浅谈光面爆破技术的应用.doc

浅谈光面爆破技术的应用摘要：光面爆破在井巷施工中的运用，大大地减小了巷道围岩破坏范围，最大限度地保持了围岩的自身强度，具有表面平整，损伤小，稳定性好。通过我矿24采区开拓、准备巷道光面爆破的实践，降低巷道支护成本，提高了锚杆支护的安全可靠性，为煤矿取得了较好的技术经济效益和社会效益。关键词：光面爆破；炮眼；装药；技术应用 1概况矿井24采区位于矿井北端，水文地质条件中等，矿井主采煤层为二煤、四煤，煤层赋存较稳定，采区开拓、准备工程一般布置在四煤层底板中，直接顶为砂质泥岩，厚2.8m，坚固性普氏系数为5，直接底为砂质泥岩,厚3.6m，坚固性普氏系数为5.5，掘进方式为炮掘。矿井掘进自九十年代初期已开始推广应用光面爆破技术，但由于施工普遍存在少打眼、乱打眼、多装药、乱放炮的现象，造成光爆效果欠缺。通过近几年掘进支护技术不断革新，掘进眼具更新，操作工序改进，在一定的程度上达到了提高爆破效率、改善爆破效果、增加进尺、保证了巷道成型。2、光面爆破的原理概述2.1 光面爆破的原理：沿巷道开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或填低威力炸药，在主爆区之后起爆，以形成平整的轮廓面的爆破作业。掘进巷道一般情况下,炸药爆炸时,药包表面的冲击波压力峰值可达数百万千帕( kPa) ,这个数值远远超过了岩石的抗压强度。因此,药包周围的岩体被压碎成粉状,形成一个粉碎区。光面爆破的原理就是降低炮孔壁上的压力峰值,使炸药爆炸后,孔壁上产生的冲击压力低于处于体积应力状态下的岩石抗压强度,而由此产生的切向拉应力要超过岩体的抗拉强度。这样,当周边眼起爆时,由于应力波的叠加和爆生气体准静压力的作用,炮眼连线上切向拉应力超过岩石抗拉强度，而首先产生裂缝并贯通, 同时也抑制了孔壁上其它方向裂缝的产生从而达到不破坏围岩的目的。 2.2光面爆破的优越性光面爆破在岩巷中得到了较好的推广应用。采用“多钻眼、少装药”，合理布置炮眼和适量装药，获得光爆预留层，使围岩破坏范围和破坏程度减小，从而提高围岩抗拉平衡能力，巷道成形规整。这种爆破技术有煤巷施工当中也非常适用。我矿根据本矿区的地质条件和地压显现规律，针对不同的巷道布置和岩层性质，制定合理的光爆图表，在掘进爆破过程中，限制炮眼装药量、降低煤岩抵抗线，减小爆轰波对围岩的破坏程度，使巷道开挖后对围岩应力处于弹塑性状态。这样就为锚杆支护创造了有光面爆破的优点 3光面爆破的应用 推广应用地点:24采区运输下山(皮带运输道),上标高为-430m与上22采区-430皮带道相连,下标高为-520m,与24采区-520甩车场联络巷相连.巷道布置在距四断层顶板1525米间,巷道坡度约19,巷道总长约276 m。3.1打眼及炮眼的布置掘进施工采用ZY7665型风钻、空六角钻杆、直径为43mm “一”字型钻头打眼。工作面二部凿岩机作业，爆破落矸，耙装机扒矸，1吨矿车装车，蓄电池电机车运输。3.1.1循环作业方式合理的炮眼深度应与循环作业方式相适应，即合理的炮眼深度应能保证每班或圆班完成整循环，保证实现正规循环作业，这样，每班工作任务明确，便于组织和管理，配合锚喷支护及其掘支作业方式，在合理的炮眼深度内，力争达到一班一循环。24运输上山巷道为1/3圆弧拱形断面,巷道宽2.6米,巷中心线高2.8米,断面6.5米2弧巷道断面较小,适应一班一循环作业方式,循环进度1米。3.1.2 掏槽形式目前,浅眼多循环的巷道掘进爆破中，最常用的掏槽形式是垂直楔形掏槽。而中深孔爆破时垂直楔形掏槽的应用受到了巷道断面宽度的限制，多采用直眼掏槽。直眼掏槽的形式有多种，较为常见的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等。各种掏槽形式的共同特点是利用数量不等的平行空眼作为首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的膨胀补偿空间。直眼掏槽外，直眼和斜眼复合式掏槽(线形和垂直楔形、菱形和垂直楔形复合)也不失为一种较好的掏槽方式。