小斷麵煤礦巷道的光麵爆破安全技術措施
(湖北省巴東縣沙壩煤礦有限公司 陳明海)
2012年4月
目 錄
1 前言 3
2光麵爆破的原理 3
3 巷道的施工技術 5
3.1合理選擇巷道形狀 5
3.2精心設計光麵爆破圖表，優化炮眼參數 6
3.3精心鑽眼 7
3.4認真做好放炮工作 12
4成功實現光麵爆破應采取的措施12
參 考 文 獻 14
1 前言
在煤礦生產和建設中，巷道掘進占有十分重要的地位，目前在生產礦井的井巷掘進中，巷道工程量約占掘進總工程量的20%—25%，施工工期占掘進總工期的40%-60%。在技改礦井建設中，巷道工程量約占掘進總工程量的40%—60%，施工工期占掘進總工期的30%-40%。因此加快巷道掘進速度和質量，對於保證煤礦采掘關係正常發展和加快礦井的建設速度有著十分重要的意義。
目前在巷道掘進主要采用鑽眼爆破方法，因此我們縣各煤礦在組織巷道掘進的工作中，都以發展和完善鑽爆法施工技術作為岩和巷掘進技術的主攻方向。光麵爆破是一種控製岩體開挖輪廓的爆破技術，是通過一係列措施對開挖工程周邊部位實行正確的鑽孔和爆破，並使周邊眼最後起爆的爆破技術。巷道圍岩不產生或很少產生炮震裂縫，保持了圍岩完整性，從而增大了圍岩自身的承載能力，這為采用錨噴支護創造了有利的條件。光麵爆破技術和錨噴技術相結合，進一步增強了錨噴支護的作用，特別是在鬆軟岩層中更能顯示這一特點。 在裂隙發育的地層中，避免裂隙擴大和產生新的裂縫，提高了圍岩的穩定性，能基本清除落石傷人02manbetx.com ，為快速施工提供了有利條件。巷道成型規整，極大地減少了掘進超挖數量和出碴工作量，加快了掘進速度，節省了襯砌材料，提高了施工進度。由於巷道成型規整，凹凸很少，除增強巷道本身穩定性外，也減少了巷道的維護量，在有瓦斯的巷道則不易於產生瓦斯局部聚集。
2 光麵爆破的原理
光麵爆破的破岩機理是一個十分複雜的問題，目前仍在探索之中。盡管在理論上還不甚成熟，但在定性03manbetx 方麵已有共識。一般認為，炸藥起爆時，對岩體產生兩種效應;一種是兩炮眼同時起爆，兩炮眼產生壓縮應力相互疊加，彙合形成拉伸應力波，形成貫穿裂隙。二是爆炸氣體膨脹做功所起的作用。光麵爆破是周邊眼同時起爆，各炮眼的衝擊波向其四周作徑向傳播，相鄰炮眼的衝擊相遇，則產生應力波的疊加，並產生切向拉力，拉力的最大值發生在相鄰炮眼中心連線的中點，當岩體的極限抗拉強度小於此拉力時，岩體便被拉裂，在炮眼中心連線上形成裂縫，隨後，爆炸氣的膨脹合裂縫進一步擴展，形成平整的爆裂麵。
在這主要介紹一種以縣安監局行業指導部門探討在沙壩煤礦實驗效果比較成功的一種原理，沿開挖輪廓線布置間距較小的平行炮眼，在這些光麵炮眼中進行藥量較少的不耦合裝藥，然後同時起爆，爆破時沿這些炮眼的中心連線破裂成平整的光麵。
光麵炮眼組同時起爆時，由於起爆器材的起爆時間誤差，不可能在同一時刻爆炸。先起爆的藥包的應力波作用在炮眼周圍產生細微徑向裂隙(圖1-b的A炮眼)。由於B炮眼所起的導向作用，結果沿相鄰兩炮眼連心線的那條徑向裂隙得到優先發育。在爆炸氣體作用下，這條裂隙繼續延伸和擴展，在相鄰兩炮眼的連心線同眼壁相交處產生應力集中，此處拉應力最大。A、B兩炮眼中爆炸氣體的氣楔作用將這些徑向裂隙加以擴展，成為貫通裂隙。
a)孔裝藥情況;(b)先爆炮孔對相鄰炮孔的影響;(c)光麵的形成形成光麵
圖1 光麵爆破時炮眼連心線上破裂麵的形成
3巷道施工
為了成功實現光麵爆破，必須有一套科學的管理方法、必須精心設計、認真操作、管理到位。
3.1 合理選擇巷道形狀
