论文部分内容阅读
摘要：本文浅谈了井巷掘进中光面爆破施工的现状、光面爆破的原理、光面爆破参数的确定以及光面爆破施工的注意事项，对井巷掘进光面爆破施工有一定的指导意义。
关键词：井巷工程 光爆参数 光爆原理
中图分类号：C35文献标识码： A
1 概述
光面爆破是井巷掘进中的一种新的控制爆破技术，目的是使爆破后留下的井巷围岩形状规则，符合光面爆破的要求，形成表面平整，损伤小，围岩保持稳定。光面爆破只限于断面周边一层岩石（主要是顶部和两帮），所以又称为轮廓爆破或周边爆破。它具有减少超挖（特别是在软岩中）、成形好、提高井巷施工进度、降低巷道支护成本、保证施工安全等优点，在井巷掘进支护施工中的运用大大地减小了巷道围岩破坏范围，最大限度地保持了围岩的自身强度，能够取得较好的技术经济效益和社会效益。
然而目前，由于施工人员对光爆的认识不足或者概念模糊不清，在井巷掘进爆破中普遍存在打眼少、乱打眼、乱装药、乱放炮、炮眼间距不当等现象，造成的后果是炮眼利用率低（炮眼利用率不小于85%）、岩石碎块抛掷远，周边超挖或者欠挖严重，大块多，巷道井巷成形质量差，造成围岩松动破坏严重，特别是在松软岩层中，周边很难留下半边眼痕，大大影响了掘进装载效率，增加了支护成本。
本文从光爆的原理、光爆参数的确定、光爆施工的三方面对光爆掘进施工进行探讨。
2 光爆原理
光爆的实质，是在井巷掘进设计断面的轮廓线上布置间距较小、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯通裂缝，并沿各炮眼的连线—井巷轮廓线，将岩石崩落下来。
3 光爆参数
3.1 炮眼深度
炮眼深度在各爆破参数中具有重要地位，炮眼深度的确定取决于岩石的性质、钻眼机具、循环作业方式、炸药的类别等，在选择炮眼深度时应综合考虑。我国目前实行的有浅眼多循环和深眼少循环两种工艺，究竟采用何种工艺视具体情况而定。
3.1.1 钻眼机具
合理的炮眼深度应与钻眼机具相适应。研究表明：对于普通的气腿式凿岩机在相同的凿岩条件下，采用同一根钎子钻眼，每增加1m炮眼，其钻眼速度下降4%~10%，且随着深度的增加钻眼速度就下降得越快。特别当炮眼深度超过3.0m时，钻眼速度仅有0.5m的31%，由于钎子重量增加，使克服钎子弹性变形的冲击力增加，排岩粉难度也增加；其次钎杆与眼壁间摩擦阻力增大，并且人工拔钎也有相当大的难度，因此，使用普通气腿式凿岩机，炮眼深度宜控制在2.5m以内。
3.1.2 循环作业方式 合理的炮眼深度应与循环作业方式相适应，即合理的炮眼深度应能保证每班或圆班完成完整循环，保证实施正规循环作业，这样，每班工作任务明确，便于组织和管理，配合锚网喷支护及其掘支作业方式，在合理的炮眼深度内，力争达到一班多循环。
3.1.3 其他因素
巷道断面大小、巷道迎头岩性、地质构造等也对炮眼深度的确定有着很大的影响，甚至有着决定作用。
3.2 装药结构
在光爆中，常采用不耦合装药。不耦合系数选取的原则是使作用在孔壁上的压力低于岩石的抗压强度，而高于抗拉强度。炮眼直径与装药直径之比，成为不耦合值或不耦合系数，不耦合系数的大小因炸药和岩性不同，一般取在1.5~2.5。
3.3 炮眼间距
合适的间距应使炮眼间形成贯通裂缝。综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯通裂隙形成过程中的作用，光爆周边眼间距与其最小抵抗线存在着如下比例关系：
K=E/W式中：
K——炮眼密集系数，一般为0.8~1.0岩石坚硬时取大值， 岩石软时取小值。
E——周边眼间距，一般取400~600mm。
W——最小抵抗线
3.4 炮眼数目炮眼数目的多少，直接影响凿岩工作量和爆破效果。孔数过少，大块增多，井巷轮廓不平整甚至出现爆不开的情况；孔数过多，使凿岩工作量增加。炮眼数目的选定主要同井巷断面、岩石性质及炸药性质等因素有关。确定炮眼数目的基本原则是保证爆破效果的前提下，尽可能地减少炮眼数目。
