软岩巷道光面爆破参数的确定

　　摘　要　按照软岩巷道光面爆破的原则及光爆机理，通过理论推导给出光爆参数的计算办法，并同时给出经验参考取值范围，以便相比较选最佳值，最后提出几个需说明的问题。
　　关键词　软岩巷道　光爆　参数　计算

　　由于光爆巷道成形规整，符合设计轮廓，不产生或很少产生爆震裂隙，新岩面保持原有稳定性，岩体承载力不致下降，因而可有效地保证施工安全，为快速施工创造了条件，所以特别在松软岩层中更能显示其作用，因此就软岩巷道光爆参数的计算，取值做一阐述，以供参考。

1　软岩巷道光爆原则

　　软岩巷道的光爆不同于稳定岩层的光爆，其主要原则是：按照巷道设计轮廓线成形，尽量减少炮震裂隙，但不需要眼痕率的要求。根据此原则，软岩巷道光爆施工，周边眼采用不偶合单段空气柱式装药结构，利用药卷与孔壁间的环状空气间隙，药卷与炮泥间的轴向空气柱，来缓冲爆炸作用于孔壁的冲击压力，使之等于软岩在多向应力状态下的抗压强度，即在炮孔周围不产生粉碎区。并尽快形成相邻周边孔间的贯穿裂缝，从而控制巷道围岩裂隙的发展。

2　参数计算及取值范围

2.1　炮孔长度L及直径d
　　周边孔长度及直经一般与掏槽眼，辅助眼共同根据施工条件和施工要求所确定的循环进度，眼径相一致。软岩巷道施工应采用短段掘支作业，周边孔采用单段空气柱式装药，其孔深一般也应为1.5～2.0m。

2.2　不偶合系数W和装药长度L_o及线装药密度q
　　不偶合系数为炮孔直径d与药卷直径d_o 的比值。合理的不偶合系数和装药长度应使药卷爆炸后作用在孔壁上的压力等于岩石的多向应力状态下的抗压强度。实际中，周边孔与掏槽眼辅助眼连用相同药卷，即d_o确定，亦即W已确定，可通过改变装药长度来达到上述目的。
　　由于空气冲击波波面应力远小于煤生气体压力，故作用于孔壁上的压力按气体压力计算。
　　煤生气体的初始压力：

　　(1)

其中　P_o——炸药密度；
　　　D——药卷的爆速。
　　作用在孔壁上的气体压力：

　　(2)

　　其中L_S为炮泥填塞长度，r为绝热指数，一般可取1.3～1.4。
　　岩石在多向应力状态下的抗压强度：

　　(3)

其中　R_a——岩石的单轴挤压强度；
　　　g——重力加速度；
　　　P_o——岩石的密度；
　　　Cr——岩石的声速。
　　若岩石的坚固性系数为f，则R_a=100f，Pr^．Cr为岩石的波阻抗Zr，近似计算可取为P_a^．Cr=Zr≈f×10⁵ g/cm3^．cm/s，代入(3)式并由P=R及(1)(2)式得到线装药长度计算公式：
　　
　　线装药密度即线装药集中度为：
　　
　　实际中，线装药长度应满足：炮孔装药长度系数和线装药密度q_。=70～120g/m。

2.3　周边孔间距E和光煤层厚度W及周边孔密集系数m
　　软岩巷道的光爆应使周边孔间尽快形成贯穿裂隙，使光爆层尽快剥离，以减少爆炸作用对围岩的破坏。由于在松软岩层中，爆炸应力波作用可形成的裂隙较稳定岩层中的长，只要相邻孔间距适当，使应力波形成的裂缝便能够实现相邻孔的贯穿，即可有效地限制煤生气体对围岩中裂隙的进一步扩展作用。因此，周边孔的间距应小于等于爆炸应力波作用在相邻两炮孔间形成的径向裂缝的总长度：
　　
　　式中，B为应力波切向拉应力与径向压应力比值，若岩石泊松比υ取0.25，则，并以Ra=100f Pr^．Cr=f×10⁵　岩石单向抗压强度R_L=代入得周边眼间距。
　　
　　光爆层厚度即周边眼的抵抗可按豪柔公式计算：

　　q为周边孔的炸药单耗，按下式估算q=0.125f。
　　周边眼密集系数：

　　实际中，周边眼间距可按其孔径的10倍左右选取，一般为300～500mm。光爆层厚度应略大于周边孔间距，使周边孔密集系数M=0.8～1.0为宜。

3.1　参数的选取
　　可把由计算所得与实际取值范围相比较并根据软岩的松软程度，选取最佳值。软岩松软程度可按围岩松动圈理论来确定，对于中松动圈和松动圈厚度为1.5～2.0m以下的大松动圈围岩，其光爆参数炮孔长度，线装药密度，周边眼间距，光爆层厚度，应随松动圈厚度的加大而减小。对于更大厚度松动圈的围岩的巷道，则不宜周边孔爆破。

3.2　装药结构及起爆间隔时间
　　周边孔装药结构采用反向装药。因为正向装药，爆炸能量向孔底集中，对眼底围岩产生的震动破坏较大。
　　周边孔齐发爆时，炮眼间形成的贯穿裂隙较长，抑制了其它方向裂隙的发育，有利于减少炮眼周围裂隙的产生，并可形成平整的壁面，所以周边眼使用同段雷管同时起爆。

3.3　炮孔填塞长度
　　因为炮孔填塞长度决定着爆生气体的作用时间，也就决定了炮孔周围裂隙的扩展程度。因此，软岩巷道光爆应选取尽量小的填塞长度，可按《煤矿安全规程》规定的充填长度最小值300mm选取。

3.4　周边孔的眼位
　　可减少爆破对围岩的震动破坏作用，眼口位置应布置在轮廓线以内，眼底要打在轮廓线上，但正偏出轮廓线，邦眼可与轮廓线相距50～100mm，顶眼可与轮廓线相距100～300mm，围岩松动圈厚度大取大值，厚度小取小值。

作者单位：阳泉煤专

参考文献

　1　王文龙编.钻眼爆破.煤炭工业出版社
　2　光面爆破.阜新矿院译.煤炭工业出版社