巷道的輪廓線的選擇十分重要，為了便於施工，盡量選擇形狀簡單的巷道形狀。拱形巷道是煤礦中最多的巷道，一般都是全礦的開拓、準備巷道，服務年限長、巷道中管線多、巷道的利用要求高。煤礦常用的拱形巷道形狀有半圓拱形、圓弧拱形、三心圓拱。半圓拱形形狀簡單，拱部成型好，是最佳選擇，在巷道跨度較大時，為了提高巷道的利用，同時為了使巷道斷麵更為合理，宜采用圓弧拱形。在沙壩煤礦的主運輸大巷 2.8X2.5米的圓弧拱巷道、馬河煤礦的下山2.2X2.2米的半圓巷道在進都取得了良好的效果。
3.2精心設計光麵爆破圖表，優化炮眼參數
優化炮眼參數，設計切合實際的光麵爆破參數、編製貫徹好作業01manbetx 。圖2為沙壩煤礦主運輸大巷的光麵爆破圖表。
3.21施工前技術人員應根據施工圖和光麵爆破參數選擇的原則，精心設計合理的光爆圖表，並在施工中及時根據岩性的變化，不斷的修改完善光麵爆破圖表。
3.22光麵爆破圖表中要明確規定炮眼的位置、角度、裝藥量、裝藥結構，聯線方式及起爆序。表1為沙壩煤礦的爆破說明書。
3.23光麵爆破參數的選擇主要是對炮眼布置與裝藥量選擇。
1、掏槽眼
光麵爆破與普通爆破一樣，掏槽是控製巷道進尺的關健一環，在現在煤礦小斷麵巷道爆破中主要采用的是圓柱法直眼掏槽。直眼掏槽不受斷麵的限製，可多台風鑽同時打眼，炮眼質量易掌握，爆破效率高，光麵效果好，但因掏槽眼垂直於工作麵，爆破抵抗線大，往往需要打空心眼做掏槽輔助自由麵，所以掏槽打眼多，用藥多。在實際的巷道掘進過程中要根據岩層情況增減空眼數量（硬岩中取小值，軟岩中取大值），例如銀華礦業公司中吳家坪全岩巷中一般用六棱柱掏槽，而在沙壩煤礦梁山組較硬的黃龍灰岩中增加了三個炮眼，用九棱柱掏槽，以便達到掏槽的效果。
直眼掏槽的眼距要嚴格控製。太大時掏槽比較困難，太小時岩石被擠實，掏槽效果差。直眼掏槽的眼距一般等於破碎圈的直徑，即為 100-150毫米。
2、輔助眼
掏槽眼以外布置輔助眼進行擴槽，擴槽眼的布置主要遵循先從最弱麵進行，逐步擴大岩層的自由麵，靠近掏槽眼的第一、二圈輔助眼的間距為什麼300-350毫米，以外輔助眼一般間距為600-750毫米（硬岩中取小值，軟岩中取大值）。
3、二圈眼（又稱抵抗眼）
輔助眼以外布置二圈眼，二圈眼是確保光爆層厚厚度的重要參數。在鬆軟圍岩中，應從二圈眼開始盡量減少裝藥量。二圈眼的間距略大於抵抗值，一般取550-650毫米。
4、周邊眼
周邊眼一般布置在巷道輪廓線附近。硬岩可以布置在輪廓線以外，與輪廓線外接；軟岩布置在輪廓線以裏，與輪廓線外切。
周邊眼是直接保護圍岩的，因此其參數應嚴格控製。其抵抗線一般為400-500毫米。周邊眼的間距為350-450毫米，與一般規律相反，軟岩取小值，硬
岩取大值，軟岩或裂隙發育處應加空心眼起導向作用，眼距縮為200-300毫米。如圖3所示。
3.3精心鑽眼
鑽出的眼孔要做到平、準、直。巷道方位使用激光指向儀進行導向，控照設計方位、坡度安好定向儀後，要根據指向儀光心定出炮眼的位置。
平：要求周邊眼、二圈眼、掏槽眼要互相平行。幫眼、周邊眼的外插上爬不得超過100毫米，不得向內插和下栽。
準：各炮眼要打在點好的眼位上，上下左右的誤差要控製在20毫米以內。各個炮眼的深度要達到掏槽眼的位置，個別帶有角度的眼，同時也為了減少兩發炮的接頭台階，要備用一根3米的鑽杆，適當加長炮眼，以達到相同位置。
直：要求上述炮眼的方向，特別是周邊眼的方向與巷道方位線的方向平行一致。
打眼應注意事項：
1）、掌握《煤礦安全01manbetx
》、作業01manbetx
相關內容，掌握安全01manbetx
01manbetx
，掌握鑽眼機具結構、性能和使用方法，正確佩戴勞動防護用品，遵守01manbetx
，按作業規程要求作業，特別是要把握好前進的度，打好眼也是提高掘進速度關健的一環，所以打眼的力度要調合適，太慢容易影響進度，太快容易發造型生斷釺傷人。
