煤礦巷道開挖支護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50年代開始，研究一種能按設(shè)計輪廓線爆破巖體，使巷道周壁或開挖面平整，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。光面爆破的原理一般情況下,炸藥爆炸時,藥包表面的沖擊波壓力峰值可達數(shù)百萬千帕(kPa),這個數(shù)值遠遠超過了巖石的抗壓強度。因此,藥包周圍的巖體被壓碎成粉狀,形成一個粉碎區(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)下的巖石抗壓強度,而由此產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力要超過巖體的抗拉強度。當(dāng)周邊眼同時起爆時,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)力超過巖石抗拉強度而首先產(chǎn)生裂縫并貫通,同時也抑制了孔壁上其它方向裂縫的產(chǎn)生從而達到不破壞圍巖的目的。

技術(shù)要求(1)光面爆破的啟爆順序為: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)嚴格掌握鉆眼作業(yè),使各種炮眼的位置及方向準(zhǔn)確無誤。否則光面爆破的效果將明顯降低,達不到光面爆破的目的。(3)根據(jù)圍巖特點,合理選擇周邊眼間距和最小抵抗線。光面爆破的要點是,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)嚴格控制周邊眼的裝藥量。為使藥量沿炮眼全長合理分布,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,也不能造成對圍巖的嚴重破壞,施工中應(yīng)根據(jù)炮眼孔距、光面層厚度、圍巖石質(zhì)及炸藥種類等因素綜合考慮選擇和調(diào)整。(5)采用周邊眼同時啟爆,要求采用毫秒雷管微差順序啟爆。為使周邊爆破時產(chǎn)生臨空面,同段的周邊眼雷管啟爆時差應(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：可見眼痕的炮眼個數(shù)與不包括底眼的周邊眼總數(shù)之比，當(dāng)炮眼眼痕大于孔長的70%時，算一個可見眼痕炮眼。（2）軟巖巷道：周邊成型符合設(shè)計輪廓。（3）兩炮銜接的臺階尺寸：眼深小于3.0ｍ時不得大于150mm；眼深為5ｍ時不得大于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、嚴格按爆破說書進行打眼、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、機頭與鉆腿三點成一線打眼法，炮眼的質(zhì)量達到準(zhǔn)、平、直、齊。4周邊眼必須按設(shè)計裝藥爆破，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，輔助眼以內(nèi)的全部炮眼起爆完畢后對輔助眼進行裝藥起爆，起爆后預(yù)留光面層。6周邊炮眼應(yīng)用炮泥封實，且封泥長度不得小于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過大時，爆后在光面眼間的巖壁面留下巖埂造成欠挖；Ｍ值過小時，則形成超挖。實踐證明一般情況下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。裝藥量裝藥量對光爆效果影響很大，一般用線裝藥密度來衡量。線裝藥密度又叫裝藥集中度，它是指單位長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

(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，進一步增強了錨噴支護的作用，特別是在松軟巖層中更能顯示這一特點。(2)在裂隙發(fā)育的地層中，避免裂隙擴大和產(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，極大地減少了掘進超挖數(shù)量和出矸工作量，加快了掘進速度，節(jié)省了襯砌材料，提高了施工進度。(4)由于巷道成型規(guī)整，凹凸很少，除增強巷道本身穩(wěn)定性外，也減少了巷道的維護量，在有瓦斯的巷道則不易于產(chǎn)生瓦斯局部聚集。缺點(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)的單項工序時間要多一些。(2)需要一些特殊器材，如專用炸藥、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個火藥。2、輔助眼裝4個火藥。3、周邊眼裝1個炮頭。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)井爆破說明書該工程每循環(huán)施工120個炮眼、炮眼總長度242.6米、火藥量62.7公斤。第三節(jié)、分次放炮經(jīng)過我礦的多年研究和實踐，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圍巖破壞小，有利于圍巖的支護。分次放炮的具體措施：1、嚴格執(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共同檢查槽口內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋笥?％時嚴禁進行第二次爆破作業(yè)，要立即將風(fēng)筒接到槽口進行處理。3、第二次及以后每次連線爆破前，要由班組長對工作面頂、幫及支護情況進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題，必須在放炮前處理完，否則嚴禁放炮作業(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)筒對接、吊掛是否完好。5、每次連線放過程，放炮員必須隨身佩戴便攜儀，做到瓦斯?jié)舛冗_到1％時嚴禁連線作業(yè)。6、每次連線放炮前，班組長都必須對爆破地點15米范圍內(nèi)進行灑水消塵。7、瓦檢員必須使用“理研”及專用瓦斯杖進行瓦斯檢查，只有濃度小于1％，方準(zhǔn)進行放炮作業(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度不小于500mm，周邊眼不小于300mm。同時化學(xué)炮泥長度都不小于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。國產(chǎn)毫秒延期電雷管共20段，段數(shù)越大，延期時間越長，根據(jù)段數(shù)可以知道其延期時間，我礦采用紅、黃、藍白、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，而且嚴格控制封泥長度，并且在使用粘土炮泥的前提下，為防止有毒有害氣體對作業(yè)人員的傷害，我礦引進了化學(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散，改善了作業(yè)環(huán)境。根據(jù)炮眼的施工長度其封泥長度有這嚴格的規(guī)定：（一）、炮眼深度小于0.6m時，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，封泥長度不得小于炮眼深度的1/2。（三）、炮眼深度超過1m時，封泥長度不得小于0.5m。（四）、炮眼深度超過2.5m時，封泥長度不得小于1m。（五）、光面爆破時，周邊眼應(yīng)用炮泥封實，且封泥長度不得小于0.3m。此圖為封泥長度示意圖第六節(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