２０１３年第２期 梅山科技 光面爆破在采准掘进中的探索应用 许志逞 （梅山钢铁公司矿业分公司 南京２１００４１） 摘要：针对梅山铁矿井下矿岩硬度系数高，岩石类型多变，采准掘进作业巷道断面控制 难度大的现状，通过优化掘进断面顶板眼的爆破参数，改善装药结构来提高采准巷道的一次成 功合格率，提高施工的安全性，通过在井下现场进行试验，取得了良好的效果。 关键词：光面爆破；顶板眼爆破参数；装药结构 Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｍｏｏｔｈ Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｉｎ Ｍｉｎｉｎｇ Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ Ｘｕ Ｚｈｉｃｈｅｎｇ （Ｍｉｎｉｎｇ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｍｅｉｓｈａｎ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４１） Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｍｏｏｔｈ ｂｌａｓｔｉｎｇ；ｒｏｏｆ ｈｏｌｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 梅山铁矿是我国大型黑色金属矿山之一，采 产生炮眼连线上的贯穿裂缝，并沿各炮眼的连 线一井巷轮廓线，将岩石崩落下来 。 用无底柱分段崩落法开采，矿石类型多样，主要有 磁铁矿、半假像赤铁矿、褐铁矿、磷铁矿，矿岩硬度 系数高，以ｌ２～ｌ４为主，在采准切割工程施工中， 由于矿岩破碎，经常有工程不能掘进到位的情 况，巷道冒顶垮落严重。在掘进中采用了光面爆 相邻炮孔同时起爆时，其应力相遇可形成如 图１所示的叠加应力 Ｊ，它主要是垂直于两药包 中心连线上的合成拉应力，由于岩石的抗拉强度 极小，合成拉应力在炮孔中心连线上首先产生裂 破，可以提高施工的安全性，并及时进行喷锚网联 合支护，获得了较好的效果。 １ 光面爆破技术简介 １．１光面爆破概念 隙而破坏，随后高压爆炸气体进入裂缝有助于裂 缝的延长，并使孔间裂缝贯通。由于光面爆破有 侧向自由面，应力波传到自由面后产生反射拉力 波，因其抵抗线一般大于孔间距，反射波尚不能干 扰两孔间应力波波峰的叠加，侧向自由面的存在， 光面爆破是井巷掘进中一种新爆破技术，它 是控制爆破中的一种方法，目的是使爆破后留下 的井巷围岩形状规整，符合设计要求，具有光滑表 面，损伤小，保持稳定。光面爆破只限于断面周边 层岩石（主要是顶部和两帮），所以又称为轮廓 爆破或周边爆破…。由于光面爆破存在两个自 一使得应力波和爆生气体的能量向抵抗线方向转 移，因而减弱了对保留岩体的破坏作用，使光面爆 破后形成的开挖面平整、美观，并且爆破裂隙不 发育。 １。３光面爆破优点 在井巷掘进中应用光面爆破的优点有…：能 由面，实施光面爆破一个重要而必备的条件是孔 间距应小于抵抗线。 １．