预留光爆层修边爆破法研究与应用

预留光爆层修边爆破法研究与应用

一、实施背景

####公司####矿位于####市中部，属于一个块段，实际上为两个大断层夹着的一条向斜轴。受断层和向斜影响，####公司####矿的地质条件属于复杂型，岩性破碎，在矿压较大的深部采区，这种现象尤为明显。近年来，虽然光爆技术在煤矿的岩巷掘进中得到普遍推广和发展，但是从####公司####矿井下施工现场实际来看，普通的光面爆破工艺根本达不到应有的效果，巷道超挖现象仍很严重，围岩的稳定性在爆破过程中受到的破坏没有减少，巷道大量返修，浪费人力、财力，影响安全生产。在此种情况下，####公司####矿的岩巷掘进要想实现真正意义上的光面爆破，似乎成为一个遥不可及的梦想。

为此，####公司####矿的工程技术人员根据本矿特殊的地质条件，不断摸索、完善，调整施工参数和工艺，摸索出一套适用于####公司####矿，经济、实用，又便于掌握的光面爆破技术，即预留光爆层修边爆破法。

二、主要技术路线 ㈠项目技术路线图

预留光爆层修边爆破法项目技术路线图见附图1

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附图1：预留光爆层修边爆破法项目技术路线图

㈡项目主要内涵

1.预留光爆层修边爆破法基本理论

预留光爆层修边爆破法即周边眼以里的炮眼（主爆破眼）先装药起爆，预留出光爆层，然后根据周边眼实际的厚度（抵抗线）和岩性确定装药量多少，并且最后一次起爆，“修剪”掉光爆层。使用预留光爆层修边爆破法开掘出来的岩巷成形规整，断面轮廓尺寸符合设计，岩壁无明显的爆震龟裂，保护围岩的整体性，提高围岩的稳定性与自承能力。（炮眼布置图见附图2）

附图2：预留光爆层修边爆破法炮眼布置图 1—周边眼 2—光爆层 3—周边眼内第一圈主爆破眼 4—扩槽眼 5—掏槽眼 6—中空眼 7—底眼

2.技术要求

⑴ 设计符合围岩特性的爆破图表。

⑵ 中腰线延至迎头，按爆破图表抡尺定位，孔口坐标误差为±10cm。 ⑶ 光面孔应按设计图纸钻凿在一个布孔面上，钻孔偏斜误差不超过1°，钻孔底部偏差不大于15cm；打眼做到“四定”原则，即定钻、定位置、定人、定任务，打眼要求炮棍导向平、直、齐、准，提高炮眼利用率。

⑷ 按爆破图表上的装药量及雷管段数对主爆破眼装药、联线、爆破。 ⑸ 根据周边眼实际厚度（即抵抗线大小）和岩性确定装药量多少，最后爆破。

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⑹ 爆破后，实现周边眼半拉眼痕率不少于60%，巷道周边围岩不超挖，不欠挖，巷道成型轮廓规正圆滑，没有明显的炮震裂痕，做到不破坏巷道周边围岩的稳定性。

3.施工设备

⑴ YT—28型气腿式凿岩机。 ⑵ Φ22mm六棱空心钢钻杆。 ⑶ Φ42mm合金钢一字型钻头。

4.主要爆破参数的确定 ⑴ 炮眼分类

按炮眼的作用和功能，####公司####矿破碎软岩巷道施工的炮眼自里向外依次分为中空眼、掏槽眼、辅助眼、二圈眼（大断面巷道还有三圈眼及四圈眼）、底眼、周边眼。

⑵ 炮眼深度

针对破碎软岩易风化，顶板不易控制的特点，掏槽眼和底眼深度一般设计为1.7m，其它炮眼深度设计为1.5m。

⑶ 炮眼间距

炮眼间距与炮眼直径、岩性等参数有关。炮眼间距过大，难以爆出平整光面；炮眼间距过小，会增加凿岩费用。在破碎软岩中掘进，合理的炮眼间距一般取10～20倍炮眼直径。掏槽眼采用四角菱形直眼掏槽法，眼距确定为0.45m；辅助眼的眼距确定为0.5m；二圈眼（大断面巷道还有三圈眼及四圈眼）的眼距确定为0.5m。

周边眼的眼距则根据以下公式计算

A=KW =0.6×0.5=0.3m

A——周边眼眼距 W——最小低抗线，0.5m

K——炮眼密集系数，（实践证明在软岩中取0.6比较合理）

⑷ 最小抵抗线

最小抵抗线一般采用以下经验公式来确定：

W=qb/(C×S×Lb)

W——最小抵抗线厚度 qb——炮眼内的装药量 S——炮眼间距 Lb——炮眼长度

C——爆破系数，相当于炸药单耗值。

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经过计算及现场实践：

周边眼与最外层主爆破眼的抵抗线确定为0.5m；为了增加掏槽眼的自由面，另外在4个掏槽眼之间再增加一个中空眼，针对中空眼这个自由面，掏槽眼的最小抵抗线为0.2m；辅助眼与掏槽眼的抵抗线确定为0.75m；二圈眼与辅助眼的抵抗线确定为0.75m。

