(整理)光面爆破技术

光面爆破技术

一、围岩分类：

（一）普氏岩石分类（坚硬程度）

普氏岩石坚固性系数f为岩石的单向抗压强度除以100所得之商。

（二）锚喷围岩分类（稳定性分类）

注：1.描述岩层时，将岩层分为完整、层状、块状、破碎四种。

（1）完整岩层：层理和节理裂隙间距大于1.5m。

（2）层状岩层：层与层间距小于1.5m。

（3）块状岩层：节理裂隙间距小于1.5m，大于0.3m。

（4）破碎岩层：节理裂隙间距小于0.3m。

2.当地下水影响围岩稳定时，应考虑适当降级。

3.Rb为岩石的饱和抗压强度。

不同岩石各种炮眼光爆参数

为搞好质量标准化，抓好巷道的成型质量。因此在这里简要介绍一下光面爆破的一些基本知识。分以下几方面：

一、什么是光面爆破？光爆的主要指标有哪些？

二、光爆的机理是什么

三、光爆参数怎样选择

四、光爆施工应注意哪些事项

一、什么是光面爆破

1.概念

《煤矿安全规程》第44条规定，采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。我们要求无论是什么巷道，煤巷也必须实行光爆。光面爆破（简称光爆）是合理选择爆破参数的一种控制爆破技术。它是通过合理选择爆破参数，使爆破后的巷道成形规整，减少超挖和欠挖，岩壁无明显的爆震龟裂，最大限度地保持围岩的自身强度和整体性，提高了围岩的稳定性和自承能力。

我们所说的光爆方法主要指周边眼后裂法，又称修边法。修边爆破法：与普通爆破相似。先掏槽，再由里向外一圈一圈地爆破，周边眼的光爆炮孔安排在最后起爆，通过合理选择爆破参数，轻轻地将周边岩石沿轮廓线切割下来。

该法打眼少，光爆效果好。普遍采用。

2.光爆的标准

原煤炭工业部《光爆锚喷试行规程》中对光爆规定了以下三项指标：眼痕率不小于50%；超挖尺寸不大于150mm，欠挖尺寸不超过质量标准要求；岩面上不留有明显（肉眼观察）的炮震裂隙。

3. 什么是眼痕率？怎样才算一个眼痕？

眼痕率是指光爆后，周边眼留有半边炮眼痕的长度（或总个数）与周边眼的总长度（或总个数）的百分比。（不包括底眼）

当炮眼眼痕累计长度大于炮眼长度的70%时，才算一个眼痕。

4.光爆的优点

（1）光爆成形规整，消除了围岩凸凹处的应力集中，最大限度地保持了围岩自身强度，从而增强了围岩自承能力，为锚喷支护提供了基础。

（2）光爆大大减少了掘进超挖量，因此可减少材料消耗，从而降低了成本，加快了掘进速度。

（3）光爆可有效地减少岩面的危岩，使井巷围岩较为稳定，有利于施工和安全。同时也减少了井巷的维修量，降低了井巷的失修率。

（4）光爆消除了围岩的凸凹不平，从而减少了通风阻力和瓦斯聚集，有利于安全。

二、光爆的机理

理解要点：光爆是如何将光爆层的岩石沿着周边眼连线完整地切割下来的。

光爆机理：当两炮眼同时起爆后，两眼产生的压缩应力波将在两孔中间相遇，两压缩波波峰相互叠加，汇合形成拉伸变形波，产生拉应力，从而使炮孔间形成贯通裂缝，崩落光面层岩体，达到光爆效果。适当选择周边眼间距和装药量，爆破后，在爆生冲击压缩应力作用下，沿周边眼连线产生了贯穿裂隙。同时，爆生冲击应力波传到自由面上，反射成拉伸应力，将光爆层的岩石由自由面向周边眼连线方向一层层地拉坏，形成拉断裂隙。当周边眼抵抗值选择适当，周边眼连线上的贯穿裂隙刚刚形成，正好与光爆层上的拉断裂隙贯通。与此同时，在爆生气体膨胀作用下，将光爆层的岩石眼周边眼连线规整的切割下来。

