周瑜

【摘要】改革開放以來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，礦企為我國發(fā)展做出了很大貢獻?；谀车V山邊坡工程地質(zhì)情況，制定了間隔裝藥和預留光爆層法的爆破方案，預留2.5-3.0m的光爆層。采用底部加強裝藥、孔口減弱裝藥、其他段正常裝藥、光爆孔間距控制在1.2-1.4m、嚴格按設(shè)計爆破參數(shù)施工等措施，取得了較好的爆破效果。

【關(guān)鍵詞】礦山;邊坡光面;爆破技術(shù);試驗研究

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.28.074

光面爆破技術(shù)對于礦山巷道掘進頂幫的維護作用至關(guān)重要，其根本是指通過合理布孔、科學裝藥、有效設(shè)置起爆順序使巷道爆破后形成規(guī)整的輪廓，達到減少巷道支護工作量，降低圍巖的破壞提高巷道穩(wěn)固性，保障安全生產(chǎn)的目的。目前，光面爆破技術(shù)礦山掘進以及井巷工程施工過程中得到廣泛地應(yīng)用，并在實踐中不斷創(chuàng)新。光面爆破技術(shù)不僅可以確保巷道工程的質(zhì)量、提升巷道的施工進度，并且能夠有效地減少支護工作量，降低生產(chǎn)成本，更重要的光面爆破技術(shù)能夠極大地提高巷道的安全性能，延長巷道的服務(wù)年限。

1、理論基礎(chǔ)

光面爆破作為礦山開采中較為常用的爆破技術(shù)之一，根據(jù)其工作方式的差異，大致可以分為普通光面爆破和預烈光面爆破兩種。在普通光面爆破中，要求工作人員能夠?qū)︻A留光爆層進行分層爆破。在這一過程中，工作人員應(yīng)當能夠嚴格按照起爆順序?qū)坠苓M行布置，從而確保相關(guān)工程能夠順利進行。另外，工作人員還應(yīng)當能夠在巷道周圍設(shè)置周邊眼和輔助眼，從而確保巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在地質(zhì)情況較為不穩(wěn)定的部分，工作人員還應(yīng)當能夠?qū)獗瑢舆M行分次爆破，從而確保巖巷掘進能夠順利進行。除了普通光面爆破之外，在具體的施工中，預烈光面爆破技術(shù)也是當前礦山開采中較為常用的爆破技術(shù)之一。不同于普通光面爆破技術(shù)，預烈光面爆破技術(shù)往往是沿著巷道輪廓線進行布置。在布置中，工作人員還應(yīng)當能夠設(shè)置一圈密集的周邊眼，從而有效確保爆破工程的順利進行。在對炮眼進行排布時，工作人員還應(yīng)當能夠嚴格遵循相關(guān)密度定律，這樣既可以降低光面爆破過程中對圍巖穩(wěn)定性的破壞，而且還可以提高礦山開采安全性。

2、光面爆破技術(shù)在礦山掘進中的應(yīng)用問題

（1）沒有做好地質(zhì)勘探工作，光面爆破流程設(shè)計不合理。部分施工企業(yè)在確定爆破方案時并未結(jié)合實際地質(zhì)情況。

（2）沒有設(shè)計合理的爆破參數(shù)，沒有結(jié)合鉆孔間距比值、炮孔直徑等參數(shù)進行設(shè)定，以致礦山內(nèi)巖層出現(xiàn)凹凸不平問題。

（3）裝藥結(jié)構(gòu)不合理，無法達到預期的爆破效果，包括巖體完整性較差、線裝藥密度較大等方面，均會嚴重破壞壁面，無法產(chǎn)生預期的爆破效果。比如爆破期間裝藥量過多，不但無法達到預期的爆破效果，甚至還會導致安全事故的發(fā)生。

（4）施工方法不合理，施工人員與設(shè)計人員沒有進行有效溝通，施工方案存在較大的隨意性，以致無法達到預期的裝藥結(jié)構(gòu)要求。同時，部分施工人員的專業(yè)技術(shù)較差，打炮孔時很難做到平直準，甚至還會打通兩個炮孔，以致爆破后出現(xiàn)碎塊，影響整體的輪廓效果。

