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【摘要】 ： 该文在分析了在松软及节理裂隙发育岩体中进行普通断裂控制光面爆破存在主要问题的基础上，简要介绍了“ 空孔导向法 ”和“ 切缝套管法”两种掘进岩体断裂控制光面爆破工艺技术。在类似岩体断裂光面爆破中有很好的推广应用价值。
【关键词】 ： 掘进岩体 断裂控制光面爆破 切缝套管法 空孔导向法
光面爆破是矿山掘进工序中减少超挖和周边岩体破坏的有效方法。在目前国内外井巷掘进爆破中被广泛应用。在硬度系数f=6～15之间和裂隙、节理不尽发育的岩体中，效果是很好的。
一.掘进岩体断裂控制光面爆破工艺参数存在的问题分析
常规的掘进岩体断裂控制光面爆破在一定的岩体硬度系数范围内及节理裂隙不太发育的岩体中，其效果无疑是很好的，但在极为复杂的岩体中，则存在如下两个方面的问题：
1、不耦合系数及其它参数调整难度较大
由于Kc的取值范围在很大程度上取决于Sc、St，即岩体的抗压、抗拉强度.。显然软岩或特硬岩体由于Sc 、St，变化太大，而Kc变化亦很大。而相对于孔经仅为0.04 m的炮孔而言，选择药卷很难满足Kc的要求。因为此时的药卷直经即要满足不耦合系数的要求但又能小于其爆破的临界直经。 特别是在Lj增大较多时，在有些部位由于岩体节理裂隙的不规范及与巷道成斜交产出等因素，而造成沿着裂隙产生自由面而形成超欠挖等。
2.岩体的节理裂隙等对光爆面成形影响较大
岩体的各种节理裂隙、弱面及软弱夹层等，若与断裂控制的切向相同，无疑效果是好的，但这些节理等往往是表现多方向性的。这对于在巷道周边断裂控制中保护围岩的稳定性及周边成形是相对不利的，不可避免的影响周边成形效果。
二、掘进岩体断裂控制光面爆破方法
分析常规的掘进岩体断裂控制光面爆破所存在主要问题后不难看出，若在极为复杂的掘进岩体中进行控制爆破 ，采用常规的掘进岩体光面爆破是难达到其效果的。为此，有必要寻求新的掘进岩体断裂控制爆破方法。
迄今为止，国内外专家提出的断裂控制爆破方法有15种之多，但从获得初始定向裂缝方式的原理来看，主要有三种类型。一类是对孔壁施加不均布爆破载荷，使孔壁在预定要形成断裂面的部位优先产生列纹；第二类是在预定的断裂方向进行人为破坏，使之断裂方向沿预定方向发展；第三类是在孔壁预定要形成断裂面部位先产生某种形状的缺口，使裂纹在缺口处优先起裂和发展。但经比较认为有效的方法有以下两种：
1）切缝套管法：即采用人造切缝套管，使裂纹在缺口处优先起裂和发展。
2）空孔导向法：是在预定的断裂方向进行人为破坏（导向孔），使之断裂方向沿预定方向发展。也有称为预裂爆破的方法。
三、掘进岩体断裂控制光面爆破试验及应用
在分析了常规掘进岩体断裂控制光面爆破存在问题的基础上，某铁矿先后与北京科技大学、中国矿业大学等在极为复杂的掘进岩体中进行了“带导向孔”和“ 切缝套管 ”两种掘进岩体断裂 控制爆破试验及推广应用。
1.“空孔导向”的岩体断裂控制光面爆破
某铁矿的采准掘进中，遇到的松弱岩体主要为矽卡岩（sk），小部分为蚀变闪长岩。据点荷载实测后换算sk的单轴抗压强度为12～32Mpa，抗拉强度仅为0.4～1.2Mpa，在此类岩体中掘进采用光爆，其Kc值过高造成药卷直经dc太小，为了满足要求，只能增大周边眼距，而增大周边眼距又往往会引起超（欠）挖，达不到光爆的目的。为此提出并进行“导向孔”掘进岩体断裂控制爆破技术试验。
导向孔实际就是在断裂控制光面爆破时的周边孔中设置一些不装药的空孔，（一般隔一孔设一个）如图所示。由于这些空孔爆破过程中所引起反射拉应力作用，而导致空孔沿连心线方向出现小裂缝，这些小裂缝很容易与其爆破孔所产生的裂缝贯通。起着很明显的引导裂缝方向的作用。因此“空孔导向”的断裂控制光面爆破其效果优于普通光爆。
