采矿工程中光面爆破技术研究

孙立慧

（山西焦煤汾西矿业贺西煤矿，山西 吕梁 033300）

贺西煤矿位于柳林县陈家湾乡贺家社村西，隶属山西汾西矿业（集团）有限责任公司，距柳林县城15 km，井田位于河东煤田中段，离柳矿区南部，批准开采山西组3#、4#煤层，井田面积18.908km2。贺西煤矿位于“祁、吕、贺”山字型前弧东翼，地质情况比较复杂，区内吕梁山隆起带、鄂尔多斯断块、山西断块、秦岭东西向复杂构造带以及新华夏系隆起带交错布局，深层地质构造情况十分复杂。因此，为保证贺西煤矿的安全有序生产，就需要做好采矿工程技术的研究工作，并在采矿工程进行过程中严格做好安全管理工作。

1 光面爆破技术概述

选择合理的爆破参数和施工方法并依照设计要求进行分区分段微差爆破，从而实现爆破后临平面平整的控制爆破技术即为光面爆破。贺西煤矿受资金、地质环境、技术水平等方面影响，一直采用光面爆破技术，该技术在贺西煤矿得到了更好的应用，充分发挥了该技术的优势，主要表现在提高煤矿掘进速度、降低对围岩的损伤、提高爆破后轮廓质量等方面。

2 贺西煤矿开采中光面爆破技术研究分析

2.1 光爆器材的选用

爆破器材选用的合理性会直接影响到光面爆破的实施效果。贺西煤矿所处地质带断层较多，深层地质结构十分复杂，因而选择起爆方式更为安全的塑料材质的导爆管雷管。贺西煤矿给所用的十个塑料导爆管分别设置了对应的光爆眼和时间差段，分别用于掏槽眼起爆、辅助眼起爆、帮眼起爆、底眼起爆、顶眼起爆。光面爆破采用药卷直径为3.2cm的2号岩石乳化炸药，该类炸药可以直接装填到底眼、掏槽眼和辅助眼中，若要装填到周边的光爆眼，需要对药卷进行相应的加工处理，根据爆破要求适当缩小药卷直径，缩短长度。为了控制爆破时的冲击压力，在进行光爆眼炸药的装填时，可以调整具体的装填操作方法，尽可能降低对于巷道围岩的破坏，提高围岩的稳定性和井下作业的安全性。

2.2 光爆凿岩技术

采矿工程中应用光面爆破技术时需要对炮眼的钻凿工艺进行严格的控制，确保炮眼钻凿质量，避免炮眼钻凿偏差导致的爆破问题。技术人员会先根据具体巷道的施工情况对光爆眼进行定位，确保各爆眼相互平行，炮眼底部处于同一平面且各炮眼的中轴线都要垂直于工作面。不同光爆眼底部的距离应当与孔口间的距离相同，相较于周边光爆眼、顶眼及辅助眼等，掏槽眼的深度要更大，以超过一般炮眼的20 cm左右为宜。在正式凿岩时，在离中线比较接近的位置可以先凿一个平直度比较高的炮眼作为标准眼，并在标准眼中插入长度为眼深二倍的木棍，并确保该木棍露出炮眼的部分稳固平直，其他炮眼的钻凿可以参考该木棍的长度。光爆眼钻凿中要对相关设备进行调试、检查和维护，确保凿岩机、钎杆等设备与工作面的垂直性和运行可靠性。

2.3 装药结构选择

贺西煤矿主要使用空气间隔分节装药、不耦合装药和单段空气柱装药三种结构。空气间隔分节装药，各个相邻的药卷之间留有适当的空隙，因而爆破时气体产生分布较为均匀，可以达到较高的爆破效果，对于深度超过2.5 m的深孔光爆常采用这种装药结构。深孔爆破时如果装药长度过大，由于药卷与炮眼壁之间空隙的存在，爆炸传递过程中容易发生熄爆，导致炸药无法起爆。间隙效应的存在是熄爆的主要原因，炮眼的直径与炸药药卷直径的比值为不耦合系数，不耦合装药就是间隙效应的具体应用，该种装药结构对爆破时的瞬时粉碎性破坏进行控制，降低围岩裂隙发生的可能性，当围岩较为脆弱或者巷道对围岩稳定性要求较高时采用该种装药结构。单段空气柱装药结构可以给爆破时产生的气体足够的膨胀空间，以此确保光面爆破的质量，该种装药结构操作难度低且效果明显，多用于浅孔光面爆破。