⑸ 不耦合系数

不耦合系数是指炮孔直径与药包直径之比，一般取1.0～2.0，针对Φ42mm炮眼，主爆破眼选用直径为Φ35mm的药包，周边眼选用Φ25mm的药包比较合适。

⑹ 起爆时差

主爆破眼采用毫秒延期爆破，爆破顺序依次为掏槽眼、底眼、辅助眼、二圈眼。

主爆破眼爆破后，进行敲帮问顶工作；然后对周边眼装药，采用齐发爆破。

⑺ 总装药量控制

Q=K×q×S×L×η

K—单位炸药消耗修正系数 q—单位炸药消耗量（Kg/m³） S—掘进断面积（m²） L—炮眼深度（m） η—炮眼利用率。

⑻ 主爆破眼装药量控制

炮眼深度按“2”，各种主爆破眼的装药量取值可参照附表1，各炮眼的封泥长度不得小于0.5m。

附表1 各类主爆眼装药量的选取

装药量 炮 眼 ( g ) 名称 岩 性 破碎软岩(页岩、泥岩等) 完整软岩(页岩、泥岩等) 破碎硬岩(砂岩、石灰岩等) 完整硬岩(砂岩、石灰岩等)

⑼ 周边眼装药量控制

中空眼 不装药 不装药 不装药 不装药 掏槽眼 700 800 900 1000 辅助眼 500 600 700 800 二圈眼 400 500 600 700 底眼 700 800 900 1000 周边眼的装药量根据主爆破眼爆破后光爆层的岩性和实际剩余厚度来选取，参照附表2，周边光爆炮眼应用炮泥封实，且封泥长度不得小于0.3m。

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附表2 周边眼装药量的选取（根据岩性和实际剩余厚度）

装药量 光爆层实际厚度 (g) （m） 岩性 破碎软岩(页岩、泥岩等) 完整软岩(页岩、泥岩等) 破碎硬岩(砂岩、石灰岩等) 完整硬岩(砂岩、石灰岩等)

5.质量控制措施

≤0.05 不装药 不装药 不装药 不装药 0.05～0.1 不装药 不装药 不装药 100 0.1～0.3 0.3～0.5 ≥0.5 不装药 100 150 200 100 200 300 400 200 300 400 500 ⑴ 成立光爆领导小组，发现问题，及时分析解决。 ⑵ 测量人员及时延长中、腰线，严格控制掘进方向。

⑶ 当班验收员配合班组长延线到迎头，并进行抡尺定位工作，用炮泥画出周边眼和主爆破眼位置。

⑷ 设置炮眼方向标志，即先在掘进断面上钻出几个导向眼（用坡度规和卷尺精确控制），插上炮棍作为导向棍。

⑸ 炮眼施工严格按炮眼位置和导向棍指示的方向施工。

⑹ 炮眼施工和装药采用分区定岗的办法，责任分包的方式，确保爆破质量。

⑺ 按设计要求对主爆破眼进行装药、封泥、连线和爆破。

⑻ 根据光爆层的岩性和实际剩余厚度严格进行精确装药并封泥连线和爆破。

⑼ 完成爆破作业后，针对爆破情况总结经验和教训，为下一阶段的爆破施工提供依据。

㈢项目主要创新点

1.根据围岩特性设计爆破图表。

2.当班验收员配合班组长延线到迎头，并进行抡尺定位工作，依据爆破图用炮泥画出周边眼和主爆破眼位置。

3.针对破碎软岩易风化，顶板不易控制的特点，掏槽眼和底眼深度一般设计为1.7m，其它炮眼深度设计为1.5m。

4.炮眼施工和装药采用分区定岗的办法，责任分包的方式，确保爆破质量。

5.周边眼的装药量根据主爆破眼爆破后光爆层的岩性和实际剩余厚度来选取，并且留待最后齐发起爆，以达到光爆效果。

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三、实施效果

预留光爆层修边爆破法通过精确控制炮眼的数量、位置、倾角、方位和装药量，并根据预留光爆层的岩性和实际厚度适当调整周边眼的装药量，实现在破碎软岩巷道掘进中的光面爆破。该工艺应用于####公司####矿-600水仓、-600泵房、-600变电所、3307中巷、三水平延深南翼边界回风上山、三水平延深南翼中间并联回风上山、33采区运输下山、3305通道、3303通道等破碎软岩巷道，均取得理想效果。

㈠安全效益

1.采用预留光爆层修边爆破法，尽可能减少对巷道围岩的扰动，保证了围岩稳定性，避免在施工过程中出现片帮冒顶事故。

2.该工艺因光爆效果较好，尽可能杜绝因超挖造成的后期支护使用的混凝土超厚而带来的浆皮开裂脱落伤人问题。

㈡经济效益

1.该工艺通过精细计算、合理控制装药量，避免了爆破材料的浪费。 2.由于巷道光爆效果较好，既减少出矸量，又减少因超挖而引起的混凝土超量，节省材料费及人工费，并加快施工进度。

3.光爆成型好的巷道，对围岩的扰动破坏小，巷道翻修率低，减少了后期维修费用。

㈢社会效益

采用预留光爆层修边爆破法施工，光爆效果好，使超、欠挖现象得到控制，巷道的成型质量较高，岩面规则，顶部弧形规则，边墙平顺。####矿的成功经验值得推广应用。

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