3.5 炮眼布置
合理的炮眼布置应能保证：
（1）有较高的炮眼利用率；
（2）先爆破的炮眼不会破坏后爆破的炮眼；
（3）爆破块度均匀大块率少，爆堆集中；
（4）爆破后端面和轮廓符合设计要求，壁面平整并能保持井巷道围岩本身的强度和稳定性。
3.6 起爆时差
周边眼同时起爆时，炮眼间的贯穿裂缝形成较早，一旦裂缝形成，使其周围岩体内的应力下降，从而抑制了其他方向的裂缝形成和扩展，若周边眼起爆时差超过0.1s，各炮眼就如同单独起爆一样炮眼周围将产生较多的裂缝，并形成凸凹不平的壁面。因此，在光面爆破中应尽可能减小周边眼爆破的起爆时差。周边眼与其相邻炮眼的起爆时差对爆破效果的影响也很大。如果起爆时差选择合理，可获得良好的光爆效果。理想的起爆时差应该使先发爆破的岩石应力作用尚未完全消失，且岩体刚开始断裂移动时，后发爆破立即起爆。在这种状态下，既为后发爆破创造了自由面，又能造成应力叠加，发挥微差爆破的优势。时间证明，起爆时差随炮眼深度的不同而不同，炮眼愈深，起爆的时差应愈大，一般在50ms~100ms。
4 光面爆破施工
为了保证光爆的良好效果，除了根据岩层条件、工程要求正确选择光爆参数外，精确的钻眼也是极为重要的，是保证光爆质量的前提。
对钻眼的要求是：“平、直、齐、准”。炮眼要按照以下要求施工：
4.1 所有周边眼应彼此平行，并且在其深度不比其它炮眼深。
4.2 各炮眼均应垂直于工作面。实际施工时，周边眼不可能完全与工作面垂直，必须有一个角度，根据炮眼深度一般角度取3°~5°。
4.3 如果工作面不齊，应按实际情况调整炮眼深度及装药量，力求所有炮眼底落在同一个断面上。
4.4 开眼位置要准确，偏差值不大于30mm。对于周边眼开眼位置均应位于井巷断面的轮廓线上，不允许有偏向轮廓线里面的误差。
5 结束语
本文浅谈了光面爆破施工的现状，光爆的原理，光爆参数的确定，光爆施工的注意事项。只有对于爆破原理的正确理解才能更好因地制宜灵活运用光爆技术，对光爆参数进行科学确定，牢牢把握光爆技术的注意事项，真正达到光爆的要求。
关键词：井巷工程 光爆参数 光爆原理
中图分类号：C35文献标识码： A
1 概述
光面爆破是井巷掘进中的一种新的控制爆破技术，目的是使爆破后留下的井巷围岩形状规则，符合光面爆破的要求，形成表面平整，损伤小，围岩保持稳定。光面爆破只限于断面周边一层岩石（主要是顶部和两帮），所以又称为轮廓爆破或周边爆破。它具有减少超挖（特别是在软岩中）、成形好、提高井巷施工进度、降低巷道支护成本、保证施工安全等优点，在井巷掘进支护施工中的运用大大地减小了巷道围岩破坏范围，最大限度地保持了围岩的自身强度，能够取得较好的技术经济效益和社会效益。
然而目前，由于施工人员对光爆的认识不足或者概念模糊不清，在井巷掘进爆破中普遍存在打眼少、乱打眼、乱装药、乱放炮、炮眼间距不当等现象，造成的后果是炮眼利用率低（炮眼利用率不小于85%）、岩石碎块抛掷远，周边超挖或者欠挖严重，大块多，巷道井巷成形质量差，造成围岩松动破坏严重，特别是在松软岩层中，周边很难留下半边眼痕，大大影响了掘进装载效率，增加了支护成本。
本文从光爆的原理、光爆参数的确定、光爆施工的三方面对光爆掘进施工进行探讨。
2 光爆原理
光爆的实质，是在井巷掘进设计断面的轮廓线上布置间距较小、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯通裂缝，并沿各炮眼的连线—井巷轮廓线，将岩石崩落下来。
3 光爆参数
3.1 炮眼深度
炮眼深度在各爆破参数中具有重要地位，炮眼深度的确定取决于岩石的性质、钻眼机具、循环作业方式、炸药的类别等，在选择炮眼深度时应综合考虑。我国目前实行的有浅眼多循环和深眼少循环两种工艺，究竟采用何种工艺视具体情况而定。
3.1.1 钻眼机具
