摘要：光面爆破技术具有减少超挖（特别是在软岩中）、成形好、提高井巷施工进度、降低巷道支护成本、保证施工安全等优点，在井巷掘进支护施工中的运用大大地减小了巷道围岩破坏范围，最大限度地保持了围岩的自身强度，能够取得较好的技术经济效益和社会效益。
关键词：煤矿井巷；光面爆破技术；原理；应用
引言
光面爆破是井巷掘进中的一种新的控制爆破技术，目的是使爆破后留下的井巷围岩形状规则，符合光面爆破的要求，形成表面平整，损伤小，围岩保持稳定。光面爆破只限于断面周边一层岩石（主要是顶部和两帮），所以又称为轮廓爆破或周边爆破。
1 光面爆破技术的井巷施工原理概述
光面爆破技术的设计及原理主要是在岩石抗劈能力的基础上，选择合适的爆破参数和施工工艺以确保光面爆破沿着巷道的周边劈裂开来，而且不会对井巷周边的围岩产生任何破坏的爆破方法。该方法主要是在预订爆破线上设置一排周边眼，选择合理的间距，并且抵抗线一般要选用弱性装药结构，即炮眼孔中的炸药不能装的太满，炮眼孔之间还要存有一定的空隙，以保证所有的炸药都能够在最后一起爆炸，这样做可以使相邻炮眼之间的岩体依靠破坏冲击波形成合理的轮廓裂缝。由于炮眼孔壁上的炸药一般采用的是弱性装药，爆破阶段能够确保岩层沿着周边炮孔连续断裂下来，其不仅提高了围岩的稳定性和整体性，而且还尽可能的确保了围岩的完整性，提高了巷道施工的安全系数。随着我国煤矿巷道施工的不断发展，光面爆破技术的引进可以有效的提高巷道的施工质量。在巷道的实际施工过程中，光面爆破具有一定的技术优势，可以有效的避免井巷施工过程中的超挖和欠挖现象，大大节省了施工时间和施工成本，提高了施工速度和整体质量。煤矿井巷实施光面爆破之后，在井巷的四周会形成一个光滑平整的边壁，从而确保井巷的断面满足井巷轮廓的要求，并且提高了井巷围岩自身的完整性和承载力，通过采用光面爆破技术，不仅可以避免爆破过程中对围岩造成较大的破坏，而且还能提高井巷的稳定性，提高井巷的整体寿命。
2 煤矿井巷施工中光面爆破技术的应用
2.1 炮眼布置
炮眼布置对于井巷掘进而言，是极其重要的一环，它必须满足井巷当初的设计尺寸，还要考虑到爆破的参数，保证爆破效果，同时要降低所有材料的消耗，提高工作效率。炮眼在布置过程中，最主要的是掏槽眼的布置。在整个井巷掘进时，可以采用2个相对的倾斜眼，炮眼底部的间距约为200mm，掏槽眼与工作面交角为70°左右。通过大量的实际操作可以知道，这种爆破模式在中等硬度的岩石巷道掘进中效果非常显著，炮眼也非常少，有利于降低其成本。
2.2 炮眼的数量
对于炮眼数量而言，主要和岩石的性质、巷道的断面等因素密切相关。如果炮眼数目太少，在掘进中就不会达到良好效果，而且很容易导致岩石大块太多，不利于装岩；如果炮眼数目太多的话，又会使凿岩的工作量大大增加，加大对钎头和雷管的消耗，同时还会加大爆破成本。所以，在确定炮眼数量时，要首先考虑到岩石的性质和工作成本的消耗，在确保爆破效果合格的情况下，尽量减少炮眼数量。炮眼数量少，不见得就会影响到整体爆破效果，只要位置放置正确，同样可以创造出极佳的爆破效果。
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2.3 炮眼间距
按照不同的光面爆破作用机理理论，炮眼间距的计算方法也有一定的差异，但都应遵循两炮眼连线上叠加的切向应力大于岩石抗拉强度的原则，围岩岩性、炸药性质、光爆层的厚度及不耦合系数等均对炮眼间距有一定的影响，通常情况下坚硬完整的围岩抗拉强度更低，炮眼的间距也就相对较大，工程实践表明，一般情况下，炮眼间距为炮眼直径的10～20倍时可获得较好的光爆效果。
2.4 炮眼的装药方式和结构
常见的装药方式有正向装药和反向装药两种。引药位于眼口这边，聚能穴朝向眼底，传爆方向由眼口传向眼底，这种装药为正向装药，以正向装药进行爆破作业的为正向爆破。反向装药反之。
在爆破作业中，反向爆破要比正向爆破优越：
2.4.1 能充分利用炸药的能量，泡泥运动的时间较迟。
2.4.2 爆破效率高。起爆药卷位于眼底，能保证炸药充分反应，爆炸能量大，有利于克服眼底岩石的夹制作用。正向爆破由于存在沟槽效应，离起爆药卷越远，爆速越小，爆破作用也越小，不利于克服眼底岩石的夹制作用。
2.4.3 假如发生呆炮，正向爆破易产生瞎炮，引药可以在炮眼外爆炸；而反向爆破则不会将起爆药抛至炮眼外。
从爆破产生的火焰来看，在不装炮泥的条件下，反向爆破要比正向爆破产生的火焰要长。考虑到井下工人的实际水平和素质，《规程》规定：在高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域的采掘工作面采用毫秒爆破时，若采用反向起爆，必须制订安全技术措施。
盖药：正向装药以外的药卷。垫药：反向装药以里的药卷。它们大多数情况下易引起爆燃、形成残爆。
目前在开滦东欢坨矿业分公司开拓二区施工的较硬岩层巷道中，为了提高爆破效率，保证施工安全，采用反向装药进行爆破。其正确的装药方式为：除底眼正向装药外，其它炮眼均采用反向装药，装药到底，随后连续装填炮泥至孔口，周边眼（主要是顶眼）采用水垫层装药结构，炸药装填至设计药量，接着装若干个水炮泥，再用炮泥封实。此种装药结构，既可减缓爆炸冲击压力对孔壁周边围岩的破坏，又能实现炮孔全长均匀爆破作用，避免眼底超挖和眼口欠挖，提高光面爆破效果和巷道成型质量。
串并联网路，从掏槽眼向外逐圈顺序起爆。循环进尺由原来均1.5m提高到1.8-2.1m。
试验段炮眼深度2.1-2.3m，循环进尺1.9-2.1m，平均循环进尺1 9m，循环炮眼利用率在85%-95%之间，大部分在90%左右，个别达95%，平均炮眼利用率为90%，在如此坚硬岩石中，炮眼利用率是相当高的。实验达到了预期的效果。巷道成型效果明显改善，超挖量减少，有效地减低了爆破对周边围岩的损伤，更利于锚喷网支护。
结语
光面爆破的目的是减少超挖,降低爆破对围岩的损伤。由于岩石性质不同及爆破过程的复杂性,在井巷爆破施工时,应分析被爆岩石的地质条件,并参考国内外相关施工经验,确定出科学合理的光面爆破参数,以达到理想的爆破效果。
参考文献
[1]高立伟.浅谈煤矿掘进中中深孔光面爆破的应用[J].科技致富向导，2013（15）.
[2]袁新华.斜坡道施工光面爆破技术的应用[J].材料研究与应用，2013（01）.
论文作者:杨思远
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/27
标签：炮眼论文; 光面论文; 围岩论文; 巷道论文; 岩石论文; 效果论文; 间距论文; 《基层建设》2017年5期论文;