中硬岩巷道中光面爆破技术的应用与效果

摘 要：光面爆破技术是一种新型的爆破方式，它可以精准测量爆破点位置的巷道结构强度，并结合相关技术参数，设置具体爆破方案。所以，采用光面爆破技术的巷道，其爆破效果和施工效果都非常好。中硬岩巷道在掘进过程中，很容易遇到障碍物，所以为顺利完成施工，必须采用光面爆破技术，将硬岩层炸开，清除岩石碎屑，继续掘进。由此可见，光面爆破技术的应用价值很高，不仅能够解决中硬岩巷道掘进施工的困难问题，还能有效降低施工危险系数。基于此，本文将结合中硬岩巷道掘进施工的常见问题，深度解析光面爆破技术在掘进施工中的应用重点和难点。

关键词：中硬岩巷道；中光面；爆破技术；应用与效果；

文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-07-00-02

掘进是开挖巷道的主要手段和方式，在以往巷道挖掘施工中，因为技术力量有限，所以挖掘效果并不好，机械设备只能作用于相对软性、结构强度低的岩石层，很难破坏中硬岩石层。爆破技术的发明和使用，将巷道掘进施工空间进一步加大，无论是软岩巷道，还是中硬岩巷道，光面爆破技术都可以在不损害巷道主体结构的情况下，有计划、有安排的炸开岩石层，帮助施工团队顺利施工。

一、光面爆破技术特性分析

（一）理论概述

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。

（二）光面爆破技术发展历程

1950年，瑞典施工领域首先引用了光面爆破技术，由预裂技术引申而来的光面爆破技术，其施工方法和组织形态大体相同，但是在施工细节上，光面爆破的参数定位、爆破威力测算更为精准、安全。约在1950年发源于瑞典，1952年在加拿大首次应用；预裂爆破由光面爆破演变而来。从整个爆破技术来分，它们均属于光面爆破技术。

二、中硬岩巷道光面爆破技术

由于光面爆破技术在不同中硬岩巷道中的应用方法、参数测定方式不同，为此，本文将结合工程实例，从实地测量出发，分析中硬岩巷道光面爆破技术的相关问题和理论内容。

（一）工程概况

本文选择以泥岩、石灰岩11#的铁矿中硬岩巷道为研究对象，该巷道周围岩层的坚硬石块非常多、且缝隙发育完全，石块碎屑被岩石层积压，其密实度相当高。在含泥层，石块的致密性相对降低，岩石层多以黄铁矿为主。巷道位于地表下3-6米深，断面在掘进过程中已发生破损，但破损现象并不严重。

（二）中硬岩巷道相关计量参数

通过精密测量，得出以下结论：该巷道岩层走向为20°、倾角8°，容量为3231Kg/m3，比重约2262Kg/m3。抗拉强度3.235Mpa，孔隙率4.23%，弹性模量23.23Gpa，变形模量21.54Gpa，单轴抗压强96.45Mpa，泊松比0.235。由上文参数数据可知，该巷道中硬岩层的掘进施工情况并不理想，有中粗细粒砂石组合而成的岩石层密闭性很高，要采用强硬开挖或传统爆破方式，其结构安全性极易受损，造成人员伤亡。为此，光面爆破技术变成了唯一的施工途径，只有在精密测量钻孔、钻眼、岩石层结构强度的基础上，才能顺利完成掘进施工。

（三）技术应用细则

1、掏槽爆破

为不影响主体掘进施工方案，施工者先要进行掏槽爆破施工，根据炮眼的爆破质量，设计掏槽，如果炮眼深度在3m以下，则掏槽深度不得超过2.4m，测算依据是，炮眼和掏槽的深度对应值为74.53%。确定掏槽深度之后，施工者还应槽腔中心部位设置两个与其深度相当的直眼，以与掏槽形成关联性稳定结构，以进一步稳定掏槽结构。在直眼、槽眼处布设雷管，并设计雷管接线，让它们能够同步起爆。