我矿24运输下山布置在四煤层坚硬的底板岩层中,因此,煤眼采用直眼掏槽，掏槽炮眼深度1.3m，爆破后炮眼利用率8590，爆破块度也较为均匀。3.1.3 炮眼数量及眼深炮眼间距、直眼掏槽参数多由经验确定。笔者认为，掏槽爆破主要是利用装药爆炸后岩石中产生的破碎破裂作用，因此对于直眼掏槽，要保证槽腔内岩石充分破裂破坏，掏槽炮眼应布置在破裂区内。合理的炮眼间距应保证炮眼间贯通裂隙完全形成。综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯通裂隙形成过程中的作用，光爆周边眼的间距与其最小抵抗线存在着一定的比例关系，即： K=E/F式中: K炮眼密集系数,一般0.61,岩石坚硬时取大值,软时取小值.E周边眼间距,一般取250mm350mm;F最小抵抗线.周边眼的间距和最小抵抗线在采用预留光面层的爆破中,爆破后岩面的平整程度与 最小低抗线 W 和周边肯距 E 的比值 K(密集系数)有关。查资料可知 K= 0.81.0 时,能得到 较好的爆破效果;周边眼距 E,一般取 400 500、毫米;在软岩中增加 12 个起导向作用的 空眼,以保证成形规整。按照光面爆破的要求，周边眼的中心都应布置在巷道设计掘进断面的轮廓线上，而眼底应稍向轮廓线上偏斜，一般不超过100150mm，这样可使下一循环打眼时凿岩机有足够的工作空间，同时要尽量减少超挖量。24运输下山岩石较坚硬,共布置煤眼46个,其中5个掏槽眼,深度1.3米;14个辅助眼深度1.2米;23个周边眼，深度1.2米;4个底眼, 眼深1.3米.周边眼眼距250mm300mm,掏槽眼间距200mm250mm,其它眼距400mm450mm.岩石硬度系数高取小值, 岩石硬度系数低软取大值。3.2 2 装药结构和装药集中度较合理的光爆装药结构为径向空气间隙不偶合和轴向软垫层不偶合装药。巷道周边光面炮眼装药量通常用装药集中度来控制，所选装药集中度的大小要求爆破后在炮眼周围的岩石中不产生粉碎性破坏，并能在岩壁上留有眼痕，炮眼装药量对保持岩壁平整无明显裂隙，具有很大影响。装药量过多，岩壁破碎严重；装药量过少，周边眼不能贯通。经验表明，周边眼的装药量每米炮眼(装药集中度)为0.0.5kg/m。24运输下山巷道施煤眼参数指标岩石性质整体性较差的中硬以下岩石f= 57裂隙发育的中硬以下岩石f= 35周边眼间距E mm400 450300 400周边眼抵抗线W mm500 600550 650周边眼密集系数M = EW08 0907 08每M 周边眼装药量gm150 200100 150定向断裂控制爆破是利用一些方法首先使炮眼壁某部位应力集中而产生径向裂缝，同时避免眼壁其他部位产生微裂缝，随后在爆炸应力波和爆生气体的共同作用下，径向裂缝持续发展，形成预期的断裂面。与普通光面爆破相比，其主要的技术特点有巷道周边成型质量提高、围岩破坏程度降低、眼距加大、周边钻眼工作量减少。特别是在软岩巷道效果常用的断裂控制爆破方法有两种，一是在炮眼壁沿纵向v形槽，当柱状装药爆炸后产生的应力波首先在切槽尖端引起应力集中而开裂，尔后爆炸气体作用使裂缝沿切槽方向延伸，直到相邻炮眼贯通；二是利用特殊形状的药包爆炸后首先在炮眼壁的某一部位产生初始裂缝，然后在爆生气体作用下裂缝持续发展，形成定向断裂面。在巷道爆破中使用最多是切缝药包。3.2.3 定向断裂使用爆破材料矿井使用的是三级煤矿许用乳化炸药,药卷直径30mm；药卷质量200g；药卷长度300mm。操作方法如下：、乳化炸药经雷管起爆后，炸药在药卷内以一定爆速进行传播，直至药卷爆轰结束。、使用15段毫秒电雷管起爆，并从药卷顶端插入。、装药前必须将炮眼内的煤粉或岩粉掏净，以避免爆炸不良或残留药等现象。炮眼封泥采用粘土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮泥封实。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。、装药时，用专用炮棍的顶部楔形放在药卷底部槽内轻轻将药卷推入周边眼的炮孔内，药卷间不应有明显的间隙。