地下矿山工程井巷掘进爆破技术研究
发表时间：2018-08-09T11:36:59.737Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：宋开金
[导读] 摘要：文章以某地下矿山工程项目中进行井巷掘进爆破施工为例，在分析此工程特点之后，对炮孔布置形式和起爆顺序进行阐述，重点研究在钻爆施工中出现超挖问题的原因，并针对这些原因提出了相应的巷道爆破超挖控制技术，以供参考。
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摘要：文章以某地下矿山工程项目中进行井巷掘进爆破施工为例，在分析此工程特点之后，对炮孔布置形式和起爆顺序进行阐述，重点研究在钻爆施工中出现超挖问题的原因，并针对这些原因提出了相应的巷道爆破超挖控制技术，以供参考。
关键词：地下矿山工程；井巷掘进；爆破技术
1引言
近年来在我国经济快速发展的同时，我国的地下岩体工程项目数量也不断增多，其主要包括地下矿山工程、隧道工程等形式，且在以上工程形式中，仍然普遍采用钻孔爆破技术进行施工。
但是在采用爆破技术进行井巷掘进施工时，其会对剩余的岩体造成损伤和破坏而导致其力学性质发生一定程度的变换，从而导致其承载力和稳定性的下降。
尤其是在本身具有不稳定性质的岩体中采用钻爆法施工时，就必须采用新的爆破技术，并对爆破技术中的相关参数进行分析和控制，降低对保留岩体的损伤和破坏，提高地下矿山工程井巷爆破施工的安全性。
此外，针对目前在地下矿山工程施工中容易出现超挖和围岩破坏严重等问题，本文提出在采用光面爆破法进行爆破施工的同时，采用不耦合装药的方法来降低炸药对孔壁的破坏，并对爆破工艺进行改进，对爆破效果进行改善，并确保井巷的稳定性。
2井巷掘进爆破特点分析
在本地下矿山工程项目中，其现场围岩主要存在以下特点：一是其现场围岩的各个岩层呈现出近水平赋存的状态，而且不同的分层岩体之间存在较大的强度差异。
二是此现场围岩的岩层普遍具有较低的强度，并普遍呈现出碎涨性的特点。
三是不同的岩层之间表现出不同的发育状况和结构面特点。
四是不同岩层之间具有不同的胶结程度，而且其胶结物普遍具有较低的强度特点。
3炮孔布置形式及起爆顺序
掘进工作面的炮孔总的分为掏槽孔、辅助孔和周边孔等。
平巷、斜井工作面上的周边孔又分为顶、底及帮孔。
掏槽孔是将一部分的岩石先进行爆破并抛出碎石，这样就会形成一个槽型的空穴，进而辅助爆破创造第二个自由面，从而就会提高爆破的效率。
掏槽孔和其他孔相比较要深l0％至15％，槽的好坏对每次循环进尺都起关键性作用。
为了可以提高爆破的效果、做到安全起爆和准爆，需要将掘进的炮孔按照合理的顺序起爆，主要是后起爆炮孔可以充分的利用先期起爆炮孔所形成的自由面。
因为将自由面的充分利用，可以减弱其震动、空气冲击波的强度以及噪声，当然不同的掏槽的形式就会导致起爆的顺序不同。
龟裂掏槽和桶形掏槽的装药孔可采用瞬发雷管同时起爆，或用多段延期雷管起爆。
螺旋掏槽采用延期雷管使装药孔逐一起爆。
4爆破施工中出现超挖的原因
根据前文对本工程现场围岩的特点进行分析，并结合之前的爆破施工经验可以得出本次工程现场中出现超挖现象的原因有以下几点：一是由于岩层的拉伸破坏而引起的超挖问题。
根据对现场围岩特点的分析，其各个岩层呈现出层状赋存的特点，而且与之相邻的上下岩层具有较高的强度，还有各个岩层内部具有较多的结构面，所以在对此围岩部位进行爆破作业时，如果将炮孔位置设置在具有此种特点的围岩中时，爆破作业会产生较大的动荷载循环，并将此循环加载在岩体上，导致其内部的结构面被拉坏，从而引发超挖现象的发生。
二是在现场围岩中如果在两个强度较高的岩层之间存在软弱岩层，而且采用爆破法施工时的炮孔也布置在此岩层中，这时周边眼在爆破的过程中会导致此软弱围岩沿着与强度较高的岩层的分界线发生崩落现象，从而导致超挖问题的发生。