三、光爆参数的选择

1.光爆炸药

井工煤矿使用的炸药都是安全炸药。有铵梯炸药、硝铵炸药、水胶炸药、乳化炸药。目前推广使用的是乳化炸药。

乳化炸药爆破威力高，安全性能好，适应于低瓦斯、高瓦斯和有瓦斯、煤尘突出危险矿井的巷道爆破。

2. 炸药为什么“吃硬不吃软”？

因为炸药爆炸时，在脆性硬岩中爆生的冲击波和爆轰波传播速度快，形成的冲击破坏作用大；而在韧性软岩中爆生的冲击波和爆轰波的传播速度慢，形成的冲击破坏作用小。这就是我们常说的“脆性硬岩不吃药，韧性软岩吃药多”和“炸药吃硬不吃软”的原因。

3.电雷管

分为瞬发电雷管、秒延期电雷管、毫秒延期电雷管。

瞬发电雷管：通电后立即起爆的电雷管。

毫秒延期电雷管（又称毫秒雷管）：通电后在25~2000ms内爆炸的电雷管。

秒延期电雷管：通电后在1~10秒内爆炸的电雷管。

一般使用毫秒延期电雷管，共分为20段。巷道掘进使用前五段，因为前五段的总延期时间控制在130ms以内，即在瓦斯尚未泄出时，爆炸已经完成。因此，不会引起瓦斯或煤尘爆炸事故。

4.光爆参数

光爆参数的选择主要是对炮眼布置与装药量的选择。

（1）掏槽眼

掏槽方式：直眼掏槽、斜眼掏槽、混合掏槽

光爆宜采用直眼掏槽，直眼掏槽不受断面限制，易掌握眼底位置，迎头齐。需打空眼。掏槽眼眼距控制在100-250mm（硬岩取小值，软岩取大值）。装药系数为60%-75% （软岩取小值，硬岩取大值）。（2）辅助眼（又称扩槽眼）

炮眼个数为4-6个（软岩取小值，硬岩取大值），间距一般为200-350mm (硬岩取小值，软岩取大值），大约是掏槽眼距的2倍。装药系数50%-60% （软岩取小值，硬岩取大值）。

（3）三圈眼

若巷道断面较大，如双轨巷道，可以在辅助眼以外布置三圈眼。炮眼间距一般为650-800mm，装药系数40%-55%。

（4）二圈眼（又称抵抗眼）

二圈眼参数选择应引起重视，它要确保光爆层的厚度。装药量一般为周边眼的3倍，其每米装药量为250-600g（软岩取小值，硬岩取大值），其抵抗值为500-600mm （硬岩取小值，软岩取大值），炮眼间距略大于抵抗值，一般为550-650mm （硬岩取小值，软岩取大值）。

（5）周边眼

周边眼直接保护围岩，其参数应严加控制。其抵抗值一般为400-500mm（硬岩取小值，软岩取大值），炮眼间距一般为350-450mm （与一般规律相反，软岩取小值，硬岩取大值）。

在软岩和裂隙发育处，应减小炮眼间距或加空眼。

装药量：软岩50-100g/m,中硬岩100-150g，硬岩150-250g。

（6）光爆炮眼密集系数M

贯穿裂隙与拉断裂隙同时形成是实现光爆的关键。要想同时形成，周边眼间距E与周边眼抵抗值W必须有一个适当的比值，这个比值叫做光爆炮眼密集系数M。软岩可取0.6-0.7；硬岩可取0.8-1.0。

M=E/W

如果M选择不当，将导致巷道超、欠挖，到不到光爆效果。因此，需要合理选择E和W值。

（7）光爆装药与炮眼布置原则

光爆装药看岩石，重掏心、轻扒皮，由里向外依次减，二圈周边三比一；炮眼布置有诀窍，中间周边要加密，掏槽辅助最重要，“槽一辅二”近距离。

5.装药结构

（1）正向装药：所有炸药与雷管的聚能穴都指向炮眼底。

（2）反向装药：所有炸药与雷管的聚能穴都指向炮眼口。

反向装药要比正向装药爆破效果好。但是《煤矿安全规程》第322条规定：高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域的采掘工作面采用毫秒爆破时，若采用反向起爆，必须制定安全技术措施。现在一般要求正向装药。

