软岩巷道光面爆破技术的研究与应用

【摘要】煤矿开采施工技术属于密集型产业，对施工技术要求较高。本文分析了软岩巷道的破坏原因、光面爆破的应用技术，这是煤矿施工作业常用的施工技术。

【关键词】软岩巷道；光面爆破；内因；爆破技术；评价

中图分类号：TL372文献标识码： A

一、前言

当前，传统的煤矿施工技术已经远远落后于时展的脚步，不能满足当前煤矿企业的发展需要。尤其是软岩巷道的施工中，更是对施工爆破技术提出了更高的要求。

二、软岩巷道变形破坏内因分析

某煤矿 1610 工作面回风顺槽东西向条带布置，该顺槽北为 1608 工作面实体煤，南为未开采的 1610工作面实体煤。通过对软岩巷道进行分析，如下：

通过对巷道围岩中所含有的岩石的物理化学特性进行分析，判定围岩的矿物成分、微观结构和水文性质等，以此来分析巷道围岩是否具有软弱性，以及其破坏的内在因素。

1、巷道围岩矿物成分。1610 工作面回风巷围岩属于吸水膨胀型软岩，巷道掘进以及开采时，在采掘工程中环境中的水源（水雾、滴漏水、水汽）会造成巷道围岩产生吸水膨胀变形，减低围岩强度，破坏巷道围岩稳定。因此，对于该矿 6中煤层的回采巷道，在巷道掘进时，要及时喷射混凝土，隔离围岩与空气，阻止围岩吸水膨胀。

2、巷道围岩微观结构。软岩巷道的稳定，也与围岩的微观结构密切相关，微观结构较明显较复杂的围岩，其稳定性较弱。将 1610 运输巷顶板岩样进行电镜微观结构扫描分析，扫描结果分析：岩样内部存在着明显的裂隙，受各种影响显着，试件中的粘土矿物多以聚集存在，各聚集体之间存在较大空隙，空隙间有微裂纹贯通，成为了水及其他流体流通的通道。

3、巷道围岩水理性质。为了研究水对软岩的微观破坏机制，在巷道顶板中采集了具有代表性的泥质粉砂岩，对其在不同含水率条件下进行了试验研究。通过分析不同含水率条件下的扫描结果可知：试件中的矿物颗粒胶结程度较差，连接不牢固，坚硬矿物颗粒之间存在较大孔隙；随着试件含水率的增加，试件膨胀变形量急剧增大。由于 1610 工作面回风顺槽围岩中粘土矿物含量较高，特别是膨胀型的蒙脱石和伊利石 / 蒙脱石混合石的含量较高，吸水后巷道围岩容易发生膨胀变形，导致巷道围岩失稳。

三、光面爆破的应用

1、煤矿掘进中深孔光面爆破参数分析

光面爆破技术在煤矿掘进中有重大的意义，是煤矿生产准备工作的重点内容，为了保障该技术在应用过程中发挥最大的效益，施工人员在掌握扎实的操作能力的同时，还应该抱有高度的安全责任意识。笔者结合多年工作经验，对煤矿掘进中深孔光面爆破各参数进行了简要分析。

（1）炮眼密集系数和周边炮眼间距的确定

炮眼密集度对爆破效果有直接影响，施工人员在炮眼排布（布置）过程中必须高度重视炮眼之间距离的安排，炮眼之间的距离远近状况就是炮眼密集度（K）。通常情况下，煤矿掘进中炮眼密集度不小于 0.8m，不超过 1.0m，但是，受实际爆破状况的影响，施工人员可以结合实际需求稍做变动。煤矿掘进中深孔光面爆破的应用过程中，人们采取科学的分析方法，得出结论，炮眼密度系数可稍做调整，密度系数与巷道跨度成反比，当巷道跨度增大时，炮眼密度也可以随之减小，曲半径此时随之扩大，此时，岩层所承受的破坏力就会随之减小。如果巷道的跨度和曲半径相对较小，可以选取较大的炮眼密集值，结合实际情况炮眼密集系数可以增加到 1.2。炮眼密集系数得到准确确定后，施工人员还应该确定准确的周边炮眼间距。周边炮眼间距需同时考虑炮眼的半径、岩石的抗压强度、侧部压力系数以及应力波的衰减指数等因素。