由于软弱围岩上下具有较高强度的岩层，通常具有较大的阻抗值，当爆破发生时，爆破产生的应力波会从阻抗较低的岩体中向阻抗较高的岩体中传播，而且在传播的过程中会在两种岩体交界的位置出现透射的压缩波和反射的压缩波，在这两种波的作用下就会导致此分界位置会受到拉应力的作用，而此法向的拉应力就会导致软弱岩体沿着结构面而出现崩落现象，从而导致超挖。
三是如果在爆破施工中的岩体中存在裂隙，即在岩体中会有较大的结构面，当此结构面被炮眼穿过时，在爆破发生时此结构面就会由于准静态压力的作用而出现裂缝问题，爆破发生时此结构面就会在爆破产生的应力波的反射拉伸作用下使得光爆层沿着这些弱面出现崩落现象，此时如果出现上述问题的结构面与巷道轮廓线相交，则会导致在开挖范围之外的岩体沿着结构面的崩落而出现超挖问题。
5巷道爆破超挖控制技术
5.1提高施工精度
根据相关理论和实际井巷掘进施工可知，提高施工精度可以有效提高巷道光面爆破的施工质量。
而在地下矿山工程中采用钻爆法进行井巷掘进施工时，需要通过提高钻眼精度的方法来提高施工精度。
在钻爆法施工中，为了将钻眼偏差控制在设计要求的范围之内，要减小隧道轮廓线的放样误差，并控制在2cm的范围之内，此外，还应对周边眼的位置进行控制，尽量将其控制在轮廓线上，根据实际围岩条件进行实时调整。
5.2从爆破技术上对超挖进行控制
根据对本工程巷道的特点进行分析，需要从以下方面对孔壁出现粉碎性破坏的现象进行预防和控制：一是适量减少周边眼的装药量，合理的装药量应该在满足爆破效果的同时对开挖范围以外的岩体进行保护，并减低作用于岩石的爆破荷载；二是合理选择炮眼直径。
合理的炮眼直径可以缓解在非耦合方向上炮孔壁上的冲击波，降低炸药能量的损耗，并确保爆破作用所产生的裂隙在耦合方向上进行扩展。
三是合理选择装药结构。
根据本工程中巷道的特点，选择定向耦合装药结构，合理选择堵塞材料，这样可以确保爆破所产生的气体压力，提高裂纹的增长效果。
此外，从爆破技术角度对轮廓线进行控制，确保形成较为规整的轮廓线则应对周边眼间距以及周边眼密集系数等参数进行合理选择和控制。
5.3对光爆参数的调整
在采用钻爆法进行地下矿山工程井巷掘进施工时，应随时根据施工中的地质条件进行爆破试验，而且根据试验结果对爆破工艺参数进行调整。
对爆破工艺的调整应从以下几个方面进行：一是在施工中遇到具有裂隙的岩层或者在上下强度较高的岩层中夹着软弱岩层时，此时可以适当调整炮眼位置，将其向开挖轮廓线内部便宜，并且适量增加炮眼间距、减小装药量和最小抵抗线。
这样就可以降低爆破作业时对软弱岩层的破坏，并确保爆破产生的裂缝沿着设计轮廓线的方向发展，降低出现超挖的概率。
二是如果在边墙位置进行爆破则需要适当
缩小周边眼之间的距离来降低出现欠挖的概率。
三是对二圈眼的药量进行适当减少。
这主要是由于在钻爆施工中会对围岩造成较大的扰动，而且由于节理裂隙面和夹层的各项强度较差，减小二圈眼的药量，则可以避免光爆层以外的围岩出现松动现象，进而降低出现超挖的现象。
6结语
在地下矿山工程施工中，在井巷掘进时采用钻爆施工过程中，为了避免出现超挖问题，针对本次工程特点对出现超挖的原因进行分析之后，提出了在采用光面爆破法进行爆破施工的同时，采用不耦合装药的方法来降低炸药对孔壁的破坏，并对爆破工艺进行改进的思路。
而且采用提高施工精度、适量减少周边眼的装药量、合理选择炮眼直径、合理选择装药结构、对光爆参数的调整等方式来降低出现超挖的概率，提高钻爆施工质量和安全。
参考文献：
[1]周灵，刘琪. 地下工程爆破技术的现状及发展[J]. 卷宗，2016（5）.
[2]马君. 探讨地下矿山工程井巷掘进爆破技术[J]. 商品与质量：学术观察，2013（7）：342-342.
[3]李少刚. 探讨地下矿山工程井巷掘进爆破技术[J]. 建筑工程技术与设计，2017（10）.。