2、“切缝套管”控制光面爆破技术
某铁矿岩体中节理、裂隙、层理发育，且多充有黄泥和呈蜂巢状岩溶。岩体的这些结构面、弱面和弱软夹层，显然对爆破应力波传播爆生气体作用有着重要影响。其影响主要是因结构面等存在而使爆破应力波及爆生气体首先在此方向集中释放，而引起岩体的破坏。这种破坏若是与光面爆破面平行的，则是有益的，在实际中大多是切向 的，这些无疑是无益的。而 “切缝套管” 断裂控制爆破正是采用人造缝隙（即切缝），使炸药在爆破后沿断裂控制光面爆破方向（人造裂隙方向）向孔壁直接产生爆破冲击，在爆炸的动作用中，使切缝方向的孔壁优先产生预裂隙，爆生气体的静作用使形成的预裂纹优先扩展，从而吸引了拟向非切缝方向释放的能量，驱动裂隙并使其加速扩展直至形成理想的断裂面。即通过切缝来引导爆炸动作用对孔壁的定向作用。这种定向作用，即克服了岩体中结构面多的缺点，又达到了定向成型的目地。该定向断裂光爆技术自九八年初在某铁矿开拓工区试验并推广以来，已试验应用掘进450m，其效果见表2。
三、经济效果及结论
通过针对松软及节理裂隙发育岩体的缺点，而进行的“空孔导向”和“切缝套管”两种掘进 岩体断裂控制爆破工艺试验，并经过某铁矿750m掘进试验和实践，其效果为：
1、眼痕率有了明显提高，两种断裂控制爆破的眼痕率平均比普通光爆提高了10～15%和20～30%。
2、最大超挖量有了明显的减少，两种断裂控制爆破超挖量都比普通光爆减少0.2m以上。
3、由于减少了周边的超欠挖，因而大大节省了喷射支护材料，一般每米可节省0.5m3以上。
4、有效保护了围岩自稳能力。从而降低了巷道的支护难度，提高了巷道服务年限。
经计算，仅采用如上两种工艺每年可为某铁矿节省30余万元的费用。不但取得了较好的社会效益而且也取得了较好的经济效益。该两项掘进岩体断裂控制爆破工艺技术在那些岩体条件极为复杂的矿山有很好的推广应用价值。
【关键词】 ： 掘进岩体 断裂控制光面爆破 切缝套管法 空孔导向法
光面爆破是矿山掘进工序中减少超挖和周边岩体破坏的有效方法。在目前国内外井巷掘进爆破中被广泛应用。在硬度系数f=6～15之间和裂隙、节理不尽发育的岩体中，效果是很好的。
一.掘进岩体断裂控制光面爆破工艺参数存在的问题分析
常规的掘进岩体断裂控制光面爆破在一定的岩体硬度系数范围内及节理裂隙不太发育的岩体中，其效果无疑是很好的，但在极为复杂的岩体中，则存在如下两个方面的问题：
1、不耦合系数及其它参数调整难度较大
由于Kc的取值范围在很大程度上取决于Sc、St，即岩体的抗压、抗拉强度.。显然软岩或特硬岩体由于Sc 、St，变化太大，而Kc变化亦很大。而相对于孔经仅为0.04 m的炮孔而言，选择药卷很难满足Kc的要求。因为此时的药卷直经即要满足不耦合系数的要求但又能小于其爆破的临界直经。 特别是在Lj增大较多时，在有些部位由于岩体节理裂隙的不规范及与巷道成斜交产出等因素，而造成沿着裂隙产生自由面而形成超欠挖等。
2.岩体的节理裂隙等对光爆面成形影响较大
岩体的各种节理裂隙、弱面及软弱夹层等，若与断裂控制的切向相同，无疑效果是好的，但这些节理等往往是表现多方向性的。这对于在巷道周边断裂控制中保护围岩的稳定性及周边成形是相对不利的，不可避免的影响周边成形效果。
二、掘进岩体断裂控制光面爆破方法
分析常规的掘进岩体断裂控制光面爆破所存在主要问题后不难看出，若在极为复杂的掘进岩体中进行控制爆破 ，采用常规的掘进岩体光面爆破是难达到其效果的。为此，有必要寻求新的掘进岩体断裂控制爆破方法。