（5）起爆方案不合理，不能保證圍巖的穩(wěn)定性。實際爆破期間，施工人員沒有合理設(shè)定爆破方案，如光爆孔與主爆孔同時起爆，不但會影響爆破效果，甚至還會破壞圍巖的穩(wěn)定性。

（6）存在超挖與欠挖問題，主要因裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計不合類、爆破參數(shù)不科學等因素引起，會直接破壞巖體，導致超挖問題的產(chǎn)生。

3、光面爆破的特點

光面爆破技術(shù)應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)巷道成型規(guī)整，開挖斷面與設(shè)計開挖輪廓高度符合，工程質(zhì)量顯著改善。在圍巖穩(wěn)固性較好區(qū)域，半孔成孔效果尤為明顯，能夠保持圍巖穩(wěn)定，巷道周邊幾乎無需支護即可滿足生產(chǎn)要求;在圍巖穩(wěn)固性較差區(qū)域，光面爆破成孔較差，但是能夠能保持圍巖不被爆破震動破壞，有效避免爆破對圍巖的沖擊破壞作用，保證圍巖整體強度，圍巖松弛帶范圍是常規(guī)爆破的1/3，圍巖的整體穩(wěn)定性顯著提高。

（1）光面爆破的優(yōu)點：減少邊幫孔（或者頂板）的裝藥量，降低成本;減少工程超欠挖。光面爆破的應(yīng)用能夠極大地降低超欠挖工作量，有效地提升施工工程質(zhì)量和施工進度;提高作業(yè)安全系數(shù)，光面爆破能夠減少爆破對周邊礦巖的震動，有效降低大面積浮石的產(chǎn)生率，極大地提高作業(yè)現(xiàn)場的安全系數(shù);減少邊幫（或者頂板）的浮石處理量，光面爆破能夠減少頂幫浮石，降低井下生產(chǎn)作業(yè)人員的工作強度和勞動量;減少邊幫（或者頂板）的支護量，減少支護對于采掘循環(huán)的影響，光面爆破在減少爆破支護工作量的同時，能夠顯著提高掘進速度，破碎圍巖區(qū)域能夠有效減少混凝土襯砌澆筑量。

（2）光面爆破的缺點：多施工炮孔，一面積邊幫多施工4～5個炮孔，相對于以上優(yōu)點，多打幾個孔的缺點可以忽略不計;節(jié)理和構(gòu)造發(fā)育的地方光爆效果可能不明顯。

4、相關(guān)參數(shù)

在礦山開采過程中，工作人員需要對巖巷掘進光面爆破技術(shù)的相關(guān)參數(shù)有個全面了解和掌握，并結(jié)合實際情況對施工方案進行科學、合理安排，以此來提高巖巷掘進效率。在具體的礦山巖巷掘進光面爆破中，工作人員應(yīng)當能夠?qū)ψ钚〉挚咕€和炮眼密集系數(shù)有著一個較為詳細的了解。所謂的最小抵抗線就是指在周邊眼起爆的過程中，周邊眼與鄰近輔助眼之間的長度就是最小抵抗線。由于地質(zhì)環(huán)境的不同，在具體施工中，工作人員應(yīng)當能夠合理設(shè)置最小抵抗線，從而確保巖巷掘進工程能夠順利進行。在巖石縫隙較大且結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定的情況下，最小抵抗線的取值應(yīng)當盡可能的小，從而有效降低爆破技術(shù)對于巖層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成的影響，有效提高巷道的穩(wěn)定性。除了對于最小抵抗線的合理設(shè)置，工作人員還應(yīng)當注意對于炮眼密集參數(shù)的合理計算，從而盡量避免不必要的工程事故。炮眼密集參數(shù)較大時，必然導致礦山挖掘超出原有預期，不利于礦山開采工作的順利進行，而數(shù)值較小，又會導致其挖掘深度不能滿足施工要求，也會對后續(xù)的礦山開采造成一定的影響。這就要求工作人員在巖巷掘進光面爆破技術(shù)中能夠?qū)ε谘勖芗瘏?shù)進行準確測算，從而有效實現(xiàn)巷道掘進效率的提高。

5、礦山邊坡光面爆破技術(shù)試驗

5.1選擇裝藥結(jié)構(gòu)

