浅谈光面爆破技术在煤巷中的应用

[摘 要]据某矿三下开采煤巷掘进工作面实际情况进行分析，运用光面爆破技术，与传统方法进行对比，介绍光面爆破技术在煤巷中的优越性。

[关键词]光面爆破 技术参数 效果评价

中图分类号：O643.2+23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0362-01

巷道光面爆破技术爆破后成型规整，符合设计轮廓，应力分布均匀，减少了巷道围岩的位移、松动和破坏，能充分发挥围岩自身承载能力，既有利于顶板管理，又节约顶帮充填、背设、支护材料，降低消耗，提高经济效益。在岩巷（特别是锚网喷支护的巷道）掘进中光面爆破技术的应用较为普遍，而煤巷中大多数采用锚网+支架支护，巷道的成型可以从支护支架的顶帮充填、背设支护材料进行弥补，造成了对成型要求相对较低的习惯，而光面爆破技术在煤巷中的应用也被忽略，超挖部分充填的支护材料严重影响施工成本。现就某煤矿煤巷工作面实际情况浅谈光面爆破技术的应用。

2、工程概况

该工作面为建筑、公路下开采，地表位置位于某煤矿附近村旧址，地表有居民房屋，公路从该工作面穿过。地面标高+573～+591m，井下标高+413～+431m，该工作面为2-3煤，地质条件简单，煤层呈单斜构造赋存，煤层倾向：135°～145°，倾角：8°～12°，煤层厚度3.0～9.0米，平均6.0米。煤岩类型属以暗煤为主，夹亮煤条带，块状构造，沥青光泽。水文地质条件简单，本工作面局部上覆三个工作面采空区，最大涌水量为20m3h，正常涌水量8～10m3h。

该工作面上巷设计长度496米（平距）。工作面局部顶板为塑料网人工伪顶，直接顶为灰色含砂泥岩，厚1.8米，底部含碳质较多，上部逐渐变为砂质泥岩。老顶为色细砂岩，致密坚硬，厚度15--22米普遍厚度 19.7 米。底板为黑色炭质泥岩（俗称煤矸互叠层），厚度为0.4--3.5 米，松软、遇水易膨胀。该工作面为综采放顶煤工作面，煤层埋藏深度167m，预计掘进、回采会造成地表塌陷。 施工过程中，采用光面爆破技术，对围岩的炮震扰动范围较小，有效地减少应力集中引起的塌方，以及地面建筑地基的塌陷，充分发挥围岩自身承载能力，对于该巷道掘进顶板安全管理十分重要，同时节支降耗。

3 光面爆破技术参数和工艺

3.1 断面类型

该工作面上巷采用锚网+工字钢梯形棚，工字钢梁长4.0m，腿长2.8m，扎角80°，棚距0.6m。

3.2 爆破参数的选择

3.2.1 不耦合系数的选择

为了降低对围岩的破坏，光面爆破技术要求采用不耦合装药，即药卷未充满整个药室空间，留有一定的空隙。

不耦合系数E=D/d，式中D为钻孔直径43mm，d为药卷直径32mm

E=43/32=1.34，此时D>d，药卷与岩壁在放炮时有一定的时间间隙，衰减了炮轰波引起的空气冲击波压力，缓冲作用于孔壁上的冲量，减少了炮眼周围的粉碎区。不耦合系数越大，即药卷和炮孔之间的空隙越大，缓冲作用时间越长，当增加到一定程度时，作用在孔壁上的冲击波产生的最大压力将小于岩壁的抗冲击能力强度，无法破坏岩体。所以光面爆破时一定注意药卷和钻孔直径相匹配，实践证明E取1.25-1.68较为合适，此处取1.34。

3.2.2 炮眼密集系数的选择

炮眼密集系数K=A/W

A-周边眼间距E

W-周边眼最小抵抗线W

爆破后巷道成型的规整情况与K有关，经验当K取0 . 8～1 . 0 时， 能获得良好的光爆效果。而煤巷中，为取得良好的光爆效果，经过如下数据实验：

A=400，K=1.0，W=400

A=500，K=0.8，W=600

A=600，K=1.8，W=325

得出而A=600，K=0.9，W=650，爆破成型效果最好。根据选定的周边眼间距、最小抵抗线，可以布置炮眼。

3.2.3 合理选择装药

根据光面爆破技术要求，炸药应该选择低密度、低猛度、低爆速的炸药，目前一般选用矿用乳化炸药，药卷规格为Ф32mm×200mm，重200g。

3.2.3 合理确定周边眼装药量

为避免围岩产生裂缝，必须严格控制周边眼的装药量。根据实验，使用化学炸药，当光爆孔直径为35～45mm时，煤巷一般取0.1～0.12 kg/m。

3.2.3 选择合理的装药结构

选择合理的装药结构目的在于使药卷均匀的分布在周边眼内，并缓冲炸药爆炸对围岩的破坏作用。使用普通直径炸药，眼深小于2m时，采用单段空气柱装药结构即能满足要求。

3.2.4 周边眼的起爆时差控制

综合该矿实际，选用1～5段煤矿许用毫秒延期电雷管引爆，FD200L（A）型发爆器起爆。周边眼要采用同段雷管引爆，同时起爆能保证引起的作用力均匀的作用于围岩，使围岩形成统一的贯穿裂缝，对成型规整有益。

3.3 爆破图1表1的设计

4 效果评价

三下开采煤巷掘进中，传统方法爆破掘进时，普遍性的出现超挖现象，材料上平均每米巷道背设半圆木20根，帮部充填煤袋30个；安全上极易破坏顶板稳定，常出现漏冒现象；地表影响上因围岩自身承载能力削弱，路面出现塌陷，房屋墙壁出现裂缝，造成的经济损失不可估量。而改用光面爆破技术后，巷道材料消耗上从原来的背设半圆米改为加垫大头楔，一梁只需要四个，而煤袋平均每米不超过10个；安全上顶板稳定，未出现漏冒现象；地表建筑物和路基破坏程度未进一步恶化。

5 结语

经过该矿煤巷工作面前后使用爆破技术对比，实践证明：光面爆破技术可以在煤巷工作面得到很好的应用，其不仅节约了大量支护材料，同时有利于加强顶板安全管理，另外对三下开采的工作面而言更是降低了地表建筑、路基的破坏程度，取得了可观的经济效益。

参考文献

[1] 东兆星，邵鹏.爆破工程[M].北京：中国建筑工作出版社，2005.

[2] 刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京：冶金工作出版社，1999.