2、装药结构

在中硬岩层中设置特殊的装药结构，一方面可以缓冲爆破产生的多余压力和破坏力，一方面约束挖掘结构的延展能力，防止超挖、欠挖现象的发生。首先，设置在爆破位置结构上方设置水垫层，将炸药药卷放在水垫层上部，在下部设置阻力隔离层，其次，装药过程中，施工人员应将雷管、炸药药卷等爆破要素放在与结构连接紧密的岩石层部位，并采用连续设计，在不同炸药布设位置选择不同药量，大体数量为4-8个；再次，各炮眼应相互连接，并设置防止反向起爆的装置，如装置未设计施工完全，则施工者应延后装药期限，务必在装置设计完成之后，再装填炸药；最后，炸药应进行严格质量审查，在装填前和过程中都要进行妥善保护，如保持炸药外包装干燥、完整，在装药时清除炸药周边的碎石、泥水等。

3、爆破网络设计

光面爆破技术对中硬岩巷道的断面爆破效果良好，在设计爆破网络时，设计者必须根据岩层的结构变化、具体爆破方案、掘进施工计划等内容，设计起爆网络。一般情况下，爆破连网顺序为：掏槽、槽眼、直眼、炮眼、雷管分段。由此可见，在爆破施工过程中，起爆网络起到了引导作用，将爆炸点引入炸药导管，在精密测算的情况下，损毁中硬岩层结构。除确定起爆网络连接顺序之外，起爆者还应保持各网络点的水平位置、方向在统一平台中，不能相互交错。以防止起爆断点。

三、光面爆破技术的应用效果分析

（一）结构参数对比

因为中硬岩巷道在掘进过程中，其结构设计参量的施工准度要求非常高，无论是爆破前还是爆破后，其岩石层走向、密实度和稳定结构都不能被破坏。经过精密测算，光面爆破技术能使巷道成形规整，尺寸达到设计要求，并能精准炸毁需要施工掘进的岩石层。由此可见，光面爆破技术参数设计的合理使用，可以最大限度的减少超挖量、岩石装运量、欠挖量等人工施工任务，并能在最短时间内，缩短施工工期。除能轻松解决“顽固性”障碍岩石层之外，光面爆破技术还能有效降低通风阻力、瓦斯聚集能力，保护施工人员的安全。

表1 实施前后中硬岩的结构数据对比

表2 循环参数实施前后的数据对比

（二）起爆能力传导能力对比

1、施工前

一般情况下，光面爆破技术会采用大直径掏槽炮孔和小直径炮孔方式加深掏槽的直眼深度，其目的在于通过控制参数变化，确定爆破效果的波及范围和影响范围。

2、施工后

中深孔爆破是光面爆破技术的核心施工项目，它不仅可以简化爆破操作的流程，还能最大限度降低雷管在起爆过程中的能量消耗。从起爆能力和传导能量的角度看，中深孔爆破的行动力很强，并能在确定、规划位置内，引燃爆点，以充分发挥炸药的威力。这样一来，不但施工人员可以精确控制孔深，还能通过调节孔径、孔深大小，调节光面爆破技术的应用效果，进而确定中硬岩巷道的掘进计划和方案。

3、效益对比

同样以泥岩、石灰岩11#的铁矿中硬岩巷道为例，预期投资成本为2.14亿元，因为考虑到中硬岩层掘进难度大，需要设置多个辅助工程，所以在预算投资上又追加了32.23万元。引入光面爆破技术之后，受技术优越性能影响，工程掘进速度、施工管理、辅助工程建设成本都大幅度降低了，初步计算，节约投资成本费用为103.23万元。

四、结论

通过上文对中硬岩巷道中光面爆破技术与应用效果内容进行系统分析可知，无论是掘进施工工程，还是校对项目，其爆破原理大体相同，都是采用设爆破点的方式摧毁坚固的岩石层，提高掘进效率。但是，从应用效果上看，光面爆破技术的能动性更强，它能够充分利用数据、工程参数、辅助结构等优势，发挥爆破工作的优选和校准功能，并依照对岩石定向断裂控制爆破原理和方法的研究，创建稳定的支护结构，最大限度提高爆破工程的精度和准度。

参考文献：

[1]张小康.光面爆破技术在软岩巷道掘进中的应用[J].山西焦煤科技，2007，11（11）：111-114

[2]汪学清，单仁亮，黄宝龙.光面爆破技术在破碎的软岩巷道掘进中的应用研究[J].爆破技术的研究和发展，2008，34（03）：112-116