孫立慧

（山西焦煤汾西礦業(yè)賀西煤礦，山西 呂梁 033300）

賀西煤礦位于柳林縣陳家灣鄉(xiāng)賀家社村西，隸屬山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，距柳林縣城15 km，井田位于河?xùn)|煤田中段，離柳礦區(qū)南部，批準(zhǔn)開采山西組3#、4#煤層，井田面積18.908km2。賀西煤礦位于“祁、呂、賀”山字型前弧東翼，地質(zhì)情況比較復(fù)雜，區(qū)內(nèi)呂梁山隆起帶、鄂爾多斯斷塊、山西斷塊、秦嶺東西向復(fù)雜構(gòu)造帶以及新華夏系隆起帶交錯(cuò)布局，深層地質(zhì)構(gòu)造情況十分復(fù)雜。因此，為保證賀西煤礦的安全有序生產(chǎn)，就需要做好采礦工程技術(shù)的研究工作，并在采礦工程進(jìn)行過程中嚴(yán)格做好安全管理工作。

1 光面爆破技術(shù)概述

選擇合理的爆破參數(shù)和施工方法并依照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分區(qū)分段微差爆破，從而實(shí)現(xiàn)爆破后臨平面平整的控制爆破技術(shù)即為光面爆破。賀西煤礦受資金、地質(zhì)環(huán)境、技術(shù)水平等方面影響，一直采用光面爆破技術(shù)，該技術(shù)在賀西煤礦得到了更好的應(yīng)用，充分發(fā)揮了該技術(shù)的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在提高煤礦掘進(jìn)速度、降低對(duì)圍巖的損傷、提高爆破后輪廓質(zhì)量等方面。

2 賀西煤礦開采中光面爆破技術(shù)研究分析

2.1 光爆器材的選用

爆破器材選用的合理性會(huì)直接影響到光面爆破的實(shí)施效果。賀西煤礦所處地質(zhì)帶斷層較多，深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，因而選擇起爆方式更為安全的塑料材質(zhì)的導(dǎo)爆管雷管。賀西煤礦給所用的十個(gè)塑料導(dǎo)爆管分別設(shè)置了對(duì)應(yīng)的光爆眼和時(shí)間差段，分別用于掏槽眼起爆、輔助眼起爆、幫眼起爆、底眼起爆、頂眼起爆。光面爆破采用藥卷直徑為3.2cm的2號(hào)巖石乳化炸藥，該類炸藥可以直接裝填到底眼、掏槽眼和輔助眼中，若要裝填到周邊的光爆眼，需要對(duì)藥卷進(jìn)行相應(yīng)的加工處理，根據(jù)爆破要求適當(dāng)縮小藥卷直徑，縮短長度。為了控制爆破時(shí)的沖擊壓力，在進(jìn)行光爆眼炸藥的裝填時(shí)，可以調(diào)整具體的裝填操作方法，盡可能降低對(duì)于巷道圍巖的破壞，提高圍巖的穩(wěn)定性和井下作業(yè)的安全性。

2.2 光爆鑿巖技術(shù)

采礦工程中應(yīng)用光面爆破技術(shù)時(shí)需要對(duì)炮眼的鉆鑿工藝進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保炮眼鉆鑿質(zhì)量，避免炮眼鉆鑿偏差導(dǎo)致的爆破問題。技術(shù)人員會(huì)先根據(jù)具體巷道的施工情況對(duì)光爆眼進(jìn)行定位，確保各爆眼相互平行，炮眼底部處于同一平面且各炮眼的中軸線都要垂直于工作面。不同光爆眼底部的距離應(yīng)當(dāng)與孔口間的距離相同，相較于周邊光爆眼、頂眼及輔助眼等，掏槽眼的深度要更大，以超過一般炮眼的20 cm左右為宜。在正式鑿巖時(shí)，在離中線比較接近的位置可以先鑿一個(gè)平直度比較高的炮眼作為標(biāo)準(zhǔn)眼，并在標(biāo)準(zhǔn)眼中插入長度為眼深二倍的木棍，并確保該木棍露出炮眼的部分穩(wěn)固平直，其他炮眼的鉆鑿可以參考該木棍的長度。光爆眼鉆鑿中要對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、檢查和維護(hù)，確保鑿巖機(jī)、釬桿等設(shè)備與工作面的垂直性和運(yùn)行可靠性。

2.3 裝藥結(jié)構(gòu)選擇

賀西煤礦主要使用空氣間隔分節(jié)裝藥、不耦合裝藥和單段空氣柱裝藥三種結(jié)構(gòu)?？諝忾g隔分節(jié)裝藥，各個(gè)相鄰的藥卷之間留有適當(dāng)?shù)目障?，因而爆破時(shí)氣體產(chǎn)生分布較為均勻，可以達(dá)到較高的爆破效果，對(duì)于深度超過2.5 m的深孔光爆常采用這種裝藥結(jié)構(gòu)。深孔爆破時(shí)如果裝藥長度過大，由于藥卷與炮眼壁之間空隙的存在，爆炸傳遞過程中容易發(fā)生熄爆，導(dǎo)致炸藥無法起爆。間隙效應(yīng)的存在是熄爆的主要原因，炮眼的直徑與炸藥藥卷直徑的比值為不耦合系數(shù)，不耦合裝藥就是間隙效應(yīng)的具體應(yīng)用，該種裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)爆破時(shí)的瞬時(shí)粉碎性破壞進(jìn)行控制，降低圍巖裂隙發(fā)生的可能性，當(dāng)圍巖較為脆弱或者巷道對(duì)圍巖穩(wěn)定性要求較高時(shí)采用該種裝藥結(jié)構(gòu)。單段空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)可以給爆破時(shí)產(chǎn)生的氣體足夠的膨脹空間，以此確保光面爆破的質(zhì)量，該種裝藥結(jié)構(gòu)操作難度低且效果明顯，多用于淺孔光面爆破。

