓掘进过程中，周边眼装药结构是一个重要的研究课题，周边眼用空气柱装药结构对光面爆破是否有影响，我们也曾在某岩巷掘进工作面做过实验。周边眼空气柱装药与不用空气柱装药各实验10炮，均采用楔形掏槽法进行爆破，掏槽眼深2.0m，周边眼深1.8m;炸药选用二级煤矿许用T-320型水胶炸药，规格为Φ27×400mm，重330g/卷，工作面岩石硬度系数为f=4～6，每个周边眼装药1卷。

周边眼采用空气柱装药，装药时必须将药卷送至眼底，使用炮泥封孔前，先把一卷充好的水炮泥送入炮眼，然后再用一根棉线绳拴住一卷充好水的水炮泥一端，将水炮泥用炮棍送入炮孔内300mm即可，安装完水炮泥后，一手拉住棉线绳不动，一手再用粘土炮泥将眼孔封实，保证封泥长度不小于300mm。封孔使用的炮泥硬度要柔软适宜，用手捏即可成型，确保封孔效果密封不透气，严禁使用硬化（水份散失）的炮泥。

从图中明显可看出，使用空气柱装药结构光面爆破效果较好，眼痕率较高。不使用空气柱装药结构，虽然爆破效果尚可，但眼痕率低，衡量光面爆破的一个重要指标即是眼痕率。可得出使用空气柱装药结构可提高光面爆破质量。

空气柱装药结构中空气柱过长，将失去其均衡孔壁压力的作用，甚至在孔口位置出现挂门帘等不良光面爆破效果。如果空气柱过短，将失去其缓冲炸药对孔壁压力的作用。当爆破岩石较为坚硬时、顶板岩石较为破碎缩短循环进尺时，采用不预留空气柱的装药方式。

三、现场试验应用

1.巷道概况

城郊煤矿设计施工的21608中间巷车场，根据地质综合柱状图分析，巷道掘进过程中主要是经过砂质泥岩、泥岩，岩石硬度系数f=4～6，巷道断面为直墙半圆拱形，采用“锚网喷+锚索”支护，墙高1600mm，喷厚100mm，基础100mm。断面净宽4200mm，毛宽4400mm。S掘=14.64m2，S净=13.64m2。

2.炮眼设计

21608中间巷车场周边眼眼距设计为300mm，采用楔形掏槽法进行爆破，掏槽眼深2.0m，周边眼及其他炮眼深1.8m;炸药选用二级煤矿许用T-320型水胶炸药，规格为Φ27×400mm，重330g/卷，每个周边眼装药1卷。采用空气柱装药方式，采用上下部分次裝药分次起爆的爆破方式。

3.爆破效果

根据上述参数对巷道进行装药爆破，从爆破后效果看，光面爆破效果较好，眼痕率达到80%以上，每米建工材料节余约500元，减少了出渣量，降低了喷浆量，提高了工效，节约了材料成本。

四、结论

光面爆破是一个复杂的系统工程，影响光面爆破参数非常多，针对某一工程，也许影响光面爆破的因素只有几种，在对这几种因素分析过程中，也采取了固定其他因素不变，只对分析的因素进行分析，然后定性得到某种结果，比如说，周边眼空气柱装药结构对光面爆破的影响问题，我们是在其他因素都相同的情况下，利用钻爆法掘进过程中，周边眼采用空气柱装药和不采用空气柱装药两种装药方式后，根据爆破后统计眼痕率，来得到在岩石岩性硬度适中的情况下，使用空气柱装药结构光面爆破效果更好一些。

在矿井岩巷掘进中，巷道穿过的岩层岩性相对简单，只要找到影响光面爆破的几项重要参数后，然后进行改进和优化，就能大幅度提高光面效果质量，比如城矿设计施工的21608中间巷车场，影响光面爆破效果的主要是周边眼眼距，周边眼装药质量以及周边眼装药结构，只要对这三项影响因素进行优化改进，即能在很大程度上提高光面爆破效果。

参考文献：

[1]王文龙，钻眼爆破[M].北京：煤炭工业出版社，1992

[2]亨利奇，J 爆炸动力学及其应用[M].北京：煤炭工业出版社，1992

作者简介：

孙兴林（1985.06-）男，汉，河南省永城市，硕士，党员，高级工程师，主要从事矿山压力、采掘技术管理方面工作。