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1、矿山井下巷道掘进光面爆破设计1 工程概况1.1 巷道概述该巷道位于-200米中段50#54#勘探线之间，用于后续新 开工作面、中段运输巷和斜坡道等，巷道断面为1/4三心拱，设 计净宽与净高分别为3.2m和2.9m,断面积8.768m2。巷道支护 选用锚喷支护，喷层厚度50mm，所以巷道实际掘进宽度3.3m， 掘进高度2.95m，断面掘进面积9.17m2。1.2 巷道地质概述依据工程勘探可知，施工段巷道围岩以巨厚层状生物礁灰岩 为主，属于完整性较好、抗压强度较高的硬质岩石。区域岩体局 部存在块状和碎裂结构，岩石碎裂、节理发育，区域稳定性较差。2 爆破参数的确定爆破参数的选取对于光面爆破效果有着直
2、接的重大影响，一 直是光面爆破设计的关键核心所在。一般而言，其参数的选取多 与施工地质条件及断面形状尺寸等相关。此次该巷道掘进施工选 取全断面一次爆破，开挖为拱部弧形布孔开挖，钻眼设备为具备 较大冲击力的 YT-24 气腿式风动凿岩机，配用直径 40mm 的一 字型和梅花型钎头以及长度2.5m的钻杆。此外依据炸药性能及 巷道围岩特征，选取2号岩石乳化炸藥进行爆破施工，药卷规格 为25mmx200mm和32mmx200mm两种类型。具体爆破参数 确定如下所述：2.1炮孔深度（L）与炮孔直径（d） 炮孔深度作为影响爆破掘进效率的重要参数，直接关系着每 班掘进施工循环次数。一般而言，炮孔深度不宜过大
3、，多取巷道 断面高度或宽度的 0.70.85 倍。在此，结合凿岩机使用特性及 巷道实际状况，炮孔深度 L=2.3m。炮孔直径通常由炸药药卷参数及凿岩机特性共同决定，此次 施工选用2号岩石乳化炸药，药卷最大直径为32mm,为提升钻 孔效率、确保装药顺利，炮孔直径取d=40mm为宜。2.2周边孔间距（E）与周边孔密集系数（m）周边孔间距直接关系着爆破后巷道围岩壁面的平整度，依据 炮孔内爆轰气体静压分布规律与巷道轮廓裂隙贯通成型原理，周 边孔间距E可有下式（1）求得：（ 1）式中 为周边孔间距， mm； 为炮孔直径， mm； 为岩石抗 压强度， MPa； 为岩石抗拉强度， MPa； 为泊松比，常数；
4、 为 衰减指数，常数。经计算， E 取值为 450mm。周边孔密集系数一般与巷道围岩松散度相关，取值一般介于0.71之间，当岩石松软时m取值较小，反之较大。本次施工 巷道围岩破碎度不高，因此m取值为0.75。2.3 最小抵抗线（ W） 最小抵抗线即光爆层厚度，其同周边孔间距有着密切联系，两者关系如下式（2）所示：（ 2）式中 W 为最小抵抗线（光爆层厚度）， mm；m 炮孔密集系 数，常数。经计算，最小抵抗线W取值为600mm。2.4 装药密集度装药密度是指光爆眼中单位长度装药量，装药量应当确保充 分崩落光爆层岩体的同时保证相邻两炮眼间裂隙贯通且不对围 岩造成破坏。具体装药量可依据下述经验公式
5、（3）求得：（ 3）式中q光为装药密度，kg/m； r0为炮眼半径，m； E周边孔 间距，m； f为岩石坚固系数，常数；D为炸药爆轰速度，Km/s。经过计算，装药密集度 q 光取值为 0.22。2.5 装药不耦合系数为降低爆破冲击对孔壁的损坏，选用不耦合装药，以确保爆 轰气体具备一个膨胀过程，从而降低爆炸载荷的破坏效果。依据 施工现场地质条件、钻孔直径以及爆破炸药，选用 32mm 炸药卷 进行周边孔爆破，不耦合系数可通过下式（4）求得：（4）式中K为装药不耦合系数，常数；db为炮孔直径，mm； de 为药卷直径， mm。经计算，不耦合系数 K 取值为 1.252.6 掏槽形式2.6.1 实验比
6、较掏槽形作为影响爆破质量的重要因素之一，是决定单次循环 炮孔利用率的关键所在。在具体掏槽形式的选择上必须充分考虑 地质条件、施工条件、经济效益等诸多因素。在此结合该巷道具 体情况，提出复合掏槽与螺旋掏槽两种掏槽形式，并对其进行比 选。依据所设计掏槽布置方案，对其进行 6次爆破实验，实验结 果如下表 1所示：2.6.2 实验分析通过实验可知，复合掏槽爆破后巷道壁面呈现不规则现象， 局部存在残余孔，爆破后大块出现率较高，超欠挖量未达到指标， 且炮孔利用率偏低，炸药消耗大，循环用时较长。除此之外，复 合掏槽要求炮孔深度必须一致，掏槽孔落于同一平面，这使得施 工难度大幅提升。而采用循环掏槽进行施工，断
7、面爆破后壁面规 则，平整度高，爆破后块度适中，超欠挖量达标，符合设计标准。 与此同时，螺旋掏槽法循环用时、炮孔利用率、炸药消耗等参数 均优于复合掏槽法。此外，螺旋掏槽施工工艺简洁，工人易掌握， 炮眼凿挖质量有保障。有鉴于此，在不稳固岩层巷道掘进施工中， 掏槽形式选用螺旋掏槽，具备优良的爆破效果，本次施工应选择 螺旋掏槽进行炮孔布设。综上所述，选择螺旋掏槽进行炮孔布设，爆破最优参数如下 表 2 所示：3 爆破施工效果分析该巷道经过三十天施工，完成巷道掘进量135m，各炮眼利 用率均在85%以上，个别炮眼利用率甚至可达 93%以上。整个巷 道围岩虽为不够稳固岩层，破碎性较高，但巷道爆破后成型质量 优良，超挖量不超过100mm，不存在欠挖现象。由此爆破施工效果可知，全断面一次光面爆破在不稳固岩体 巷道掘进中具备优良的应用功效：有效的光面爆破不仅能够大幅 降低巷道掘进超挖量，确保爆破后巷道岩壁光滑平整，还能够显 著降低对巷道围岩的扰动破坏，增强巷道的完整稳定，降低巷道 岩块（松石）掉落与冒顶、片帮的风险，提升巷道施工安全性。 除此之外，将光面爆破技术应用在不稳固岩体巷道掘进施工中还 可减少锚网支护等安全措施，大幅提升掘进施工工效，减少炸药 消耗，降低施工成本，从而实现矿山经济效益与社会效益的双赢。