２光面爆破原理 减少超挖，特别是在松软岩层中更能显示其优点； 爆破后成形规整，提高了井巷轮廓质量；爆破后井 光面爆破的实质，是在井巷掘进设计断面的 轮廓线上布置间距较小、相互平行的炮孔，控制每 个炮孔的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采 用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好 巷轮廓外的围岩不产生或少产生爆震裂隙，提高 了围岩的稳定性和自身的承载能力，不需要或很 少需要加强支护，减少支护工作量和材料消耗；能 加快井巷掘进速度，降低成本，保证施工安全。 ・２・ 梅山科技 ２０１３年第２期 ／ ＼ ，／＼＼ ，／＼，—尹 ／炉 盯 Ａ ｄ拉 ～ ＼ ｎ ，、 ， ｏ擅／ ＼ 岔 ｌ ＼ 口合 图ｌ 相邻炮孔同时起爆应力波相遇时的 应力作用示意图 ２光面爆破主要设计参数 ２．１最小抵抗线 最小抵抗线也称为光爆层厚度。 ＝ Ｘ ｄ ＝（１６～１８）ｘ５０ ｍｍ ＝８００～９００ ｍｍ （１） 式（１）中：Ｋ为计算系数，Ｋ＝１５～２５，软岩取大 值，硬岩取小值，梅山矿岩硬度集中在１０～１４，根 据插值法，Ｋ取１６～１８；ｄ为炮孔直径，钎头直径 ４８ ｍｍ，掘进成形炮孔直径５０ ｍｍ。 ２．２孔距 光爆孔的孔距可按右式计算：Ｅ＝ｍ ｎ （２） 式（２）中：Ｅ为光爆孔孔距；ｍ为炮孔密集系数。 通常取ｍ＝０．８～Ｉ，弯曲处可取ｍ＝１，故Ｅ：６４０ ～９００ ｍｍ。 实际操作时两帮抵抗线为８００ ｍｍ，顶板眼抵 抗线９００ ｍｍ，底板眼抵抗线５００ ｍｍ，故两帮孔距 ６４０～８００ ｍｍ，顶板孔距７２０～９００ ｍｍ，底板孔距 ４００—５００ ｍｍ，根据计算取整，帮眼为２个，顶板 眼为９个，底板眼为６个。 ２．３炮孔深度 炮孔深度 的计算公式为： Ｌ＝（日＋ｈ）／ｓｉｎａ… （３） 式（３）中：ａ为边坡坡面角，也即钻孔角度；光面爆 破炮孔超深ｈ，宜为０．３—１．５ ｍ。钻孔深及岩石 坚硬时取大值，反之取小值，上式虽适用于露天边 坡爆破，但对于掘进光面爆破也有借鉴意义，光面 眼深度不小于其他眼的深度。 ２．４顶板眼装药量 光面爆破装药量Ｑ光按公式Ｑ光＝ｇ光ＸＬ… 计算，其中ｇ光为光面爆破的炮孔线装药密度。 ｇ光＝ 光Ｘ Ｅ Ｘ （４） 顶板：Ｉ．Ｉ Ｘ０．９ Ｘ０．８＝０．７９２ ｋｇ／ｍ 式（４）中：Ｅ为光爆孔孔距，ｍ；光面爆破的单位 体积岩石炸药用量｜ｉ｝北，根据类似工程的经验值 选取，一般取主爆孔平均单耗的一半左右，约为 １．１ ｋ ｍ 。 顶板眼的装药结构，采用径向不耦合装药，试 验中分别试验了直径为４０ ｍｍ和３２ ｍｍ的卷药， 故不耦合系数分别为Ｋ＝５０／４０＝１．２５、Ｋ＝５０／３２ ＝１．５６，符合光面爆破的要求。 ２．５起爆方式和起爆顺序 起爆方式采用反向起爆，起爆药包位置位 于孔底第３节炸药处，雷管聚能穴朝向孔口。 周边孔应同时起爆，相邻周边孔起爆的时间误差 值不得大于０．１ Ｓ，即１００ ｍｓ，因此光面孔的起爆 应采用同段位的高精度雷管，还可以采用导爆索 起爆。 ２．６堵塞 炮孔采用纸箱和塑料袋堵塞，堵塞长度为２０ —４０ ａｍ。 ３光面爆破的实施与效果 ３．１施工组织及技术措施 施工前对工人进行技术培训；在施工开始阶 段技术人员跟班作业；测量人员及时给出巷道的 腰线和中线；光爆孔外插倾角控制在３。一５。，每 槽炮的衔接误差控制在１０ ｃｍ内；装药前对炮孔 进行验收，对不符合要求的炮孔重新凿岩；根据岩 性适当调整光爆孔装药量；对不符合光面爆破的 一切行为坚决制止。 ３．