（3）细药卷不偶合装药结构

一般炮眼直径42mm，药卷直径32mm，不偶合系数为1.31。若减小药卷直径，不偶合系数增大，周边眼留下半边眼痕就越多，光爆效

果越好。所以，我们推广使用小炸药。

（4）空气柱装药结构

空气柱装药分为眼底集中空气柱装药和分节空气柱装药。

A、眼底集中空气柱装药是现将药卷装入眼底，再装入小块炮泥，最后在眼口用长度不小于300mm的炮泥塞紧。结构简单，爆破效果较好，浅孔爆破普遍采用。

B、分节空气柱装药是在眼底和眼中分两节或两节以上装药。光爆效果好，一般中深孔和深孔爆破采用。炸药之间用导爆索引爆。

四、光爆施工注意事项

1.编制爆破图表

炮眼布置三面投影图和爆破说明书。

2.光爆打眼要领

（1）打眼要掌握“准、平、直、齐”四要点。即点眼要准，掌钎要平，炮眼要直，眼底要落在一个垂直面上。

“准”就是要按巷道中腰线，画出巷道轮廓线，按照炮眼布置图标出炮眼位置。

“平、直、齐”就是要求打眼前量好钎长，做好标记。

打眼时，先按巷道中线和坡度打好第一个炮眼，插入炮杆作为打其它炮眼的标准。点眼人要为打眼人掌握好打眼方向（一部钻两个人）。（2）打眼要领口诀

看线画圈标眼位，定人定钻定眼位；点眼准，钻平直，眼底落面一般齐。

影响掘进速度的主要因素：爆破参数的确定（炮眼深度、直径、数目）、装岩工作、支护工作

一、爆破参数

1.炮眼深度：主要根据岩石性质、巷道断面大小，循环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。单从爆破理论分析，采用深孔爆破（大于

2.5m）最为合理，但我们大多采用浅孔多循环方式，主要是因为原有的手持式凿岩机钻速低，眼深增加时钻速明显下降，而且采用的装岩机能力也不高，工作面采用的支护手段也有限。在这种情况下，如果采用中深孔爆破，虽然爆破合理了，并且减少了爆破辅助作业时间，但是钻眼时间将增加过多，而且工作面临时支护也发生困难。

随着新设备的应用，钻速提高，装岩能力提高，新支护手段的推广，在同一个时间内可以完成更多的工作，通过测试对比，钻速与眼深的关系曲线在2.0m左右变化不大，因此将炮眼深度从浅孔增大到中深孔势在必行。并且凿岩台车的应用，使钻深孔的能力大大提高。如果仍采用浅孔多循环，则设备能力不但不能发挥，反而辅助作业时间增加。当设备条件和循环时间已定，炮眼深度仍不是一个固定值，还应当随着工人技术水平的不断改进和熟练，在地质条件和循环时间不变的条件下，不断地加深炮眼，待炮眼达到一定深度后，及时地调整

循环时间，增加循环次数，才能不断地提高掘进速度、提高效率，使炮眼深度达到或接近最优值。

2.炮眼直径：多根据药卷直径确定，一般以炮眼直径比药卷直径大于4mm为宜。炮眼过小，不利于装填药卷；炮眼过大，会降低爆破效果和钻眼速度。

3.炮眼数目：炮眼数目得多少直接影响着钻眼工作量、爆破岩石的块度、巷道的形状等。多根据岩石性质、巷道断面的大小、炸药威力，通过实验来确定合适的炮眼数目。也可通过单位炸药消耗量估算。

N=qsmη/ap

式中N—炮眼数目；q—单位炸药消耗量，Kg/m3；（断面10平方，硬度系数4-6，一般取1.9）；S—巷道掘进断面积，m2；

m—每个药卷长度，m；η—炮眼利用率；a—装药满度系数，即装药长度与炮眼长度之比，一般取0.5-0.7；p—每个药卷的重量，Kg。

二、工作面炮眼布置

包括掏槽方式的选择与布置，辅助眼及底眼布置。底眼爆破较为困难，有积水容易造成瞎炮。一般底眼间距400-700mm，抛渣爆破时，采用较小的间距；底眼眼口应比巷道底板高出150-200mm，但其眼底应低于地板100-200mm，抛渣爆破还应将炮眼深度加深200mm左右。底眼装药量一般介于掏槽眼和辅助眼之间，装药满度系数为0.5-0.7。抛渣爆破时，每个炮眼增加1—2个药卷。

