浅析巷道光面爆破技术研究与应用
作者：刘胜军
【摘要】：在我国的坚硬岩层的施工过程中，要进行爆破开挖的工作。针对传统的爆破对围岩的破坏较大，光面爆破技术克服了破坏性大的缺点，有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的破坏，巩固了围岩的稳定性和自承力。本文结合实际案例，进行阐述巷道光面爆破技术的有效应用，提高巷道的掘进速度和工程完工质量。
【关键词】：巷道、光面爆破、岩石
一、光面爆破的基本概念
光面爆破技术，是一项新型爆破技术，是通过计算爆破参数，选择合理的施工方案，在炮眼位置、装药量的测定控制以及分不同的结构进行装药等手段，分区分段进行微差爆破，使巷道断面的形状和尺寸光滑、并不损坏岩帮，符合设计断面的轮廓要求，是支撑新奥法原理的重要技术之一，是一种控制爆破技术。
二、光面爆破的优越性
光面爆破最显著的特点就是对围岩的创伤面积小，破坏程度轻，爆破裂缝痕迹隐蔽甚至不产生，巷道成型规整，有利地减少巷道支护的维修量，对围岩的抗拉平衡能力和对巷道轮廓以外的围岩免受破坏，最大范围地保留下围岩的自身结构的完整和自身承载强度，减少或控制施工过程的超挖和欠挖，减弱地应力的过于集中，降低材料的回填量，节省了生产成本，加快了施工进度和安全施工的保障，提高巷道掘进的整体效益。
三、光面爆破技术的主要方法。
光面爆破技术主要分为三种方法，一种是轮廓线光爆法，其原理是沿着轮廓线按点紧密地安装空的周边眼，在相邻的炮眼安装炸药，其爆炸力是通过岩石的断裂缝隙，沿周边眼传递到下一个装有炸药的周边眼进行爆破，爆炸过程如同撕剪缝线的原理；一种是修边光爆法，这种方法在我国的煤矿广为采用。其原理是用预留光面层，并且装置缓冲炸药的周边眼，在其他炮眼爆破后再引爆的方法；还有就是裂缝光爆法，其原理较雷同修边光爆法，只是周边眼装药量很少。
四、巷道光面爆破技术要领分析及应用
光面爆破的技术是被现代施工认可的破岩机理技术。在钻爆点的周边，间距布有许多的炮眼相邻，一个炮眼起爆，则会向四周的炮眼发出冲击波，引起连续起爆，爆破产生的应力不断叠加，切向拉力沿着相邻炮眼中心线的中点拉开，岩体就会被拉裂成一条裂缝，随后，不断扩展，岩石崩落，最终岩体形成平整的爆裂面。
1、光面爆破的方案制定。
在各项工程施工前，对巷道的光面爆破情况进行调查。对现场进行试验爆破。分析巷道的具体情况，选择最适用的爆破方法，正确合理地布置炮孔的安装，控制其开挖轮廓，对光面爆破技术参数进行有效地优化调整，以确保爆破工作的顺利进行。比如：在我国的煤矿井巷施工过程，90%都采用修面爆破法；而在中国六冶三门峡矿段村-雷沟铝土矿项目巷道施工中，经过试验及方法比对，选择全断面光面爆破一次成型法。
2、光面爆破技术参数的确定。
合理的爆破参数是爆破工作的重点内容，是巷道开掘工作确保光面关键。参数的选择主要是与岩石所在的地质状况有关，同时也与巷道开挖地点的岩层断面的形状、大小、炸药的品种与性能等条件相关。
（1）、综合考虑岩石的性质、施工机具、爆破器材、炸药类别等，为炮眼深度的选择做好准备。第一，合理的钻眼深度应与钻眼速度相匹配，与钻眼机具相适应；针对不同的作业环境与施工设备，选择炮眼深度。比如：在中国六冶三门峡矿段村-雷沟铝土矿项目的平巷开拓建设中，对三级、四级围岩条件下，最佳循环进尺为2.5～2.8米之间，炮眼深度为3.0～3.3米为宜；对于普通的气腿式凿岩机，一般炮眼