２试验效果 本次光面爆破试验选取了一３１８水平的几条 巷道作为光面爆破的试验巷道（试验巷道均经地 测车间验收合格），顶板眼炮孔参数炮孔直径为 ５０ ｍｍ，炮孔掘进长度不低于３ ｍ；顶板孔个数为 ９个（其中包含５个装药孔，４个贯穿空孔），采用 隔孔装药模式（具体布置形式见图２、图３），装药 孔采用卷装炸药，起爆雷管均采用１０ ｈｓ延时雷 管，前期连续进行了８次试验，试验结果见表１； 同时抽取了８炮非光面爆破数据：顶板眼炮孑Ｌ参 数炮孔直径为５０ ｍｍ，炮孔掘进长度不低于３ ＩＴＩ； 许志逞光面爆破在采准掘进中的探索应用 ・ ３ ・ 顶板孔个数为７个，７个孔全部装药（具体布置形 式见图４、图５），装药孔采用卷装炸药，起爆雷管 均采用１０ ｈｓ延时雷管，前期连续进行了８次试 验，试验结果见表２，对比两组数据可以发现，半 孔率由３６．６５％提高到了６８．４ｌ％，炸药单耗从普 通法的０．２３ ｋｇ／ｍ 左右降为０．２０ ｋｇ／ｍ （巷道 断面为５．５ ｍ×３．８ ｍ，１／５拱巷道，单炮进尺取 ２．５ ｍ）。 ＬＡ 图３光面爆破不耦合装药结构 图４非光面爆破周边眼炮孔布置 卷药、空隙 隔 ｒＡ 圈ＬＡ 图２ 光面爆破周边眼炮孔布置 图５ 非光面爆破不耦合装药结构 表１ ２０１１年光面爆破数据统计表 表２ ２０１ １年非光面爆破数据统计表 （下转第７页） 张奥凯４经济指标提升效果 ５号高炉经济技术指标优化生产实践 ・ ７ ・ 通过开炉后这段时间的探索，梅钢５号高炉 保持了开炉后的稳定顺行。在原燃料质量不占优 势的情况下，通过采取一系列积极措施，实现了高 炉的高产低耗，经济技术指标也得到了不断优化， 见表４。 表４ ５号高炉主要经济技术指标 ５结语 摸索。 参 考 文 献 ［１］周传典．高炉炼铁生产技术手册．北京．冶金工业出版 社．２００３． １）５号高炉在保证炉况顺行的基础上，通过 优化高炉操作制度，不断争取风量，提高煤比，同 时配合高风温的使用，采取低［ｓｉ］冶炼，降低高炉 的能耗。 ［２］ 韩宏松，金明．４号高炉低燃料比操作技术讨论．梅山科技． ２０１２（３）：４—６． ２）５号高炉开炉后，各项指标均显著提升，但 在与外厂的指标对比中还存在差距，提升指标的 时候也遇到了瓶颈。大矿批的使用是必然趋势， 也是提高经济指标的必要手段，还有待进一步 （编辑：夏敏） ４结语 普遍重视，成为制约炮效进一步提高的瓶颈，应在 以后的实践中加以解决。 １）通过在采准掘进中引入光面爆破技术，优 化顶板眼爆破参数，改善装药结构，巷道成形好， 可以有效提高采准爆破顶板半孔率，半孔率由 ３６．６５％提高到了６８．４１％，炸药单耗从普通法的 ０．２３ ｋｇ／ｍ 左右降为０．２０ ｋｇ／ｍ （巷道断面为 ５．５ ｍ×３．８ ｉｎ，１／５拱巷道，单炮进尺取２．５ ｍ）， ３）采准掘进中顶板眼爆破过程中，常出现装 药孔爆破效果较好，贯穿孔爆破效果不好的情况， 后续将实验减小顶板光面孑Ｌ间距，进一步增大光 面孔的密集度，提高光面爆破效果。 参 考 文 献 基本无冒落，为后续的喷锚网联合支护创造了条 件，提高了巷道顶板稳定性，从而减少了松石及支 护工作量，利于凿岩扇形炮孔的精准布置，最终有 利于回采爆破矿石的回收。 ［１］高尔新．爆破工程．徐州：中国矿业大学出版社，１９９９：１５８ —１６３． ［２］邵鹏，东兆星．控制爆破技术．徐州：中国矿业大学出版 社，２００４：９９—１０５． ２）试验证明：良好的炮孔堵塞能提高炸药能 量利用率，改善爆破效果，但在实际操作中未受到 （编辑：夏敏）