、遇有水工作面时，可直接将乳化炸药装入炮孔内使用，无需排水和安装防水袋。3.2.4 光面爆破的技术要求 (1).光面爆破对炮眼布置的技术要求:光面爆破对炮眼布置的技术要求光面爆破的目的是,最大可能地按设计断面尺寸将巷道开挖出来,尽量保持煤体自身强度, 使之少受破坏。为达此目的,可在工作面的中间适当加密炮眼,首先掏出一个空腔(即掏槽) ,然后,爆破才能由里向外一圈圈地将煤体向里压下来。所以,光面爆破的炮眼由里向外是一圈圈地布置,且每圈炮眼的间距、抵抗值与装药量也是由里向外逐圈依次减少,到周边眼减至最小, 最后才能轻轻地把煤体压下来,使煤体破坏最小,达到光面爆破的目的。光面爆破应采用全断 面一次性爆破,以减少对围岩的工程破坏次数,但在煤巷掘进过程中,雷管的总延期不得超过 130 ms。光面爆破应合理布置炮眼,按由里向外各圈依次是:掏槽眼辅助眼周边眼。 (2).打眼要掌握“准、平、直、齐”4 个要点,即点眼要准、掌钎要平、眼要直、眼底要 落在一个垂直面上,使爆后工作面整齐。 为确保达到“准”的要求,每次打眼前,必须将中心、腰线引到工作面,找出巷道轮廓线 来,然后按光爆图表标出各类炮眼布置线和每个炮眼位置,眼要准确,误差不允许大于 30 mm, 并采取“定人定钻”的原则。 (3)周边眼选用同号雷管起爆炸药、尽量采用眼底集中装药结构。以利于同时起爆。4. 结论4.1 应用效果;从24运输下山施工来看，巷道共276米，从2012年5月4日开门掘进至2012年8月18日峻工，共计107天。实施工光爆后取得的成绩：、按月循环率88%计算，掘进循环进度1米，每小班（8小时）一个循环，每天三个循环，月循环进度79米。较原来月进尺60米，增高了19米。有效地提高了掘进速度。、通过加强现场光爆效果管理，巷道除在标高-470遇F1正断层顶板破碎带巷道围岩眼痕数不低于80%，炮眼残留眼痕不低于50%。超挖尺寸不得大于150mm, 欠挖不得小于20mm。、由于光爆成形规整，喷浆支护一般只做 510cm 的喷射混凝土支护。与普通爆破后的混凝土碹（衬砌）相比，可相应的增大使用面积，更合理、更有效地利用空间。 、节约材料，降低工程造价。光面爆破与普通爆破相比，可节省炸药 15左右，眼孔 利用率高 10左右。4.2 结语我矿的实践证明，光爆技术对掘进巷道具有较强的推广意义，光爆技术性强,施工要求严格,要达到理想的光爆效果,除选择合理的光爆参数外,还必须严格按光爆技术要求施工,才能达到好的效果。因此，只要联系实际，不断进行技术创新，制定科学合理的的光面爆破图表，加强现场落实与监督，巷道的支护效果就明显提高。掘进巷道才会达到最佳的爆破效果。 参考文献： 【1】 浅谈光面爆破湖南科技资讯.2007年第二期【2】 巷道光面爆破技术与应用山东煤炭科技.2006年第十期；煤矿安全规程2012年版。0万U豆体验卡卡号：50D890668267e3349e33密码：686d03401eefba96faba奖品名称：500万U豆体验卡卡号：50De7a00c543af387fc0密码：b26488ce65abc1787202奖品名称：500万U豆体验卡卡号：50Dbac63885c802fd52e密码：3d1c344384327b85efff奖品名称：500万U豆体验卡卡号：50Dd97f0765bdf6998a3密码：48db1c14e42a2b321fac奖品名称：500万U豆体50D61215eb41ae3cc919密码：25bffae5346e7b7d2548奖品名称：100万U豆体验卡卡号：10D1cab621456ab278ab密码：709f65f32865af2559c2奖品名称：100万U豆体验卡卡号：10D8f1d6a4b953f3474e密码：6e2e4017cce30dc7e055奖品名称：100万U豆体验卡卡号：10Dd1fc6d6dd529b6892密码：a5dbdd8338f91d2c0701奖品名称：100万U豆体验卡卡号：10D08377b71d4374262b密码：1d7a7c21ebd99b798a54【3】