小断面煤矿巷道的光面爆破安全技术措施
(湖北省巴东县沙坝煤矿有限公司 陈明海)
2012年4月
目 录
1 前言 3
2光面爆破的原理 3
3 巷道的施工技术 5
3.1合理选择巷道形状 5
3.2精心设计光面爆破图表，优化炮眼参数 6
3.3精心钻眼 7
3.4认真做好放炮工作 12
4成功实现光面爆破应采取的措施 12
参 考 文 献 14
1 前言
在煤矿生产和建设中，巷道掘进占有十分重要的地位，目前在生产矿井的井巷掘进中，巷道工程量约占掘进总工程量的20%—25%，施工工期占掘进总工期的40%-60%。在技改矿井建设中，巷道工程量约占掘进总工程量的40%—60%，施工工期占掘进总工期的30%-40%。因此加快巷道掘进速度和质量，对于保证煤矿采掘关系正常发展和加快矿井的建设速度有着十分重要的意义。
目前在巷道掘进主要采用钻眼爆破方法，因此我们县各煤矿在组织巷道掘进的工作中，都以发展和完善钻爆法施工技术作为岩和巷掘进技术的主攻方向。光面爆破是一种控制岩体开挖轮廓的爆破技术，是通过一系列措施对开挖工程周边部位实行正确的钻孔和爆破，并使周边眼最后起爆的爆破技术。巷道围岩不产生或很少产生炮震裂缝，保持了围岩完整性，从而增大了围岩自身的承载能力，这为采用锚喷支护创造了有利的条件。光面爆破技术和锚喷技术相结合，进一步增强了锚喷支护的作用，特别是在松软岩层中更能显示这一特点。 在裂隙发育的地层中，避免裂隙扩大和产生新的裂缝，提高了围岩的稳定性，能基本清除落石伤人事故，为快速施工提供了有利条件。巷道成型规整，极大地减少了掘进超挖数量和出碴工作量，加快了掘进速度，节省了衬砌材料，提高了施工进度。由于巷道成型规整，凹凸很少，除增强巷道本身稳定性外，也减少了巷道的维护量，在有瓦斯的巷道则不易于产生瓦斯局部聚集。
2 光面爆破的原理
光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应;一种是两炮眼同时起爆，两炮眼产生压缩应力相互叠加，汇合形成拉伸应力波，形成贯穿裂隙。二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。
在这主要介绍一种以县安监局行业指导部门探讨在沙坝煤矿实验效果比较成功的一种原理，沿开挖轮廓线布置间距较小的平行炮眼，在这些光面炮眼中进行药量较少的不耦合装药，然后同时起爆，爆破时沿这些炮眼的中心连线破裂成平整的光面。
光面炮眼组同时起爆时，由于起爆器材的起爆时间误差，不可能在同一时刻爆炸。先起爆的药包的应力波作用在炮眼周围产生细微径向裂隙(图1-b的A炮眼)。由于B炮眼所起的导向作用，结果沿相邻两炮眼连心线的那条径向裂隙得到优先发育。在爆炸气体作用下，这条裂隙继续延伸和扩展，在相邻两炮眼的连心线同眼壁相交处产生应力集中，此处拉应力最大。A、B两炮眼中爆炸气体的气楔作用将这些径向裂隙加以扩展，成为贯通裂隙。
a)孔装药情况;(b)先爆炮孔对相邻炮孔的影响;(c)光面的形成形成光面
图1 光面爆破时炮眼连心线上破裂面的形成
3巷道施工
为了成功实现光面爆破，必须有一套科学的管理方法、必须精心设计、认真操作、管理到位。
3.1 合理选择巷道形状
巷道的轮廓线的选择十分重要，为了便于施工，尽量选择形状简单的巷道形状。拱形巷道是煤矿中最多的巷道，一般都是全矿的开拓、准备巷道，服务年限长、巷道中管线多、巷道的利用要求高。煤矿常用的拱形巷道形状有半圆拱形、圆弧拱形、三心圆拱。半圆拱形形状简单，拱部成型好，是最佳选择，在巷道跨度较大时，为了提高巷道的利用，同时为了使巷道断面更为合理，宜采用圆弧拱形。在沙坝煤矿的主运输大巷 2.8X2.5米的圆弧拱巷道、马河煤矿的下山2.2X2.2米的半圆巷道在进都取得了良好的效果。
3.2精心设计光面爆破图表，优化炮眼参数
优化炮眼参数，设计切合实际的光面爆破参数、编制贯彻好作业规程。图2为沙坝煤矿主运输大巷的光面爆破图表。
3.21施工前技术人员应根据施工图和光面爆破参数选择的原则，精心设计合理的光爆图表，并在施工中及时根据岩性的变化，不断的修改完善光面爆破图表。
3.22光面爆破图表中要明确规定炮眼的位置、角度、装药量、装药结构，联线方式及起爆序。表1为沙坝煤矿的爆破说明书。
3.23光面爆破参数的选择主要是对炮眼布置与装药量选择。
1、掏槽眼
光面爆破与普通爆破一样，掏槽是控制巷道进尺的关健一环，在现在煤矿小断面巷道爆破中主要采用的是圆柱法直眼掏槽。直眼掏槽不受断面的限制，可多台风钻同时打眼，炮眼质量易掌握，爆破效率高，光面效果好，但因掏槽眼垂直于工作面，爆破抵抗线大，往往需要打空心眼做掏槽辅助自由面，所以掏槽打眼多，用药多。在实际的巷道掘进过程中要根据岩层情况增减空眼数量（硬岩中取小值，软岩中取大值），例如银华矿业公司中吴家坪全岩巷中一般用六棱柱掏槽，而在沙坝煤矿梁山组较硬的黄龙灰岩中增加了三个炮眼，用九棱柱掏槽，以便达到掏槽的效果。
直眼掏槽的眼距要严格控制。太大时掏槽比较困难，太小时岩石被挤实，掏槽效果差。直眼掏槽的眼距一般等于破碎圈的直径，即为 100-150毫米。
2、辅助眼
掏槽眼以外布置辅助眼进行扩槽，扩槽眼的布置主要遵循先从最弱面进行，逐步扩大岩层的自由面，靠近掏槽眼的第一、二圈辅助眼的间距为什么300-350毫米，以外辅助眼一般间距为600-750毫米（硬岩中取小值，软岩中取大值）。
3、二圈眼（又称抵抗眼）
辅助眼以外布置二圈眼，二圈眼是确保光爆层厚厚度的重要参数。在松软围岩中，应从二圈眼开始尽量减少装药量。二圈眼的间距略大于抵抗值，一般取550-650毫米。
4、周边眼
周边眼一般布置在巷道轮廓线附近。硬岩可以布置在轮廓线以外，与轮廓线外接；软岩布置在轮廓线以里，与轮廓线外切。
周边眼是直接保护围岩的，因此其参数应严格
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