深度控制在2.5米以内；第二，钻眼深度与循环作业方式有关，要保证每班完成一个轮回的完整循环，避免中途断班，同时，配合锚网喷支护作业方式，争取一班多循环或中深孔爆破一班一个循环。在巷道拐弯处，必须要进行一次光面爆破，使拐角能够与周边眼形成起行，满足支护要求。第三、巷道断面的大小、巷道迎头岩性等其他因素，也对炮眼深度的选择有着不小的影响。比如：断面过小的辅助硐室，围岩对爆破器材的要求偏高，牵制太大，岩石在爆破时不易被抛出，整个围岩的损伤程度也较大，因此，采用中深孔爆破方式进行爆破不太适合，正确的方式是用小炮掘进的特殊方式进行爆破。还有“双传爆线”形式，通常用于较破碎的围岩的施工处理。
（2）、不耦合系数，也是光爆参数中较重要的因素。它的选取原则是以岩石的抗压强度为基准，低于它抗压强度，则可以在孔壁上施压，否则，就要按照一定的公式计算，来推定不耦合系数的大小，一般值取在1.5～2.5之间。
（3）开挖槽眼。
掏槽在光面爆破施工中非常关键，根据不同的岩石构造和施工要求选择掏槽方式的不同，它分成直眼掏槽、斜眼掏槽和混合掏槽等几种方式。针对不同的掏槽方式，对眼距的要求要严格控制。与多台钻机和机械化作业相结合的直眼掏槽，眼距太大不能实现掏槽，太小又受到岩的夹制，爆破效果不理想；用途较广的斜眼掏槽，炮眼的设置较少，单位耗药量小，炮眼的倾角精度与位置对掏槽的效果影响不大，但对钻眼方向的技术要求较好，难以掌握钻眼倾角。斜眼掏槽所钻研（眼）的炮眼深度对巷道断面有限制，爆破力强，但对巷道内的设备及岩壁损坏大；而直眼掏槽对炮眼深度则没有限制。实行深孔爆破，对巷道内的设备及岩壁的破坏性较小。
（4）、炮眼之间的间距，要综合考虑爆炸时，所产生的应力波，贯通裂缝在爆炸生气体中的作用，计算光爆周边眼间距与最小抵抗线的关系。公式为：炮眼密集系数=周边眼间距/最小抵抗线，一般炮眼密集系数在0.6～1.0之间，硬岩情况，取大值，软岩情况，取小值。
（5）、起爆时差的控制。在周边眼的布置方面，根据不同的岩石情况，合理有序地安排布置周边眼，对称均匀，保证爆破后的巷道断面成型规整。先引爆的岩石在应力作用尚有余威、岩体开始断裂移动时，后发爆破紧接着起爆，使后发爆破创造个自由面，前后应力重叠，将微差爆破的优势发挥出。如果周边眼起爆时差超过0.1秒，炮眼之间的爆破不连续，而是断续得像单独起爆式的爆破，容易造成较多的裂缝，形成不平整的壁面。因此，控制起爆时差至关重要。
（6）炸药的确定。根据岩石的不同情况，选择不同的炸药类型。对于爆炸速度低、敏感性能高并且密度小的断面，采用低威力炸药；否则就用威力大的炸药。比如：矿井生产通常用直径为32毫米和35毫米的矿用乳化炸药，既能满足巷道施工生的需要，又能较好地保护岩层结构。周边眼的装药结构和用量，都要因地制宜，合理布置。一般单孔装药量为0.8，周边眼结构采用连续、药卷直径为￠25毫米，装药不耦合系数为1.9，另一种起爆方式为并联导爆管传爆，导爆管长度不少于30厘米，用泥砂将眼口堵塞严实。
五、结束语
巷道光面爆破施工技术在我国工程的应用，提高了巷道的施工质量，又节约了生产成本，降低了人工的工作强度，安全性能也得到了保障。作为工程技术人员，要努力学习光面爆破技术，对尚待完善的技能加以研究，在实际的运用中探索出更加有效的参数控制方式，加快掘进进度，推动光面爆破技术的发展，实现真正意义上的光爆。