（1）在選擇裝藥結(jié)構(gòu)方面，施工人員應(yīng)采用小直徑藥卷，并采用不耦合裝藥方法，選擇2號巖石硝銨炸藥與直徑為25-32mm的藥卷，以保證不會直接轟炸巖壁，而是炸藥爆炸后的爆生氣體及沖擊波首先充滿炮孔內(nèi)，然后才作用于孔壁，減小爆炸后作用于圍巖沖擊波的峰值，避免破壞圍巖結(jié)構(gòu)。

施工技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合各種炮孔的爆破作用，合理選擇光面爆破的裝藥結(jié)構(gòu)，將低密度、威力小的炸藥使用于周邊眼;將高密度與威力高的炸藥使用于掏槽眼與輔助眼。

（2）采用氣柱間隔裝藥方式，為藥卷與藥卷保留一定空氣間隙，減小爆炸后作用于圍巖沖擊波的峰值，確保眼壁的爆破沖擊波壓力小于巖石的抗壓強度，并在炮眼連線方向產(chǎn)生裂隙，避免破壞圍巖。為了達到預期的爆破效果，施工人員在礦山掘進期間，必須對炮眼填塞炮泥。

5.2周邊眼的眼距和最小抵抗線

在采用預留光面爆破中，爆破后巖面的平整程度與最小抵抗線W和周邊眼距E的比值K=E/W（密集系數(shù)）有關(guān)。周邊眼距E，一般取400～500毫米，在兩幫和跨度大的拱頂上，間距可增大到700毫米，在三心拱拱頂兩側(cè)曲率半徑小的地方，因夾制作用較大，眼距應(yīng)適當縮小，可取300～400毫米，裂隙、節(jié)理發(fā)育、層里明顯的巖石中，眼距亦應(yīng)適當縮小。有時也可在間距較大的周邊眼之間或當工作面有軟夾層時，在軟巖中增加1～2個起導向作用的空眼，以保證成型規(guī)整。根據(jù)周邊眼距E和密集系數(shù)K，周邊眼的最小抵抗線W也就可以確定了。

5.3控制鑿巖

施工技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)礦山掘進中的不同地段采用不同的鑿巖方法，一般包括放線圖法、導向輥控制法以及坡度線控制法等，以有效保證鑿巖效果。

一是坡度線控制法，施工人員平行設(shè)置釬桿與坡度線，并合理控制鑿眼的豎直角度與巷道坡度，之后在平行釬桿與中線的基礎(chǔ)上，保證水平角度的合理性，避免腰線控制多次導點，減小誤差。

二是導向輥導向鑿巖法，施工人員根據(jù)中線水平角度，根據(jù)坡度線確定豎直面角度，并鑿導向眼。在檢驗坡度線與導向輥吻合度時應(yīng)插上導向輥，在檢驗合格后根據(jù)導向輥方位完成鑿巖，確保平直度，滿足光面爆破的鑿巖要求。

三是放線圖法，施工人員應(yīng)根據(jù)鑿巖礦山的實際情況設(shè)計斷面繪制圖，合理設(shè)定眼位，之后根據(jù)礦山掘進坡度線與中線確定控制點，標出礦山輪廓，嚴格根據(jù)設(shè)計圖完成鑿巖炮眼的施工。

5.4鉆孔

以炮眼布置圖為基準，在此基礎(chǔ)上準確布置炮眼;控制好掏槽眼眼口之間的間距，所產(chǎn)生的誤差應(yīng)控制在5cm以內(nèi)，同時眼底間距也需要遵循此標準;由于眼口的排距與行距會存在誤差，此時需要將其控制在10cm以內(nèi);控制好內(nèi)圈炮眼與周邊眼的距離，其產(chǎn)生的誤差應(yīng)控制在5cm以內(nèi);對開挖面平整性進行觀察，若凸凹現(xiàn)象較為明顯時，則需要適時改變炮眼深度，確保所有炮眼與炮底均在同一垂線上。裝藥深度為炮眼深度的1/3～1/2，以上各種參數(shù)在施工過程中，隨土質(zhì)軟硬、斷面形式進行調(diào)整，使其達到最佳的爆破效果。同時考慮第二排孔以后各排炮孔裝藥量較前一排增加。