2.4 光爆裝填工藝

光爆孔口堵塞質(zhì)量、長度、光爆眼內(nèi)炸藥排列方法及起爆炸藥包的位置等都屬于裝填工藝。受到地質(zhì)條件的影響，賀西煤礦輔助眼和掏槽眼采用孔底連續(xù)柱狀炸藥裝填方法，起爆藥包一般放在炸藥裝填段的中下部。在實(shí)際的施工過程中周邊光爆眼爆破可以造成光爆層巖體崩落，與此同時(shí)還能使兩側(cè)周邊眼的連線貫通擴(kuò)大裂隙，避免巷道外側(cè)圍巖遭受過多的影響，從而使巷道輪廓線上壁面盡可能平整。賀西煤礦技術(shù)人員會(huì)通過藥卷直徑、長度的減小增大藥卷直徑與炮眼直徑的不耦合系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)爆破沖擊壓力的降低。賀西煤礦周邊光爆眼裝填具體方法如圖1所示。

2.5 爆破網(wǎng)絡(luò)及起爆聯(lián)接工藝

賀西煤礦在制作炸藥藥卷時(shí)會(huì)根據(jù)起爆時(shí)間段的不同進(jìn)行分組，避免了起爆順序的混淆。在煤礦工作面上的炮眼內(nèi)都裝上炸藥之后要拉順各個(gè)爆破孔的塑料管，將其集中于巷道中心位置，之后按照掏槽眼、輔助眼、腰眼、底眼、頂眼的起爆順序，把各個(gè)光爆眼中導(dǎo)爆管管口端扎在電雷管周圍利用膠帶或者繩子進(jìn)行固定。與此同時(shí)塑料導(dǎo)爆管的牽拉要避免曲折、急轉(zhuǎn)彎的出現(xiàn)，且外爆電雷管與導(dǎo)爆管端部要保持平行，避免交叉，確保起爆連續(xù)性和傳爆穩(wěn)定性，避免瞎炮的出現(xiàn)。

3 賀西煤礦運(yùn)用光面爆破技術(shù)的實(shí)際設(shè)計(jì)分析

3.1 起爆方案設(shè)計(jì)

起爆方案設(shè)計(jì)不合理會(huì)增加光爆的危險(xiǎn)性。光爆眼爆破順序差錯(cuò)將直接影響爆破效果和圍巖穩(wěn)定性，導(dǎo)致工作面裂紋的增加，威脅作業(yè)人員的生命。在實(shí)際的采礦作業(yè)生產(chǎn)中由于起爆方案設(shè)計(jì)差錯(cuò)，賀西煤礦也出現(xiàn)過該類安全事故，所幸并沒有出現(xiàn)人員傷亡，但是給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了避免該類事故的出現(xiàn)，必須要加強(qiáng)起爆方案設(shè)計(jì)。首先必須要對(duì)光面爆破順序和各光爆孔的起爆時(shí)間間隔進(jìn)行明確。對(duì)炮孔的位置、深度以及裝藥量等進(jìn)行合理的布置，繪制相應(yīng)的炮孔布置圖，以此為依據(jù)進(jìn)行起爆時(shí)間和順序的設(shè)計(jì)。表1為賀西煤礦1號(hào)巷道爆破參數(shù)設(shè)計(jì)。

3.2 裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

光爆眼內(nèi)炸藥狀態(tài)的長度不符合要求、裝藥密度過大等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題會(huì)對(duì)爆破效果產(chǎn)生負(fù)面的影響，甚至造成爆破孔口的破壞，進(jìn)而對(duì)巖體的完整性造成影響。此外裝藥結(jié)構(gòu)還會(huì)影響到爆破震動(dòng)，如果裝藥結(jié)構(gòu)過于集中會(huì)產(chǎn)生過大的地震效應(yīng)，導(dǎo)致爆破時(shí)巖體損傷加大，增加采礦安全事故的發(fā)生概率。結(jié)合賀西煤礦的地質(zhì)條件和生產(chǎn)需求，要積極優(yōu)化光面爆破的參數(shù)，采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)，對(duì)各個(gè)光爆孔的炸藥用量和裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，在確保爆破效果的同時(shí)盡可能保證圍巖及炮孔壁的完整性和穩(wěn)定性。裝藥過程中要避免藥卷過于集中或間距過大，間隙始終可以提高光爆層與巖體脫離的速率，可以通過爆破孔數(shù)量的增加、單個(gè)炮孔裝藥量的減少實(shí)現(xiàn)開采面裂隙的控制。

4 結(jié)語

光面爆破技術(shù)在現(xiàn)代采礦工程中具有較高的適用性。賀西煤礦結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、圍巖性質(zhì)和采礦生產(chǎn)要求，選擇恰當(dāng)?shù)墓獗夹g(shù)參數(shù)和操作方法。在后續(xù)的開采作業(yè)中要根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件的變化及時(shí)對(duì)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高光爆技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，確保爆破效果符合實(shí)際要求。相關(guān)技術(shù)人員要加強(qiáng)光面爆破技術(shù)的研究，提高煤礦企業(yè)的光爆技術(shù)的應(yīng)用水平，做好安全隱患控制，提高采礦工程的安全性，確保巷道掘進(jìn)速度和施工質(zhì)量，提高圍巖穩(wěn)定性，促進(jìn)賀西煤礦生產(chǎn)安全性和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)水平的提升。

表1 賀西煤礦1號(hào)爆破參數(shù)設(shè)計(jì)