煤礦巷道開(kāi)挖支護(hù)工程光面爆破施工技術(shù)講座資料

光面爆破技術(shù)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，研究一種能按設(shè)計(jì)輪廓線爆破巖體，使巷道周壁或開(kāi)挖面平整，并使圍巖不受明顯破壞的控制爆破技術(shù)，即光面爆破技術(shù)，下面我將結(jié)合我礦的實(shí)際應(yīng)用淺談一下光面爆破的原理、標(biāo)準(zhǔn)、措施、做法及光面爆破技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。光面爆破的原理一般情況下,炸藥爆炸時(shí),藥包表面的沖擊波壓力峰值可達(dá)數(shù)百萬(wàn)千帕(kPa),這個(gè)數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了巖石的抗壓強(qiáng)度。因此,藥包周?chē)膸r體被壓碎成粉狀,形成一個(gè)粉碎區(qū)。光面爆破的原理就是降低炮孔壁上的壓力峰值,使炸藥爆炸后,孔壁上產(chǎn)生的沖擊壓力低于處于體積應(yīng)力狀態(tài)下的巖石抗壓強(qiáng)度,而由此產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力要超過(guò)巖體的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)周邊眼同時(shí)起爆時(shí),由于應(yīng)力波的疊加和爆生氣體準(zhǔn)靜壓力的作用,炮眼連線上切向拉應(yīng)力超過(guò)巖石抗拉強(qiáng)度而首先產(chǎn)生裂縫并貫通,同時(shí)也抑制了孔壁上其它方向裂縫的產(chǎn)生從而達(dá)到不破壞圍巖的目的。

技術(shù)要求(1)光面爆破的啟爆順序?yàn)?掏槽眼—輔助眼—周邊眼—底板眼。輔助眼應(yīng)由里向外逐層啟爆。(2)嚴(yán)格掌握鉆眼作業(yè),使各種炮眼的位置及方向準(zhǔn)確無(wú)誤。否則光面爆破的效果將明顯降低,達(dá)不到光面爆破的目的。(3)根據(jù)圍巖特點(diǎn),合理選擇周邊眼間距和最小抵抗線。光面爆破的要點(diǎn)是,周邊眼的間距比一般爆破的間距要小,周邊眼的最小抵抗線也相應(yīng)減小,即適當(dāng)加密周邊眼,調(diào)整間距與抵抗線的比值E/V。周邊眼的間距具體偏小多少,要依巖石的抗爆性、炸藥性能、炮眼直徑和裝藥量而定。(4)嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量。為使藥量沿炮眼全長(zhǎng)合理分布,合理選擇炸藥品種和裝藥結(jié)構(gòu)十分重要。周邊眼的裝藥量應(yīng)具有破巖所需的應(yīng)力能量,也不能造成對(duì)圍巖的嚴(yán)重破壞,施工中應(yīng)根據(jù)炮眼孔距、光面層厚度、圍巖石質(zhì)及炸藥種類(lèi)等因素綜合考慮選擇和調(diào)整。(5)采用周邊眼同時(shí)啟爆,要求采用毫秒雷管微差順序啟爆。為使周邊爆破時(shí)產(chǎn)生臨空面,同段的周邊眼雷管啟爆時(shí)差應(yīng)盡可能小。光面爆破的五條標(biāo)準(zhǔn)：（1）眼痕率：f=4—6、硬巖不小于80％。f=2—4、中硬巖不小于50％。

眼痕率：可見(jiàn)眼痕的炮眼個(gè)數(shù)與不包括底眼的周邊眼總數(shù)之比，當(dāng)炮眼眼痕大于孔長(zhǎng)的70%時(shí)，算一個(gè)可見(jiàn)眼痕炮眼。（2）軟巖巷道：周邊成型符合設(shè)計(jì)輪廓。（3）兩炮銜接的臺(tái)階尺寸：眼深小于3.0ｍ時(shí)不得大于150mm；眼深為5ｍ時(shí)不得大于250mm。（4）圍巖不應(yīng)有明顯的炮震裂隙。（5）巷道周邊不應(yīng)有明顯的欠挖，平均線性超挖值應(yīng)小于200mm。光面爆破具體措施：1、嚴(yán)格按爆破說(shuō)書(shū)進(jìn)行打眼、裝藥及爆破。2、密打眼、近距離、周邊眼距300mm—450mm，軟巖取小值、硬巖取大值，二圈眼的距離也要適當(dāng)加密，約為500mm—600mm．二圈眼抵抗線取周邊眼距的1－1.25倍．軟巖取小值．硬巖取大值。3、鉆眼操作準(zhǔn)確，打眼前要按中心、腰線輪尺定位，要采用鉆頭、機(jī)頭與鉆腿三點(diǎn)成一線打眼法，炮眼的質(zhì)量達(dá)到準(zhǔn)、平、直、齊。4周邊眼必須按設(shè)計(jì)裝藥爆破，輔助眼抵抗值取周邊眼距的1－1.25倍，軟巖取小值、硬巖取大值。5預(yù)留光面層、分多次起爆，輔助眼以?xún)?nèi)的全部炮眼起爆完畢后對(duì)輔助眼進(jìn)行裝藥起爆，起爆后預(yù)留光面層。6周邊炮眼應(yīng)用炮泥封實(shí)，且封泥長(zhǎng)度不得小于0.3m。