2.4 光爆装填工艺

光爆孔口堵塞质量、长度、光爆眼内炸药排列方法及起爆炸药包的位置等都属于装填工艺。受到地质条件的影响，贺西煤矿辅助眼和掏槽眼采用孔底连续柱状炸药装填方法，起爆药包一般放在炸药装填段的中下部。在实际的施工过程中周边光爆眼爆破可以造成光爆层岩体崩落，与此同时还能使两侧周边眼的连线贯通扩大裂隙，避免巷道外侧围岩遭受过多的影响，从而使巷道轮廓线上壁面尽可能平整。贺西煤矿技术人员会通过药卷直径、长度的减小增大药卷直径与炮眼直径的不耦合系数，从而实现爆破冲击压力的降低。贺西煤矿周边光爆眼装填具体方法如图1所示。

2.5 爆破网络及起爆联接工艺

贺西煤矿在制作炸药药卷时会根据起爆时间段的不同进行分组，避免了起爆顺序的混淆。在煤矿工作面上的炮眼内都装上炸药之后要拉顺各个爆破孔的塑料管，将其集中于巷道中心位置，之后按照掏槽眼、辅助眼、腰眼、底眼、顶眼的起爆顺序，把各个光爆眼中导爆管管口端扎在电雷管周围利用胶带或者绳子进行固定。与此同时塑料导爆管的牵拉要避免曲折、急转弯的出现，且外爆电雷管与导爆管端部要保持平行，避免交叉，确保起爆连续性和传爆稳定性，避免瞎炮的出现。

3 贺西煤矿运用光面爆破技术的实际设计分析

3.1 起爆方案设计

起爆方案设计不合理会增加光爆的危险性。光爆眼爆破顺序差错将直接影响爆破效果和围岩稳定性，导致工作面裂纹的增加，威胁作业人员的生命。在实际的采矿作业生产中由于起爆方案设计差错，贺西煤矿也出现过该类安全事故，所幸并没有出现人员伤亡，但是给企业造成了巨大的经济损失。为了避免该类事故的出现，必须要加强起爆方案设计。首先必须要对光面爆破顺序和各光爆孔的起爆时间间隔进行明确。对炮孔的位置、深度以及装药量等进行合理的布置，绘制相应的炮孔布置图，以此为依据进行起爆时间和顺序的设计。表1为贺西煤矿1号巷道爆破参数设计。

3.2 装药结构设计

光爆眼内炸药状态的长度不符合要求、装药密度过大等结构设计问题会对爆破效果产生负面的影响，甚至造成爆破孔口的破坏，进而对岩体的完整性造成影响。此外装药结构还会影响到爆破震动，如果装药结构过于集中会产生过大的地震效应，导致爆破时岩体损伤加大，增加采矿安全事故的发生概率。结合贺西煤矿的地质条件和生产需求，要积极优化光面爆破的参数，采用合理的装药结构，对各个光爆孔的炸药用量和装药结构进行合理的设计，在确保爆破效果的同时尽可能保证围岩及炮孔壁的完整性和稳定性。装药过程中要避免药卷过于集中或间距过大，间隙始终可以提高光爆层与岩体脱离的速率，可以通过爆破孔数量的增加、单个炮孔装药量的减少实现开采面裂隙的控制。

4 结语

光面爆破技术在现代采矿工程中具有较高的适用性。贺西煤矿结合当地的地质条件、围岩性质和采矿生产要求，选择恰当的光爆技术参数和操作方法。在后续的开采作业中要根据现实条件的变化及时对技术参数进行调整，提高光爆技术应用质量，确保爆破效果符合实际要求。相关技术人员要加强光面爆破技术的研究，提高煤矿企业的光爆技术的应用水平，做好安全隐患控制，提高采矿工程的安全性，确保巷道掘进速度和施工质量，提高围岩稳定性，促进贺西煤矿生产安全性和质量标准化建设水平的提升。

表1 贺西煤矿1号爆破参数设计