（2）装药结构的确定

结合中深孔光面爆破技术的应用原理，施工人员还应该对装药结构进行准确确定。在确定装药参数时，施工人员需要考虑以下因素：第一，保障围岩的完整性，施工人员应该采取措施，增强岩石的抗压能力，减少作用力对岩石产生的破坏；第二，为了保障爆破效果，施工人员还应该确保炮眼引爆后，保障岩壁做出所受的拉力比岩石最大的抗压能力强；第三，如果爆破过程中需要采用反向填充炸药的方式，施工人员必须在爆破孔内填充水泡泥，对孔口进行封口处理。总之，装药结构的确定对爆破效果有直接影响，施工人员必须高度重视装药结构中各参数的安排。

（3）炮眼深度和秒毫延期间隔时间的选择

为了提升中深孔爆破技术在煤矿掘进中的应用效果，施工人员还应该选择合适的炮眼深度和延期间隔时间。炮眼深度受多种因素的影响，其中岩层属性、巷道断面大小、重复作业形式以及凿岩机的选型对其有直接影响，其中重复作业形式以及设备的基本条件对其影响最大。凿岩机作业时，施工人员应该有效控制炮眼钻的深度，钻岩速度与炮眼钻的深度成反比。另外，施工人员还应该综合考虑施工环境对炮眼深度和秒毫延期间隔时间的影响，秒毫延期实践应该有严格的控制，通常情况下总的延期时间在 130秒左右，雷管延期时间控制在 30 毫秒左右。

2、采用中深孔光面爆破作业方式的注意事项

为了提高煤矿掘进中深孔光面爆破的应用效率，施工还应该高度重视中深孔光面爆破作业方式的注意事项：第一，企业要加强对中深孔光面爆破技术的应用管理措施，班组间应该协调作业，为施工循环作业提供保障；第二，迎头使用的钻打眼有严格要求，通常以两部钻打眼为最佳选择，炮眼的角度、位置、间距以及深度等有严格的控制；第三，高度重视炮眼的封孔工作，施工人员应该严格按照国定进行施工，封孔强度必须满足要求；第四，喷浆工作必须符合标准，通常情况下，喷浆位置要与迎头保持 10m 左右距离的巷道内进行。

四、光面爆破评价

光面爆破经过多次反复试验，基本达到预期效果。巷道成型质量提高，巷道轮廓比较平整，超挖欠挖现象减小，顶板几乎无浮石。岩壁上半孔分布比较多，半孔率可达 91%以上。掏槽眼进尺达到 3.2m，周边眼达到 3.0m，平均进尺可达 3.0m，炮眼利用率 93.5%，炸药单耗 1.63kg/m。岩渣粒度控制在 30cm 以内，渣堆比较集中不需要进行二次放炮处理，便于铲装。巷道掘进后未采取任何支护措施，对巷道围岩进行 5 个月位移监测，位移累计值均小于 10mm，监测数据未出现急剧异常变化和偏帮冒顶等现象。

光面爆破平巷成型比较好，很好实现爆破对围岩的弱扰动，从而维持围岩自身强度和稳定性，改善施工作业安全条件，提高工程质量，加快了循环进尺，工料成本可降 5%以上。掘进台班效率提高，工人劳动强度随之也大大减轻。巷道掘进施工工序基本能达到一个班一个循环；作业环境也大大改善，降低粉尘的吸入和噪音的损害，有益于工人的身心健康；对于大断面巷道掘进采用 7655 凿岩施工，操作困难，个别顶眼不易施工难控制质量，还要搭操作平台，在平台上凿岩作业，炮孔易移动跑偏。凿岩台车凿岩能保证炮孔的平、直、齐、准，这样才能保证光面爆破的质量。

五、结束语

综上所述，在对软岩巷道的施工中，光面爆破技术是最为有效的方法，提高了施工作业效率，降低了成本，而且安全易操作，适合推广使用。

参考文献

［1］刘峰吉等.巷道整改中光面爆破参数的优化及应用［.J］.现代矿业.2013.3（15）：92-93

［2］潘明亮等.大断面隧道光面爆破技术的改进与应用［.J］.有色金属（矿山部分）.2013.2（20）：70-73

［3］王春晖.中深孔光面爆破在煤矿掘进中应用的分析[J].内蒙古煤炭经济，2013，52（15）：63

［4］陈响.浅析煤矿岩巷掘进的中深孔光面爆破技术[J].科技与企业，2011，26（5）；17