迄今为止，国内外专家提出的断裂控制爆破方法有15种之多，但从获得初始定向裂缝方式的原理来看，主要有三种类型。一类是对孔壁施加不均布爆破载荷，使孔壁在预定要形成断裂面的部位优先产生列纹；第二类是在预定的断裂方向进行人为破坏，使之断裂方向沿预定方向发展；第三类是在孔壁预定要形成断裂面部位先产生某种形状的缺口，使裂纹在缺口处优先起裂和发展。但经比较认为有效的方法有以下两种：
1）切缝套管法：即采用人造切缝套管，使裂纹在缺口处优先起裂和发展。
2）空孔导向法：是在预定的断裂方向进行人为破坏（导向孔），使之断裂方向沿预定方向发展。也有称为预裂爆破的方法。
三、掘进岩体断裂控制光面爆破试验及应用
在分析了常规掘进岩体断裂控制光面爆破存在问题的基础上，某铁矿先后与北京科技大学、中国矿业大学等在极为复杂的掘进岩体中进行了“带导向孔”和“ 切缝套管 ”两种掘进岩体断裂 控制爆破试验及推广应用。
1.“空孔导向”的岩体断裂控制光面爆破
某铁矿的采准掘进中，遇到的松弱岩体主要为矽卡岩（sk），小部分为蚀变闪长岩。据点荷载实测后换算sk的单轴抗压强度为12～32Mpa，抗拉强度仅为0.4～1.2Mpa，在此类岩体中掘进采用光爆，其Kc值过高造成药卷直经dc太小，为了满足要求，只能增大周边眼距，而增大周边眼距又往往会引起超（欠）挖，达不到光爆的目的。为此提出并进行“导向孔”掘进岩体断裂控制爆破技术试验。
导向孔实际就是在断裂控制光面爆破时的周边孔中设置一些不装药的空孔，（一般隔一孔设一个）如图所示。由于这些空孔爆破过程中所引起反射拉应力作用，而导致空孔沿连心线方向出现小裂缝，这些小裂缝很容易与其爆破孔所产生的裂缝贯通。起着很明显的引导裂缝方向的作用。因此“空孔导向”的断裂控制光面爆破其效果优于普通光爆。
2、“切缝套管”控制光面爆破技术
某铁矿岩体中节理、裂隙、层理发育，且多充有黄泥和呈蜂巢状岩溶。岩体的这些结构面、弱面和弱软夹层，显然对爆破应力波传播爆生气体作用有着重要影响。其影响主要是因结构面等存在而使爆破应力波及爆生气体首先在此方向集中释放，而引起岩体的破坏。这种破坏若是与光面爆破面平行的，则是有益的，在实际中大多是切向 的，这些无疑是无益的。而 “切缝套管” 断裂控制爆破正是采用人造缝隙（即切缝），使炸药在爆破后沿断裂控制光面爆破方向（人造裂隙方向）向孔壁直接产生爆破冲击，在爆炸的动作用中，使切缝方向的孔壁优先产生预裂隙，爆生气体的静作用使形成的预裂纹优先扩展，从而吸引了拟向非切缝方向释放的能量，驱动裂隙并使其加速扩展直至形成理想的断裂面。即通过切缝来引导爆炸动作用对孔壁的定向作用。这种定向作用，即克服了岩体中结构面多的缺点，又达到了定向成型的目地。该定向断裂光爆技术自九八年初在某铁矿开拓工区试验并推广以来，已试验应用掘进450m，其效果见表2。
三、经济效果及结论
通过针对松软及节理裂隙发育岩体的缺点，而进行的“空孔导向”和“切缝套管”两种掘进 岩体断裂控制爆破工艺试验，并经过某铁矿750m掘进试验和实践，其效果为：
1、眼痕率有了明显提高，两种断裂控制爆破的眼痕率平均比普通光爆提高了10～15%和20～30%。
2、最大超挖量有了明显的减少，两种断裂控制爆破超挖量都比普通光爆减少0.2m以上。
3、由于减少了周边的超欠挖，因而大大节省了喷射支护材料，一般每米可节省0.5m3以上。
4、有效保护了围岩自稳能力。从而降低了巷道的支护难度，提高了巷道服务年限。
经计算，仅采用如上两种工艺每年可为某铁矿节省30余万元的费用。不但取得了较好的社会效益而且也取得了较好的经济效益。该两项掘进岩体断裂控制爆破工艺技术在那些岩体条件极为复杂的矿山有很好的推广应用价值。