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光面爆破技术在井巷掘进中的应用

孙 利，林永新

（山东金鼎矿业有限责任公司，山东 淄博 255419）

摘 要：金鼎矿业为加快建设速度，根据自身地质条件，采用光面爆破法进行井巷工程掘进，确定了光面爆破的关键技术及参数。在2 000 m井巷掘进工程的应用表明，爆后炮孔的痕迹率达60%，超挖量控制在5%左右，创经济效益74 700元。

关 键 词：光面爆破技术；井巷掘进；爆破参数；装药结构

1 前 言

山东金鼎矿业2011年扩产至200万t/a，计划2012年年底扩产工程基本完成。扩建工程要产生大量的井巷掘进工程，预计扩建和采准掘进的岩石量为10万m3。金鼎矿业以往的掘进工程采用普通掘进法，除不能保证井巷的合格率外，还造成大量的超挖，最高超挖量达20%～30%。为此，金鼎矿业采用光面爆破掘进法来保证井巷工程质量，降低爆破对围岩的破坏，减少岩石的超挖量，实现掘进工程的高效、优质、低耗、安全。

2 光面爆破效果分析

金鼎矿业矿区岩石稳固、坚硬，普氏系数f=8～12。上盘围岩为角岩、矽卡岩、灰岩，节理裂隙较发育，体重2.8 t/m3，较稳固；磁铁矿，体重4.0 t/m3；下盘为闪长岩、矽卡岩，裂隙较发育，体重2.8 t/m3。光面爆破能使爆破后巷道成型规整，断面符合设计要求，巷道超欠挖工程量少，同时光面层保持光滑的设计轮廓线而不受爆破震动破坏，减少应力集中，控制应力变化，对围岩破坏小。岩壁不产生或很少产生爆破震动裂隙，使岩体内原有裂隙不发展，维护了围岩的整体性，给利用岩石自身稳定性和承载能力创造了条件，最大限度地保持了围岩自身稳定性。特别是和锚喷支护工艺相结合，能更加有效地加固围岩，把消极被动的支护形式变成积极主动的支护形式，减少其开挖量，加快施工进度，提高施工质量，节约掘进成本，促进掘进的安全性［1］。

3 光面爆破的关键技术

光面爆破的关键是沿开挖轮廓线布置小间距密集炮孔，采用小药量不耦合空气间隔装药结构方式。主炮孔爆破后，在炮孔周围形成许多大小不等的裂隙，而当药包直径与炮孔直径相差较大时，由于药包与孔壁间空气间隙作用，可以使药包周围裂隙控制在几条主要方向上，减少对孔壁的过大压力，同时起爆周边炮孔。这种裂隙可以被控制在相邻药包中心连线方向上，使裂隙沿炮孔连线发展形成60%～70%以上半边孔壁痕迹的光面，实现井巷工程沿设计轮廓线形成光面。

4 光面爆破参数的确定与施工

1）光面层厚度。光面层厚度实际就是光面爆破的最小抵抗线，与井巷的断面大小有关。断面越大，光爆孔所受的夹制力越小，矿岩比较容易崩落，光爆层厚度可大些；断面越小，光爆孔所受的夹制力越大，矿岩不容易崩落，光爆层厚度可小些。光面层厚度与矿岩的硬度和地质条件也有关，坚硬岩石光爆层厚度可小些，松软破碎的岩石光爆层厚度可大些。经多次试验，光爆层厚度取600～800 mm。

2）光面爆破的周边孔孔间距。实现光面爆破的关键是周边孔参数的选取，为此查阅相关资料，对矿岩地质条件、凿岩条件和爆破材料进行分析，并根据现场进行了多次试验，按不同矿岩条件，周边孔孔间距取400～600 mm。

3）周边孔装药量。根据金鼎矿业矿岩条件，参考类似矿山的经验，周边孔装药量按下式计算选取：q光=K光a光W光［2］；Q光=K光L。其中：q光为线装药密度，kg/m；K光为单位体积耗药量，g/m3；a光为光爆孔间距，m；W光为光爆层厚度，m；Q光为单孔装药量，g；L为炮孔长度，m。

4）周边孔装药结构。根据光面爆破原理，周边孔采用空气间隔装药，不耦合系数选取2～3。

5）光面爆破的起爆顺序。在掏槽孔和主要辅助炮孔起爆后，周边炮孔采用导爆索同时起爆。

6）保证凿岩和周边孔施工质量。光面爆破掘进凿岩采用7655风动凿岩机，凿岩时使用锐利的钎头，防止因钻眼而使岩壁产生裂缝，使孔位、方向、角度和深度达到设计要求。严格控制周边孔的孔深，孔位精确布置在设计轮廓线上，炮孔相互平行，炮孔方向整齐一致，孔底落在同一垂直平面上，向上和向外的倾角不超过2°。严格控制光爆孔的装药量，尽可能使炸药均匀地分布整个炮孔。

7）适当调整参数。光面爆破效果主要取决于岩石条件、炸药性质及光爆参数，岩石条件不同，则光面爆破参数应作相应调整。为将光面爆破更合理地应用于不同条件下的岩石，在孔深、孔径和装药相同的条件下，岩石越完整，稳定程度越高，其光面爆破的周边眼间距越小。

5 光面爆破技术应用效果

金鼎矿业采用光面爆破法进行2 000 m的井巷工程掘进。爆后炮孔的痕迹率达60%，两茬炮衔接台阶最大为10cm，超挖量控制在 5%左右；岩渣块度均匀，大块率少，爆堆集中，利于铲装；减少了巷道支护，降低了工程造价；巷道岩壁平整，消除了安全隐患；加快了掘进速度，缩短了掘进周期。光面爆破实施后，按巷道断面8.3 m2、超挖量减少15%、岩方量单价300元/m3计算，创经济效益74 700元。掘进巷道按6 000 m/a计算，则年获直接经济效益可达224 100元。

参 考 文 献：

［1］   于亚伦.工程爆破理论与技术［M］.北京：冶金工业出版社，2010.

［2］   汪旭光.爆破手册［M］.北京：冶金工业出版社，2010.