三、装岩工作

巷道施工中，装岩工作是最繁重、最费时的工序，一般情况下它

约占35-50%，因此做好装岩工作，对提高效率、加快掘进速度、改善劳动条件及降低成本关系密切。装岩工作包括工作面装岩和调车运输两项工作，这两项工作必须做到配合适当、协调一致，操作熟练，机械故障少才能取得好的效果。装岩设备一般是相对固定的，尽量做到连续装载，一是可采用错车场调车（固定错车场和活动错车场），注意的是尽量缩短装岩工作面与错车场的距离，减少调车时间。二是使用转载设备装岩，装岩时，转载机下可以由电机车推入一组空车，采用反复调车的方法，增加连续装车的数目，变装岩机间歇作业为连续作业。第三是利用梭式矿车装岩，这样转载与矿车合为一体，工时利用率提高，实现了装、转、运、卸机械化作业线。

另外还需加强装岩调车的组织管理工作：一是提高装岩机司机操作技术，加强作业线的维修保养，以保证装岩熟练，减少故障。二是严格执行工种岗位责任制，保证各工种密切配合，工序衔接迅速。三是保证轨道质量，加强经常维护，提高行车速度，减少落道事故。四是加强调度，及时供应车皮。

四、支护工作

巷道施工包括掘进和支护，只有正确而又及时地予以支护，掘进工作才能正常进行，永久支护一般工作量大，质量要求高，有时因巷道围岩稳定性差等原因为保证安全还需要进行临时支护，由施工单位自行选定，必须在施工中随着条件的变化及时调整，提前预知，在遇水膨胀的地层中施工，疏排水必须妥善安排；对松散破碎带施工前做好充分准备，采取有效措施，迅速通过，稍一拖延就可能造成冒顶事

故。对地应力较大的地区，可考虑释放应力等等。

巷道施工方法及施工队的组织管理：

巷道施工分为：一次成巷和分次成巷。一次成巷就是把巷道施工中的掘进、支护、水沟等三个分部工程视为一个整体，有机的联系起来，在一定距离内按质量及标准要求，互相配合，前后连贯地最大限度地同时施工，一次做成巷道，不留收尾工程，而分次成巷是先以小断面掘进，过一定时间后再刷大，并进行永久支护。

一次成巷具有：（1）成巷速度快，全断面一次施工，简化了施工工序，施工空间大，有利于发展施工机械的效率。（2）节约材料，工程成本低。一次成巷临时支护的距离一般小于40m，材料用量少，复用率高，临时支护时间短；炸药、雷管消耗量也少。（3）施工作业安全，工程质量高。一次成巷围岩暴露时间短，风化、变形和破碎较轻，永久支护时作业安全，容易保证工程质量。（4）施工计划管理可靠，井巷收尾工程量少，施工进度统计数字可靠，有利于计划管理。

一次成巷有三种掘支作业方式，即掘支平行作业、单行作业和交替作业。交替作业就是在两个距离较近工作面，将掘进队分掘进、支护两个专业小组，当甲工作面掘进时，乙工作面进行支护；甲工作面转为支护时，乙工作面同时转为掘进，掘、支轮流交替进行。有利于提高工人熟练程度，设备利用率高，掘、支工序互不干扰。但调配要求严格，经常平衡两个工作面的工作量。

三种作业方式中，以平行作业独头施工速度最快。在断面大于8平方，围岩较稳定时比较适宜。单行作业和交替作业比平行作业低

30-40%。

在施工管理中，要坚持正规循环作业，保证有节奏地周而复始地进行生产，要求编制好循环图表，选择合理的循环参数，安排好施工工序，最大限度地实行交叉平行作业，确保各工序的互相衔接和配合，充分利用工时，图表的任务就是用图表的形式，在时间上、空间上规定人员、设备的工作岗位和工作量，并明确各工序间的协作和衔接关系等。

掘进循环的总时间包括交接班时间，装岩时间，钻眼时间，装药、连线时间，放炮通风时间。确定时要根据每个工序的工种进行实地测量，在大量数据的基础上，求得各工序的平均时间。对各工序的时间应经常进行分析，特别是大于定额所需时间时，要找出原因，并在工作中设法改进。执行过程中应使每个人明确自己的岗位和协同关系，明确循环图表的各个环节。执行初期，应抓循环图表的熟练执行工作，特别是各工序所需时间，各工序的协调关系，有时甚至降低循环进度，使每个工作人员确保按图表执行。编制时可使打眼与喷砼平行，装岩与拌料、打眼平行，打眼与钉临时道平行，前方打眼与后部永久锚索支护平行等等。

概念：

1.最小抵抗线：装药重心到自由面的最短距离。