掘进工程大孔距光面控制爆破的实践

李 磊，王大为，胥华龙

(山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿，山东莱州市 261441)

掘进工程大孔距光面控制爆破的实践

李 磊，王大为，胥华龙

(山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿，山东莱州市 261441)

通过理论计算和现场试验对比分析，提出使用密度小，爆速低的2＃岩石炸药，采用大孔距光面控制爆破技术进行巷道掘进爆破。试验巷道断面为3 m×3 m，爆破后断面平整光滑，半孔率达到90%。光面孔采用大孔距施工后，减少了光面爆破炮孔的施工量，有效地降低了爆破成本，提高了作业效率。

巷道掘进；光面爆破；孔间距；装药结构

0 引 言

为了保证巷道按设计要求成型并降低爆破振动对围岩的破坏，采用光面爆破技术控制巷道轮廓，减少爆破超欠挖量和喷浆支护的工程量。与一般爆破效果对比，光爆产生的超挖量小于10%，减少了出渣工作量，形成的巷道断面相对平整，喷浆支护成本大大降低，工程施工效率和进度都有效提升[1-3]。

光面爆破通过采用不耦合装药结构达到保护巷道顶板的效果。通常情况下，光面控制爆破孔间距为450～600 mm；需要施工大量的周边眼，特别在坚硬岩石中，凿岩工作强度大，效率低。因此，在保证光面爆破效果的前提下，尽量的加大炮孔间距，可减少凿岩量，提升工作效率。

1 光面爆破影响因素

炸药爆炸后产生的高压远远超过岩石强度，药包附近的岩石被压碎，产生粉碎区。如果选择合适的炸药以及装药结构，使作用于孔壁上的爆炸压力降低，可以减小粉碎区半径，提高炸药能量利用率。通常炸药爆炸产生的压力通过P＝0.25ρD2计算，(ρ为炸药密度；D为炸药爆速)，可以看出，必须选择密度小，爆速底的炸药，以减少爆轰压力，试验中采用2＃岩石炸药[4]。

影响光面爆破效果另一个因素是光面孔之间能否形成贯穿裂隙，爆破贯穿裂隙是爆生气体压力相互叠加的结果，不同炮孔中的应力波相互叠加在沿炮孔连线方向上产生拉应力将岩石拉断。普通导爆索的爆速为6500 m/s以上，光面孔的引爆选择导爆索，并将各个光面孔通过导爆索相连，达到同时起爆的目的[5]。

2 爆破参数理论值

光面爆破跟台阶爆破计算比较相似，光爆层的爆破是各个光爆孔爆破后爆破漏斗的叠加与爆破应力波穿透共同作用形成的。

表1 炸药单耗

(1)装药密度。根据目前公认的理论，认为光面爆破孔形成贯穿裂隙的主要成因，一是爆破应力波在炮孔的孔壁上形成初始的裂隙，二是爆破所产生的气体促使两相邻炮孔间的初始裂隙扩展贯穿，达到光面爆破效果[6]。据此理论，装药密度可按下式计算确定：

式中：n——爆破生成气体所产生的压力系数，n＝1.1；

a——爆破生成气体余容，a＝0.66；

V——2＃岩石乳化炸药比容，V＝924；

T——爆破温度，T＝2780°K；

Sc——岩石的单轴抗压强度。

(3)光爆层厚度。光爆层厚度即最小抵抗线长度，该工程岩石坚固性系数f＝13；孔深3 m；单孔装药量0.549 kg；光爆层厚度：

式中：Q——单孔装药量，kg；

q——台阶爆破的炸药单耗，kg/m3；

L——炮孔的长度，m；

f(n)＝0.4＋0.6n3，对于巷道顶部炮孔n取0.75，平巷下部炮孔取1。

(4)周边孔间距a。周边孔间距一般为光面爆破层厚度的0.75～0.9倍，软弱、裂隙发育的岩体取小值，坚硬、完整岩体取大值。工程岩石坚固性系数为13，属于坚硬岩石，a＝0.9×B＝590 mm。

3 光面爆破试验参数

目前光面爆破施工有两种方法：一是预留光爆层法；二是全断面一次开挖法。试验采用第一种爆破施工方法。理论计算与现场试验的数据见表2。

表2 爆破参数对比

(1)装药结构。光面控制爆破采取不耦合装药结构，试验采用轴向间隔装药形式，如图1所示，试验中光面爆破孔填塞长度为0.2 m。各光爆孔同时起爆。

图1 装药结构

(2)周边眼密集系数。周边眼密集系数通常取0.8～1。通过现场试验数据得出的结论，周边眼密集系数已超过1，顶部炮孔的密集系数m取1.25。

(3)爆破效果。试验断面为3 m×3 m，爆破后断面平整光滑，爆破后的现场如图2所示。顶板光面孔采用大孔距施工后，减少了一个光面爆破炮孔，减少了一个孔的炸材消耗，有效提高了作业效率。

图2 爆破实际效果

4 结 论

合理的爆破参数和装药结构是光面控制爆破成功的关键，岩石性质及构造面的差异决定了爆破参数的不同，根据岩石的性质及构造面的发育情况来确定爆破参数，有利于提高爆破效果，减少作业成本。实践中，根据岩石性质，提出采用大孔距光面控制爆破技术，周边孔密集系数m取1.25，爆破后周边孔半孔率达到90%以上，在保证施工质量的前提下，减少了炮孔数，降低了爆破成本。

[1] 李 雄.井巷光面爆破参数的选择实践[J].采矿技术，2006，6(3)：525-527.

[2] 原素明，杨天羽.隧道光面爆破施工技术[J].城市建设理论研究，2012，2(13)：89-93.

[3] 李 平.隧道光面爆破技术与应用[J].中国矿业，2007，16(7)：108-109.

[4] 杨年华，张志毅，邓志勇，等.硬岩隧道快速掘进的钻爆技术[J].工程爆破，2003，9(1)：17-21.

[5] 梅慧浩.地下铝土矿山超前探测及巷道光面爆破技术研究[D].长沙：中南大学，2013.

[6] 林秀英，张志呈.岩体断裂控制爆破参数研究[J].化工矿物与加工，2000，29(11)：9-12.

2016-06-17)