浅析光面爆破技术在煤矿井巷中的应用

马凯旋

（大同煤矿集团马脊梁矿，山西 大同 037027）

引言

光面爆破是根据不同岩性而定的，若要保证放炮以后掘出来的巷道轮廓能够基本满足设计的要求，应当结合科学的装药量控制、装药结构以及炮眼布置等手段来实现，进而达到成型规整、表面光滑的目标，在此过程中能够减少对顶板的破坏，方便锚喷支护，同时光面爆破还具备质量好、成本低等优点。现阶段，作为一种标准施工的方法，光面爆破技术在煤矿井巷的掘进过程中得到了全面的推广和应用。

1 光面爆破技术

1.1 光面爆破的特点

首先，光面爆破以后的成型十分规整，符合设计轮廓的要求，尤其是在松软的岩层中光面爆破的效果及作用更为突出。光面爆破后在新的壁面上通常会残留下清晰的半边孔壁的痕迹。其次，光面爆破能够大大减少巷道超挖量，继而提升施工的质量，加快施工的进度，并显著节省混凝土的衬砌浇筑量。再次，光面爆破与普通爆破相比，对围岩的破坏相对较小。在声波的探测表明，光面爆破造成的围岩的松弛带范围仅为普通爆破的1／3～1／2，大幅度增加了围岩的稳定程度，支护的工作量也随之减少。

1.2 光面爆破的基本原理

光面爆破的本质就是沿着开挖的轮廓线对间距缩小的平行炮眼进行布置，用特殊装药结构在光面炮眼中开展减少药量的不耦合装药，并采用科学的光面爆破的参数，然后进行引爆。爆破的过程中，沿着炮眼的中心连接线会破裂成较为平整的光面。例如，将加密的周边孔布置到巷道掘进设计断面的轮廓线上，并减少装药量，减小药包的直径，对不耦合的装药结构进行配套使用，选择低爆速且低密度的炸药或者光面爆破的专用炸药，进而对炸药爆炸的作用及能量进行控制，使爆炸的冲击波对应的峰值压力降低，在减弱岩石中的应力波强度的过程中避免了炮孔周围压碎区的粗线，在需要爆落的岩体上集中了全部的爆破作用力，降低对原岩体的破坏。不耦合的装药光面爆破选择导致了炮眼壁上承受的压力降低，准静压作用是药包爆破的主要作用力。当炮孔的压力值比岩石的动抗压强度低时，就能够避免对炮眼壁造成的压碎破坏［1］。

1.3 光面爆破的优点

其一，由于光面爆破巷道的成形比较规整，避免了围岩的凸凹处应力的集中，使围岩自身的强度得到了最大程度的保持，进而增强了自承能力，为锚喷支护打下基础。其二，由于光面爆破有效地降低了掘进的超挖量，由此可以减少各种材料的消耗，降低成本并提高掘进的速度。其三，由于光面爆破能够大大减少岩面的危岩，使得井巷的围岩比较稳定，对施工及安全是十分有利的，井巷维修量也显著减少，失修率降低。其四，由于光面爆破可以有效消除围岩上的凸凹不平，使得瓦斯聚集及通风的阻力得以降低，这对于通风及安全生产是非常有利的。

1.4 光面爆破的技术要点

应当在充分考虑围岩特点的基础上对周边眼间距以及最小抵抗线进行合理选取，最大限度地增强钻眼的质量；对于周边眼的装药量务必要进行严格的控制，尽可能地沿着眼长均匀分布；周边眼应该选择直径小的药卷以及爆速低、猛度低的炸药；在空气间隔装药的过程中通过借助传爆线来实现，表1为光面爆破的具体周边眼爆破参数。选择毫秒微差进行有序的起爆。通过开挖程序的合理安排来为光面爆破创造良好临空面；眼痕率和接茬率要分别达到70%和50%以上。

表1 光面爆破的周边眼爆破参数表

2 光面爆破的方法

2.1 轮廓线光面爆破法

该方法指周边眼沿巷道的轮廓线打一排密集的空眼，而并非是在内部装药，爆破应力在相邻排的装药眼爆破以后再在裂缝间进行传递，并且沿着弱线将岩石分开［2］。

2.2 预裂光面爆破法

此类方法具体指的是周边眼沿着巷道的轮廓排一排较为密集的眼，装少量的药，岩体爆破后分离，但是周边眼是在其他眼之前予以爆破。

2.3 修边光面爆破法

此方法指的是周边眼靠预留光面层以及缓冲装药，将围岩与爆破分开，在其他眼之后爆破周边眼，目前在我国已经开始广泛地使用这种方法。

3 光面曝光的施工

在参考工程的要求以及岩层的条件基础上进行光面爆破参数的选择，这样光面爆破能够以一种科学的方法达到良好的效果，为了保障光面爆破质量应当进行精确的钻眼，其中平、直、齐、准是钻眼过程中的主要要求。在炮眼的施工过程中按照下面的要求进行：保持彼此平行的周边眼，在深度上周边眼比其他的炮眼要浅；工作面保持与炮眼的垂直；实际施工过程中的工作面无法完全保证与炮眼的垂直，因此应当根据炮眼的深度来选取倾斜的角度；对于工作面不齐的情况，要在参考实际情况的基础上适当调整装药量以及炮眼的深度，尽可能地保证所有的炮眼底都能落到同一横断面；保证准确的开眼位置，将偏差控制在30mm以内；在井巷断面轮廓线上进行周边眼的开眼。开眼位置向轮廓线里面偏的这种误差是不允许存在的。光爆掘进巷道时有预留光面爆破层的分次爆破以及全断面一次光面爆破两种施工的方案。全断面一次爆破时，按照起爆的顺序分别将多段非电塑料导爆管或者毫秒电雷管系统起爆，起爆的顺序是掏槽眼－辅助眼－崩落眼－周边眼，此类方法主要用于小断面巷道的掘进。硐室掘进及大断面巷道的掘进时，可以选择预留光面爆破的分层次爆破［3］。

4 光面爆破技术在煤矿巷中的应用效果

在井巷掘进过程中应用光面爆破技术，可以使得岩渣的块度比较均匀，大块率较低，爆堆较集中，产装方便；能够降低巷道的支护，使工程造价降低。此外，采用光面爆破技术可以使巷道的岩壁十分平整，对于安全隐患的消除以及掘进的速度加快非常有效，使掘进的周期缩短。

随着煤矿井巷掘进技术的不断发展，光面爆破技术现在多用在煤矿的开口以及建硐室的过程中，光面爆破技术成形规整、节省材料、提高围岩的稳定性以及保证安全生产等的各项优点都在其中得到了很好的体现，使得光面爆破技术在煤矿巷中的应用效果及优势十分明显。

5 结语

综上所述，围岩的破坏程度在光面曝光技术应用的过程中得到显著降低，半煤岩巷道更加趋于稳定，并且还对掘进施工的安全性提供了可靠保障。从总体来看，光面爆破技术的实施，使巷道的轮廓满足设计要求，成型规整且表面光滑，同时大大降低了新挖出岩面的破坏程度，增强了巷道的稳定性，促进了煤矿井巷道掘进社会效益及经济效益的提高。

［1］ 张军.关于煤矿井巷施工中光面爆破技术的研究［J］.大科技，2014（27）：215－216.

［2］ 宗琦，任庆峰.煤矿硬岩下山巷道掘进中深孔爆破技术试验研究［J］.爆破，2011（2）：49－52.

［3］ 李伟，杨仁树.中深孔光面爆破技术在岩石巷道掘进中的应用研究［J］.矿冶工程，2013（3）：21－23.