浅析巷道光面爆破技术研究与应用
作者：刘胜军
【摘要】：在我国的坚硬岩层的施工过程中，要进行爆破开挖的工作。针对传统的爆破对围岩的破坏较大，光面爆破技术克服了破坏性大的缺点，有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的破坏，巩固了围岩的稳定性和自承力。本文结合实际案例，进行阐述巷道光面爆破技术的有效应用，提高巷道的掘进速度和工程完工质量。
【关键词】：巷道、光面爆破、岩石
一、光面爆破的基本概念
光面爆破技术，是一项新型爆破技术，是通过计算爆破参数，选择合理的施工方案，在炮眼位置、装药量的测定控制以及分不同的结构进行装药等手段，分区分段进行微差爆破，使巷道断面的形状和尺寸光滑、并不损坏岩帮，符合设计断面的轮廓要求，是支撑新奥法原理的重要技术之一，是一种控制爆破技术。
二、光面爆破的优越性
光面爆破最显著的特点就是对围岩的创伤面积小，破坏程度轻，爆破裂缝痕迹隐蔽甚至不产生，巷道成型规整，有利地减少巷道支护的维修量，对围岩的抗拉平衡能力和对巷道轮廓以外的围岩免受破坏，最大范围地保留下围岩的自身结构的完整和自身承载强度，减少或控制施工过程的超挖和欠挖，减弱地应力的过于集中，降低材料的回填量，节省了生产成本，加快了施工进度和安全施工的保障，提高巷道掘进的整体效益。
三、光面爆破技术的主要方法。
光面爆破技术主要分为三种方法，一种是轮廓线光爆法，其原理是沿着轮廓线按点紧密地安装空的周边眼，在相邻的炮眼安装炸药，其爆炸力是通过岩石的断裂缝隙，沿周边眼传递到下一个装有炸药的周边眼进行爆破，爆炸过程如同撕剪缝线的原理；一种是修边光爆法，这种方法在我国的煤矿广为采用。其原理是用预留光面层，并且装置缓冲炸药的周边眼，在其他炮眼爆破后再引爆的方法；还有就是裂缝光爆法，其原理较雷同修边光爆法，只是周边眼装药量很少。
四、巷道光面爆破技术要领分析及应用
光面爆破的技术是被现代施工认可的破岩机理技术。在钻爆点的周边，间距布有许多的炮眼相邻，一个炮眼起爆，则会向四周的炮眼发出冲击波，引起连续起爆，爆破产生的应力不断叠加，切向拉力沿着相邻炮眼中心线的中点拉开，岩体就会被拉裂成一条裂缝，随后，不断扩展，岩石崩落，最终岩体形成平整的爆裂面。
1、光面爆破的方案制定。
在各项工程施工前，对巷道的光面爆破情况进行调查。对现场进行试验爆破。分析巷道的具体情况，选择最适用的爆破方法，正确合理地布置炮孔的安装，控制其开挖轮廓，对光面爆破技术参数进行有效地优化调整，以确保爆破工作的顺利进行。比如：在我国的煤矿井巷施工过程，90%都采用修面爆破法；而在中国六冶三门峡矿段村-雷沟铝土矿项目巷道施工中，经过试验及方法比对，选择全断面光面爆破一次成型法。
2、光面爆破技术参数的确定。
合理的爆破参数是爆破工作的重点内容，是巷道开掘工作确保光面关键。参数的选择主要是与岩石所在的地质状况有关，同时也与巷道开挖地点的岩层断面的形状、大小、炸药的品种与性能等条件相关。
（1）、综合考虑岩石的性质、施工机具、爆破器材、炸药类别等，为炮眼深度的选择做好准备。第一，合理的钻眼深度应与钻眼速度相匹配，与钻眼机具相适应；针对不同的作业环境与施工设备，选择炮眼深度。比如：在中国六冶三门峡矿段村-雷沟铝土矿项目的平巷开拓建设中，对三级、四级围岩条件下，最佳循环进尺为2.5～2.8米之间，炮眼深度为3.0～3.3米为宜；对于普通的气腿式凿岩机，一般炮眼
