李 磊，王大為，胥華龍

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦，山東萊州市 261441)

掘進(jìn)工程大孔距光面控制爆破的實(shí)踐

李 磊，王大為，胥華龍

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦，山東萊州市 261441)

通過理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比分析，提出使用密度小，爆速低的2＃巖石炸藥，采用大孔距光面控制爆破技術(shù)進(jìn)行巷道掘進(jìn)爆破。試驗(yàn)巷道斷面為3 m×3 m，爆破后斷面平整光滑，半孔率達(dá)到90%。光面孔采用大孔距施工后，減少了光面爆破炮孔的施工量，有效地降低了爆破成本，提高了作業(yè)效率。

巷道掘進(jìn)；光面爆破；孔間距；裝藥結(jié)構(gòu)

0 引 言

為了保證巷道按設(shè)計(jì)要求成型并降低爆破振動(dòng)對(duì)圍巖的破壞，采用光面爆破技術(shù)控制巷道輪廓，減少爆破超欠挖量和噴漿支護(hù)的工程量。與一般爆破效果對(duì)比，光爆產(chǎn)生的超挖量小于10%，減少了出渣工作量，形成的巷道斷面相對(duì)平整，噴漿支護(hù)成本大大降低，工程施工效率和進(jìn)度都有效提升[1-3]。

光面爆破通過采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)達(dá)到保護(hù)巷道頂板的效果。通常情況下，光面控制爆破孔間距為450～600 mm；需要施工大量的周邊眼，特別在堅(jiān)硬巖石中，鑿巖工作強(qiáng)度大，效率低。因此，在保證光面爆破效果的前提下，盡量的加大炮孔間距，可減少鑿巖量，提升工作效率。

1 光面爆破影響因素

炸藥爆炸后產(chǎn)生的高壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過巖石強(qiáng)度，藥包附近的巖石被壓碎，產(chǎn)生粉碎區(qū)。如果選擇合適的炸藥以及裝藥結(jié)構(gòu)，使作用于孔壁上的爆炸壓力降低，可以減小粉碎區(qū)半徑，提高炸藥能量利用率。通常炸藥爆炸產(chǎn)生的壓力通過P＝0.25ρD2計(jì)算，(ρ為炸藥密度；D為炸藥爆速)，可以看出，必須選擇密度小，爆速底的炸藥，以減少爆轟壓力，試驗(yàn)中采用2＃巖石炸藥[4]。

影響光面爆破效果另一個(gè)因素是光面孔之間能否形成貫穿裂隙，爆破貫穿裂隙是爆生氣體壓力相互疊加的結(jié)果，不同炮孔中的應(yīng)力波相互疊加在沿炮孔連線方向上產(chǎn)生拉應(yīng)力將巖石拉斷。普通導(dǎo)爆索的爆速為6500 m/s以上，光面孔的引爆選擇導(dǎo)爆索，并將各個(gè)光面孔通過導(dǎo)爆索相連，達(dá)到同時(shí)起爆的目的[5]。

2 爆破參數(shù)理論值

光面爆破跟臺(tái)階爆破計(jì)算比較相似，光爆層的爆破是各個(gè)光爆孔爆破后爆破漏斗的疊加與爆破應(yīng)力波穿透共同作用形成的。

表1 炸藥單耗

(1)裝藥密度。根據(jù)目前公認(rèn)的理論，認(rèn)為光面爆破孔形成貫穿裂隙的主要成因，一是爆破應(yīng)力波在炮孔的孔壁上形成初始的裂隙，二是爆破所產(chǎn)生的氣體促使兩相鄰炮孔間的初始裂隙擴(kuò)展貫穿，達(dá)到光面爆破效果[6]。據(jù)此理論，裝藥密度可按下式計(jì)算確定：

式中：n——爆破生成氣體所產(chǎn)生的壓力系數(shù)，n＝1.1；

a——爆破生成氣體余容，a＝0.66；

V——2＃巖石乳化炸藥比容，V＝924；

T——爆破溫度，T＝2780°K；

Sc——巖石的單軸抗壓強(qiáng)度。

(3)光爆層厚度。光爆層厚度即最小抵抗線長(zhǎng)度，該工程巖石堅(jiān)固性系數(shù)f＝13；孔深3 m；單孔裝藥量0.549 kg；光爆層厚度：

式中：Q——單孔裝藥量，kg；

q——臺(tái)階爆破的炸藥單耗，kg/m3；

L——炮孔的長(zhǎng)度，m；

f(n)＝0.4＋0.6n3，對(duì)于巷道頂部炮孔n取0.75，平巷下部炮孔取1。

(4)周邊孔間距a。周邊孔間距一般為光面爆破層厚度的0.75～0.9倍，軟弱、裂隙發(fā)育的巖體取小值，堅(jiān)硬、完整巖體取大值。工程巖石堅(jiān)固性系數(shù)為13，屬于堅(jiān)硬巖石，a＝0.9×B＝590 mm。

3 光面爆破試驗(yàn)參數(shù)

目前光面爆破施工有兩種方法：一是預(yù)留光爆層法；二是全斷面一次開挖法。試驗(yàn)采用第一種爆破施工方法。理論計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)見表2。

表2 爆破參數(shù)對(duì)比

(1)裝藥結(jié)構(gòu)。光面控制爆破采取不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)采用軸向間隔裝藥形式，如圖1所示，試驗(yàn)中光面爆破孔填塞長(zhǎng)度為0.2 m。各光爆孔同時(shí)起爆。

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)

(2)周邊眼密集系數(shù)。周邊眼密集系數(shù)通常取0.8～1。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論，周邊眼密集系數(shù)已超過1，頂部炮孔的密集系數(shù)m取1.25。

(3)爆破效果。試驗(yàn)斷面為3 m×3 m，爆破后斷面平整光滑，爆破后的現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。頂板光面孔采用大孔距施工后，減少了一個(gè)光面爆破炮孔，減少了一個(gè)孔的炸材消耗，有效提高了作業(yè)效率。

圖2 爆破實(shí)際效果

4 結(jié) 論

合理的爆破參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)是光面控制爆破成功的關(guān)鍵，巖石性質(zhì)及構(gòu)造面的差異決定了爆破參數(shù)的不同，根據(jù)巖石的性質(zhì)及構(gòu)造面的發(fā)育情況來確定爆破參數(shù)，有利于提高爆破效果，減少作業(yè)成本。實(shí)踐中，根據(jù)巖石性質(zhì)，提出采用大孔距光面控制爆破技術(shù)，周邊孔密集系數(shù)m取1.25，爆破后周邊孔半孔率達(dá)到90%以上，在保證施工質(zhì)量的前提下，減少了炮孔數(shù)，降低了爆破成本。

[1] 李 雄.井巷光面爆破參數(shù)的選擇實(shí)踐[J].采礦技術(shù)，2006，6(3)：525-527.

[2] 原素明，楊天羽.隧道光面爆破施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究，2012，2(13)：89-93.

[3] 李 平.隧道光面爆破技術(shù)與應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè)，2007，16(7)：108-109.

[4] 楊年華，張志毅，鄧志勇，等.硬巖隧道快速掘進(jìn)的鉆爆技術(shù)[J].工程爆破，2003，9(1)：17-21.

[5] 梅慧浩.地下鋁土礦山超前探測(cè)及巷道光面爆破技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2013.

[6] 林秀英，張志呈.巖體斷裂控制爆破參數(shù)研究[J].化工礦物與加工，2000，29(11)：9-12.

2016-06-17)