光面爆破參數(shù)1.周邊眼的眼距和最小抵抗線周邊眼的眼距,一般為炮眼直徑的10—20倍，在節(jié)理裂隙比較發(fā)育的巖石中應(yīng)取小值，整體性好的巖石中應(yīng)取大值。

最小抵抗線是光爆炮眼中心到鄰近輔助炮眼中心的距離,既光面層厚度.一般應(yīng)大于或等于光爆孔間距。它們的關(guān)系用炮眼密集(鄰近)系數(shù)Ｍ來(lái)反映:

Ｍ＝Ｅ／Ｗ式中：Ｅ－周邊眼眼距（m），Ｗ－周邊眼最小抵抗線（m）。

密集系數(shù)Ｍ過(guò)大時(shí)，爆后在光面眼間的巖壁面留下巖埂造成欠挖；Ｍ值過(guò)小時(shí)，則形成超挖。實(shí)踐證明一般情況下Ｍ值在0.8－1.0范圍內(nèi)效果最佳。周邊眼口位置:在硬巖中，眼口應(yīng)在輪廓線上，眼底應(yīng)在輪廓線外100mm處。在軟巖中，眼口應(yīng)在輪廓線內(nèi)100mm處，眼底應(yīng)正好落在輪廓線上。裝藥量裝藥量對(duì)光爆效果影響很大，一般用線裝藥密度來(lái)衡量。線裝藥密度又叫裝藥集中度，它是指單位長(zhǎng)度炮眼中裝藥量的多少。為了控制裂隙的發(fā)育，以保持新壁面的完整穩(wěn)固，在保證沿炮孔連心線破裂的前提下，應(yīng)盡可能少裝藥。一般線裝藥密度如下:

軟巖中為70g/m—120g/m。

中硬巖中為100g/m—150g/m。

硬巖中為150g/m—250g/m。優(yōu)點(diǎn)