合理的炮眼深度应与钻眼机具相适应。研究表明：对于普通的气腿式凿岩机在相同的凿岩条件下，采用同一根钎子钻眼，每增加1m炮眼，其钻眼速度下降4%~10%，且随着深度的增加钻眼速度就下降得越快。特别当炮眼深度超过3.0m时，钻眼速度仅有0.5m的31%，由于钎子重量增加，使克服钎子弹性变形的冲击力增加，排岩粉难度也增加；其次钎杆与眼壁间摩擦阻力增大，并且人工拔钎也有相当大的难度，因此，使用普通气腿式凿岩机，炮眼深度宜控制在2.5m以内。
3.1.2 循环作业方式 合理的炮眼深度应与循环作业方式相适应，即合理的炮眼深度应能保证每班或圆班完成完整循环，保证实施正规循环作业，这样，每班工作任务明确，便于组织和管理，配合锚网喷支护及其掘支作业方式，在合理的炮眼深度内，力争达到一班多循环。
3.1.3 其他因素
巷道断面大小、巷道迎头岩性、地质构造等也对炮眼深度的确定有着很大的影响，甚至有着决定作用。
3.2 装药结构
在光爆中，常采用不耦合装药。不耦合系数选取的原则是使作用在孔壁上的压力低于岩石的抗压强度，而高于抗拉强度。炮眼直径与装药直径之比，成为不耦合值或不耦合系数，不耦合系数的大小因炸药和岩性不同，一般取在1.5~2.5。
3.3 炮眼间距
合适的间距应使炮眼间形成贯通裂缝。综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯通裂隙形成过程中的作用，光爆周边眼间距与其最小抵抗线存在着如下比例关系：
K=E/W式中：
K——炮眼密集系数，一般为0.8~1.0岩石坚硬时取大值， 岩石软时取小值。
E——周边眼间距，一般取400~600mm。
W——最小抵抗线
3.4 炮眼数目炮眼数目的多少，直接影响凿岩工作量和爆破效果。孔数过少，大块增多，井巷轮廓不平整甚至出现爆不开的情况；孔数过多，使凿岩工作量增加。炮眼数目的选定主要同井巷断面、岩石性质及炸药性质等因素有关。确定炮眼数目的基本原则是保证爆破效果的前提下，尽可能地减少炮眼数目。
3.5 炮眼布置
合理的炮眼布置应能保证：
（1）有较高的炮眼利用率；
（2）先爆破的炮眼不会破坏后爆破的炮眼；
（3）爆破块度均匀大块率少，爆堆集中；
（4）爆破后端面和轮廓符合设计要求，壁面平整并能保持井巷道围岩本身的强度和稳定性。
3.6 起爆时差
周边眼同时起爆时，炮眼间的贯穿裂缝形成较早，一旦裂缝形成，使其周围岩体内的应力下降，从而抑制了其他方向的裂缝形成和扩展，若周边眼起爆时差超过0.1s，各炮眼就如同单独起爆一样炮眼周围将产生较多的裂缝，并形成凸凹不平的壁面。因此，在光面爆破中应尽可能减小周边眼爆破的起爆时差。周边眼与其相邻炮眼的起爆时差对爆破效果的影响也很大。如果起爆时差选择合理，可获得良好的光爆效果。理想的起爆时差应该使先发爆破的岩石应力作用尚未完全消失，且岩体刚开始断裂移动时，后发爆破立即起爆。在这种状态下，既为后发爆破创造了自由面，又能造成应力叠加，发挥微差爆破的优势。时间证明，起爆时差随炮眼深度的不同而不同，炮眼愈深，起爆的时差应愈大，一般在50ms~100ms。
4 光面爆破施工
为了保证光爆的良好效果，除了根据岩层条件、工程要求正确选择光爆参数外，精确的钻眼也是极为重要的，是保证光爆质量的前提。
对钻眼的要求是：“平、直、齐、准”。炮眼要按照以下要求施工：
4.1 所有周边眼应彼此平行，并且在其深度不比其它炮眼深。
4.2 各炮眼均应垂直于工作面。实际施工时，周边眼不可能完全与工作面垂直，必须有一个角度，根据炮眼深度一般角度取3°~5°。
4.3 如果工作面不齊，应按实际情况调整炮眼深度及装药量，力求所有炮眼底落在同一个断面上。
4.4 开眼位置要准确，偏差值不大于30mm。对于周边眼开眼位置均应位于井巷断面的轮廓线上，不允许有偏向轮廓线里面的误差。
5 结束语
本文浅谈了光面爆破施工的现状，光爆的原理，光爆参数的确定，光爆施工的注意事项。只有对于爆破原理的正确理解才能更好因地制宜灵活运用光爆技术，对光爆参数进行科学确定，牢牢把握光爆技术的注意事项，真正达到光爆的要求。