2）、鑽眼作業前應做好如下檢查：（1）工作麵支護和頂板管理情況；（2）鑽眼機具、供水管路、水壓是否正常，電纜是否有漏電、失爆現象；工作麵是否有瞎炮；工作麵瓦斯是否超限；控頂距是否符合作業規程要求；有無透水、瓦斯突出等異常現象。
3）、鑽眼前要做好下列準備：在坡度較大的上山和平巷打上部眼時，應搭設腳手架或工作台，巷道設置擋板，防止煤、矸滑落傷人，風、水管和電纜吊掛、固定好；需要超前支護的地方，應做好超前支護；清理工作麵浮煤、浮矸，排除積水；
4）、應按爆破說明書規定的炮眼位置、個數布置炮眼。多台風鑽同時打眼，應先劃分區域，定人、定具、定順序打眼，不準交叉作業。在一些經驗比較先進的浙江掘進隊中把打眼看的相當重要，打完炮眼後認真檢查眼位、眼間距、角度、深度。凡是不到位的炮眼都重新打眼，直到打到符合條件為止。打完眼後，必須用高壓風進行掃孔，將岩粉積水排淨後方可裝藥放炮。
5）、鑽進過程中，堅持先打出高質量的導向孔，並插上釺了或炮棍，作為其它各眼的導向，司機應集中精力，注意觀察工作麵和鑽進情況，發現煤、岩片幫、冒頂危險時，應立即停鑽處理；如遇突水征兆，應立即停止鑽眼，不準拔出鑽杆。
6）、風鑽操作應符合下列要求：風鑽司機應站在風鑽一側，兩腳前後錯開，腳踏實地，防止踩空；不準騎在氣腿上打眼；定眼時，領釺人應站在鑽杆一側，將鑽頭放在眼窩上，先低速鑽進20~30毫米後，再全速鑽進；鑽眼時，司機應調整好氣腿高度、角度，推力均勻適度；鑽進時，風鑽、鑽杆下禁止站人；更換眼位、調整氣腳時應停鑽。
7）、有下列情況之一，禁止鑽眼作業：
（1）工作麵風流瓦斯超過1%時；
（2）支護不牢，有倒棚危險，局部片幫來壓及控頂距超過作業規程規定時；
（3）瞎炮未處理時；
（4）局部通風機停止運轉時；
（5）工作麵無風或風筒口距離工作麵超過作業規程規定時；
（6）有瓦斯突出、透水征兆時；
（7）鑽孔與老采空區、舊巷相透時；
（8）溜道上需打眼，卻正在運煤時；
（9）供水管路無水或水壓不正常時；
（10）無防塵設施或防塵設施損壞時；
（11）煤電鑽響聲異常、過熱時。
8）、鑽眼結束後，應將鑽具放在指定位置，放在無淋水地點。
3.4認真做好放炮工作
（１）必須嚴格按照爆破圖表規定的裝藥結構、各炮眼的裝藥量、封泥長度進行裝藥、定炮、聯線。裝藥時要用竹質或木質炮棍將藥輕輕的推入眼內，不得衝撞和搗實，各藥卷必須彼此密實，炮泥要要封至眼口。定眼聯線後要檢查線路有無斷路、短路、接地、經檢查無誤後方可放炮。
（2）起爆順序。掏槽眼為1號，擴槽眼為2號，輔助眼為3號，三圈眼為4、5號，幫眼、底眼為6號。
（3）放炮後的檢查。放炮後要認真檢查有無瞎炮、殘爆。發現有瞎炮、殘爆的炮眼必須嚴格按煤礦安全規程的有關要求，及時進行處理。還要對巷道的斷麵按設計尺寸進行檢查驗收，凡有欠挖部位都要進行處理。
4成功實現光麵爆破應采取的措施
（1）光麵爆破實際上是控製周邊眼爆破。周邊眼的爆破效果直接影響到光麵爆破的效果，周邊眼的爆破是巷道成形的關鍵。因此裝藥定炮眼時周邊眼必須采用瞬發雷管和同極毫秒雷管。
（2）合理的光爆裝藥結構，裝藥結構為徑向空氣間隙不偶合和軸向軟墊層不偶合裝藥。盡可能減少裝藥密度。因為藥量越大，產生的破碎範圍越大，爆生氣體壓力也更大，故在能夠將岩石炸落的前提下，藥量越少越好。一種方法減小炸藥直徑。目前我縣暫無光麵爆破專用這種炸藥，盡量不用這種方法。第二種方法眼中間隔墊襯裝藥，如圖4所示。將藥裝入眼底，再裝一節導管（木質竹管，長度不超60毫米），隻在炮眼口按規程要求進行封泥。這種裝藥操作簡單，效果可靠，在沙壩煤礦普遍采用取得良好的效果。
參考文獻
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