(1)巷道圍巖不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生炮震裂縫，保持了圍巖完整性，從而增大了圍巖自身的承載能力，這為采用錨噴支護(hù)創(chuàng)造了有利的條件。光面爆破技術(shù)和錨噴技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)了錨噴支護(hù)的作用，特別是在松軟巖層中更能顯示這一特點(diǎn)。(2)在裂隙發(fā)育的地層中，避免裂隙擴(kuò)大和產(chǎn)生新的裂縫，提高了圍巖的穩(wěn)定性，能基本清除落石傷人事故，為快速施工提供了有利條件。(3)巷道成型規(guī)整，極大地減少了掘進(jìn)超挖數(shù)量和出矸工作量，加快了掘進(jìn)速度，節(jié)省了襯砌材料，提高了施工進(jìn)度。(4)由于巷道成型規(guī)整，凹凸很少，除增強(qiáng)巷道本身穩(wěn)定性外，也減少了巷道的維護(hù)量，在有瓦斯的巷道則不易于產(chǎn)生瓦斯局部聚集。缺點(diǎn)(1)炮眼數(shù)較一般爆破法要多一些，鉆眼的準(zhǔn)確性要求較高，鉆爆作業(yè)的單項(xiàng)工序時(shí)間要多一些。(2)需要一些特殊器材，如專(zhuān)用炸藥、毫秒雷管、導(dǎo)爆索（傳爆線）等。圖5—2普通爆破和光面爆破的效果(a)普通爆破(b)光面爆破第一節(jié)、炮眼的裝藥量1、掏槽眼裝6個(gè)火藥。2、輔助眼裝4個(gè)火藥。3、周邊眼裝1個(gè)炮頭。掏槽眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖輔助眼的裝藥結(jié)構(gòu)示意圖周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖第二節(jié)、每個(gè)循環(huán)裝藥量我礦采用多打眼少裝藥的施工方法，此種方法可大大提高光爆效果和眼痕率。該圖是我礦施工的西部入風(fēng)井爆破說(shuō)明書(shū)該工程每循環(huán)施工120個(gè)炮眼、炮眼總長(zhǎng)度242.6米、火藥量62.7公斤。第三節(jié)、分次放炮經(jīng)過(guò)我礦的多年研究和實(shí)踐，我礦現(xiàn)階段采用的是分次放炮，這樣能很好的形成光面，不但工程形象好而且對(duì)圍巖破壞小，有利于圍巖的支護(hù)。分次放炮的具體措施：1、嚴(yán)格執(zhí)行“一炮四檢”及三人聯(lián)鎖放炮制度。2、第一次爆破后，必須由瓦檢員和班組長(zhǎng)共同檢查槽口內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋笥?％時(shí)嚴(yán)禁進(jìn)行第二次爆破作業(yè)，要立即將風(fēng)筒接到槽口進(jìn)行處理。3、第二次及以后每次連線爆破前，要由班組長(zhǎng)對(duì)工作面頂、幫及支護(hù)情況進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須在放炮前處理完，否則嚴(yán)禁放炮作業(yè)。4、每次連線放炮前，瓦檢員必須檢查風(fēng)筒距工作面距離是否符合規(guī)定，以及風(fēng)筒對(duì)接、吊掛是否完好。5、每次連線放過(guò)程，放炮員必須隨身佩戴便攜儀，做到瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1％時(shí)嚴(yán)禁連線作業(yè)。6、每次連線放炮前，班組長(zhǎng)都必須對(duì)爆破地點(diǎn)15米范圍內(nèi)進(jìn)行灑水消塵。7、瓦檢員必須使用“理研”及專(zhuān)用瓦斯杖進(jìn)行瓦斯檢查，只有濃度小于1％，方準(zhǔn)進(jìn)行放炮作業(yè)。8、分次放炮期間，必須將回風(fēng)巷內(nèi)所有電氣設(shè)備電源切斷。9、巖石最小抵抗線不小于300mm,煤不小于500mm。10、掏槽及輔助眼的封泥長(zhǎng)度不小于500mm，周邊眼不小于300mm。同時(shí)化學(xué)炮泥長(zhǎng)度都不小于200mm。1、紅色炮眼第一次起爆

2、黃色炮眼第二次起爆

3、綠色炮眼第三次起爆第四節(jié)、電管的選擇采用毫秒延期雷管。通入足夠的電流，以若干毫秒間隔時(shí)間延期爆炸的電雷管，叫毫秒延期電雷管。它分為普通型和煤礦許用型兩種。國(guó)產(chǎn)毫秒延期電雷管共20段，段數(shù)越大，延期時(shí)間越長(zhǎng)，根據(jù)段數(shù)可以知道其延期時(shí)間，我礦采用紅、黃、藍(lán)白、綠五種雷管。第五節(jié)、炮眼的封堵

為保證火藥的爆炸威力充分得到利用，我們采用粘土炮泥封炮眼，而且嚴(yán)格控制封泥長(zhǎng)度，并且在使用粘土炮泥的前提下，為防止有毒有害氣體對(duì)作業(yè)人員的傷害，我礦引進(jìn)了化學(xué)炮泥，最大限度的降低粉塵的濃度，化學(xué)炮泥的使用在很大程度上降低了有毒有害氣體的擴(kuò)散，改善了作業(yè)環(huán)境。根據(jù)炮眼的施工長(zhǎng)度其封泥長(zhǎng)度有這嚴(yán)格的規(guī)定：（一）、炮眼深度小于0.6m時(shí)，不得裝藥爆破，在特殊條件下必須制定安全措施。（二）、炮眼深度為0.6—1m時(shí)，封泥長(zhǎng)度不得小于炮眼深度的1/2。（三）、炮眼深度超過(guò)1m時(shí)，封泥長(zhǎng)度不得小于0.5m。（四）、炮眼深度超過(guò)2.5m時(shí)，封泥長(zhǎng)度不得小于1m。（五）、光面爆破時(shí)，周邊眼應(yīng)用炮泥封實(shí)，且封泥長(zhǎng)度不得小于0.3m。此圖為封泥長(zhǎng)度示意圖第六節(jié)、導(dǎo)向釬的使用為保證光面爆破的效果，我礦全巖巷道全部采用導(dǎo)向釬的方法打眼，正式打眼