5.5裝藥

整個裝藥過程均需要以人工作業(yè)的方式進行，裝藥作業(yè)前，需要使用高壓風對孔內(nèi)殘留的巖粉進行深度清理。整個裝藥過程均需要分組進行，并注重“對號入座”的基本原則。應(yīng)遵循先上后下的裝藥順序，同時宜從兩側(cè)進行，最后延展至中間。當結(jié)束某孔的裝藥作業(yè)后，需要使用炮泥進行封堵，此過程應(yīng)將炮泥長度控制在（20～30）cm范圍內(nèi)。首先對掌子面導爆管進行劃分，以6束為宜，在此基礎(chǔ)上通過捆綁的方法將其固定在同段雷管上?；谔嵘踩缘哪康模渴鋫涞睦坠軘?shù)量以2個為宜，而后再將所有導爆管進行匯總，形成一個整體并捆綁在某一雷管上?？紤]到區(qū)域內(nèi)頻發(fā)涌水現(xiàn)象，因此在使用普通炸藥的同時還應(yīng)針對性地引入抗水炸藥。

5.6起爆

在使用礦山施工中，使用光面爆破技術(shù)需要按照之前工程設(shè)計為依據(jù)，設(shè)計中有確保需要遵循的原則與順序，了解爆炸間隔時間，施工人員可以使用含有復式結(jié)構(gòu)起爆網(wǎng)絡(luò)。而在使用光面爆破技術(shù)之前，需要對導爆管連接的方式進行詳細檢查，保障所有檢查合格之后再進行起爆。所有順序完成之后還需保障每一根起爆管的爆炸安全，將即發(fā)雷管與雙雷管進行有效連接。在導爆管的某一段管子上運用絕緣物體纏上具有引爆作用的雷管。經(jīng)過檢查都合格之后，然后，工程相關(guān)人員需要安排所有施工現(xiàn)場人員迅速撤離，撤離的距離需要與施工現(xiàn)場保持三百多米，并且撤離的地方需要保障絕對的安全。

6、爆破控制的措施

現(xiàn)場的施工人員需要按照之前的設(shè)計要求來對炮孔位置進行設(shè)置，將掏槽的角度進行合理控制，一般會將其控制在十度與十五度范圍內(nèi)，眼底需要落在一個垂直面，需要將其周圍的眼外插腳的范圍控制在三度以內(nèi)。在光面爆破的附近一般會使用間隔裝藥的方式進行施工，施工人員會使用小藥卷，可以將藥卷運用膠布將其綁扎在竹片之上，然后將其送入孔的內(nèi)部，在藥卷之間需要用導爆索進行連接，而掏槽眼需要使用連續(xù)裝藥的結(jié)構(gòu)，保障爆破的順利進行。而炮眼需要利用炮泥將其堵塞住，長度需要保持在20cm以上，施工人員在對其進行裝藥之前，需要將炮眼內(nèi)進行清潔，保障施工的順利。而爆破的專業(yè)技術(shù)人員需要對施工的具體情況進行追蹤調(diào)查，對于一些圍巖的變化需要將之前設(shè)計好的爆破參數(shù)進行及時修正，進而保證礦山工程爆破工作的順利進行。

結(jié)語：

爆破后取得了預期的爆破效果，邊坡圍巖穩(wěn)定，無超挖、欠挖現(xiàn)象，綜合殘孔率達到85%以上，但局部巖石裂隙區(qū)域表面不夠平滑，有待進一步優(yōu)化爆破作業(yè)方案，總體效果上大大減小了爆破對邊坡周邊圍巖的破壞，保證礦區(qū)邊坡的穩(wěn)定性及下一臺階的作業(yè)安全。

影響光面爆破效果的因素主要有地質(zhì)條件、穿孔質(zhì)量、爆破參數(shù)選擇、裝藥結(jié)構(gòu)及炸藥種類等，要想得到良好的光爆效果，應(yīng)選擇合理的爆破參數(shù)，規(guī)范進行工程操作，細致裝藥與網(wǎng)路連接，并且經(jīng)過不斷地工程實踐，才能保證光面爆破的成功。

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