深度控制在2.5米以内；第二，钻眼深度与循环作业方式有关，要保证每班完成一个轮回的完整循环，避免中途断班，同时，配合锚网喷支护作业方式，争取一班多循环或中深孔爆破一班一个循环。在巷道拐弯处，必须要进行一次光面爆破，使拐角能够与周边眼形成起行，满足支护要求。第三、巷道断面的大小、巷道迎头岩性等其他因素，也对炮眼深度的选择有着不小的影响。比如：断面过小的辅助硐室，围岩对爆破器材的要求偏高，牵制太大，岩石在爆破时不易被抛出，整个围岩的损伤程度也较大，因此，采用中深孔爆破方式进行爆破不太适合，正确的方式是用小炮掘进的特殊方式进行爆破。还有“双传爆线”形式，通常用于较破碎的围岩的施工处理。
（2）、不耦合系数，也是光爆参数中较重要的因素。它的选取原则是以岩石的抗压强度为基准，低于它抗压强度，则可以在孔壁上施压，否则，就要按照一定的公式计算，来推定不耦合系数的大小，一般值取在1.5～2.5之间。
（3）开挖槽眼。
掏槽在光面爆破施工中非常关键，根据不同的岩石构造和施工要求选择掏槽方式的不同，它分成直眼掏槽、斜眼掏槽和混合掏槽等几种方式。针对不同的掏槽方式，对眼距的要求要严格控制。与多台钻机和机械化作业相结合的直眼掏槽，眼距太大不能实现掏槽，太小又受到岩的夹制，爆破效果不理想；用途较广的斜眼掏槽，炮眼的设置较少，单位耗药量小，炮眼的倾角精度与位置对掏槽的效果影响不大，但对钻眼方向的技术要求较好，难以掌握钻眼倾角。斜眼掏槽所钻研（眼）的炮眼深度对巷道断面有限制，爆破力强，但对巷道内的设备及岩壁损坏大；而直眼掏槽对炮眼深度则没有限制。实行深孔爆破，对巷道内的设备及岩壁的破坏性较小。
（4）、炮眼之间的间距，要综合考虑爆炸时，所产生的应力波，贯通裂缝在爆炸生气体中的作用，计算光爆周边眼间距与最小抵抗线的关系。公式为：炮眼密集系数=周边眼间距/最小抵抗线，一般炮眼密集系数在0.6～1.0之间，硬岩情况，取大值，软岩情况，取小值。
（5）、起爆时差的控制。在周边眼的布置方面，根据不同的岩石情况，合理有序地安排布置周边眼，对称均匀，保证爆破后的巷道断面成型规整。先引爆的岩石在应力作用尚有余威、岩体开始断裂移动时，后发爆破紧接着起爆，使后发爆破创造个自由面，前后应力重叠，将微差爆破的优势发挥出。如果周边眼起爆时差超过0.1秒，炮眼之间的爆破不连续，而是断续得像单独起爆式的爆破，容易造成较多的裂缝，形成不平整的壁面。因此，控制起爆时差至关重要。
（6）炸药的确定。根据岩石的不同情况，选择不同的炸药类型。对于爆炸速度低、敏感性能高并且密度小的断面，采用低威力炸药；否则就用威力大的炸药。比如：矿井生产通常用直径为32毫米和35毫米的矿用乳化炸药，既能满足巷道施工生的需要，又能较好地保护岩层结构。周边眼的装药结构和用量，都要因地制宜，合理布置。一般单孔装药量为0.8，周边眼结构采用连续、药卷直径为￠25毫米，装药不耦合系数为1.9，另一种起爆方式为并联导爆管传爆，导爆管长度不少于30厘米，用泥砂将眼口堵塞严实。
五、结束语
巷道光面爆破施工技术在我国工程的应用，提高了巷道的施工质量，又节约了生产成本，降低了人工的工作强度，安全性能也得到了保障。作为工程技术人员，要努力学习光面爆破技术，对尚待完善的技能加以研究，在实际的运用中探索出更加有效的参数控制方式，加快掘进进度，推动光面爆破技术的发展，实现真正意义上的光爆。