第七章 巷道掘進(jìn)爆破技術(shù)

第七章

巷道掘進(jìn)爆破技術(shù)

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表鉆眼工作爆破方法第七章

巷道掘進(jìn)爆破技術(shù)在新建礦井的大量井巷工程中，巷道工程所占的比重，一般要達(dá)到80％左右，其施工工期也要超過(guò)建井總工期的55％，因此加快巷道施工速度，是縮短建設(shè)工期的重要手段。在生產(chǎn)礦井中，機(jī)采和綜采的發(fā)展對(duì)加快巷道掘進(jìn)的要求也越來(lái)越高。當(dāng)前我國(guó)巷道掘進(jìn)的主攻方向應(yīng)是提高機(jī)械化水平，加快巷道掘進(jìn)的平均速度，提高掘進(jìn)單進(jìn)和工效，逐步解決好巷道掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線的配套問(wèn)題，迅速提高施工速度，加快礦井建設(shè)步伐。破碎巖石的方法有鉆眼爆破法和聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)等。目前破碎巖石的主要手段仍是鉆眼爆破法，其工作質(zhì)量的好壞，與能否實(shí)現(xiàn)快速、優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全施工緊密相關(guān)。1/31/20232第七章巷道掘進(jìn)爆破技術(shù)巷道掘進(jìn)中良好的鉆眼爆破工作應(yīng)做到：

(1)爆破后所形成的斷面應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，不欠挖(不足設(shè)計(jì)所規(guī)定的斷面)，也不超挖(超過(guò)設(shè)計(jì)所規(guī)定的斷面)，而且巷道的方向與坡度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定；

(2)爆破下來(lái)的巖石塊度和堆積狀況便于裝運(yùn)；

(3)爆破時(shí)對(duì)巷道圍巖震動(dòng)小，不崩倒支架，有利于巷道的維護(hù)；

(4)爆破每立方米巖石的炸藥和雷管消耗量要低，鉆眼工作量要小，炮眼利用率要高；

(5)便于采用先進(jìn)技術(shù)和機(jī)械裝備，改善作業(yè)條件。為了獲得良好的爆破效果，必須正確布置工作面炮眼、合理確定爆破參數(shù)、選用適宜的炸藥和改進(jìn)爆破技術(shù)。1/31/20233§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表正確布置炮眼是取得良好爆破效果的前提，必須根據(jù)巖石性質(zhì)、巷道斷面形狀以及所使用的炸藥等影響因素，合理布置炮眼和確定各類炮眼的裝藥量，才能獲得良好的爆破效果。掘進(jìn)工作面的炮眼，按其用途和位置不同可分為掏槽眼、輔助眼和周邊眼三類。1/31/20234§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表一、掏槽方法掏槽眼的作用是：首先將工作面上某部分巖石破碎下來(lái)，作工作面形成第二個(gè)自由面，為其他炮眼的爆破創(chuàng)造有利條件。掏槽的好壞決定著爆破的成敗，實(shí)際工作中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生炮眼利用率過(guò)低或崩倒支架的現(xiàn)象，多是由于掏槽布置不當(dāng)，爆破效果不良所致。掏槽分為斜眼掏槽和直眼掏槽兩大類，見(jiàn)表7-1。1/31/20235§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表1/31/20236§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表目前，我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)中仍以斜眼掏槽為主，它比較適應(yīng)煤礦常見(jiàn)的巖石條件和現(xiàn)有技術(shù)裝備條件。但隨著炮眼日益加深的要求，以及新技術(shù)、新鉆眼設(shè)備的應(yīng)用，直眼掏槽法將更有發(fā)展的途。(1)斜眼掏槽法。這種掏槽方法的特點(diǎn)是：可以充分利用自由面，掏槽面積較大；但傾斜炮眼深度受到巷道斷面尺寸的限制。在巖巷掘進(jìn)中常用錐形掏槽和垂直楔形掏槽，見(jiàn)表7-1。

(2)直眼掏槽法。這種掏槽方法的特點(diǎn)是：所有掏槽眼都垂直于工作面，彼此間距較小，且要嚴(yán)格保持平行；留有不裝藥的空眼，作為裝藥槽眼爆破時(shí)的自由面；槽眼的深度不受巷道斷面大小的限制，可以進(jìn)行深孔爆破；一般不宜在松軟巖石和有瓦斯煤塵爆炸危險(xiǎn)的巷道中使用。直眼掏槽法在金屬礦山掘進(jìn)中使用相當(dāng)廣泛，近年來(lái)為了推廣深孔爆破，煤炭系統(tǒng)也加強(qiáng)了直眼掏槽的試驗(yàn)研究工作，并已逐漸獲得推廣。1/31/20237§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表在直眼掏槽法中，空眼一般要比裝藥槽眼加深200nm左右。為了加強(qiáng)槽腔的拋碴作用，空眼也可加深500mm左右，以便在加深的炮眼底部裝填1~2卷炸藥，待其他槽眼爆炸后再爆。這種僅眼底裝少量炸藥的炮眼稱為半空眼。大直徑空眼是用重型鑿巖機(jī)與大直徑鉆頭打鑿的，但一般多用2~3個(gè)相互靠近的普通直徑炮眼代替，也可獲得良好的爆破效果。掏槽效果與合理決定各槽眼至空眼之間的距離有密切關(guān)系，圖7-1(a)表示菱形直眼掏槽的布置形式。菱形掏槽法適用于各種巖石條件，炮眼深度在2.0m以下效果較好。最好用毫秒電雷管分兩段起爆，如圖7-1(b)所示，距離小的一對(duì)炮眼先爆，距離大的一對(duì)后爆。每眼裝藥長(zhǎng)度為眼深的70％~80％。螺旋掏槽(圖7-2)是中硬以上巖石進(jìn)行深孔掏槽的一種較好的掏槽方法。其特點(diǎn)是各裝藥的槽眼繞中空眼呈螺旋形布置，這種掏槽方法的炮眼利用率可達(dá)90％以上，爆破圖表見(jiàn)表7-2。1/31/20238§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表1/31/20239§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表當(dāng)采用大直徑(φ100~φ200mm)中空眼時(shí)，其布置方式如圖7—3所示。1/31/202310五星掏槽法(圖7-4)是適用于各種巖層條件、比較可靠的掏槽方法。炮眼深度在2.5m以下時(shí)，用一般巖石炸藥即可；當(dāng)眼深為2.5~3.0m時(shí)，宜采用4號(hào)巖石炸藥或其他高威力炸藥。用毫秒電雷管起爆時(shí)，其起爆順序是：中心1號(hào)眼先爆，其余2~5號(hào)眼后爆，每眼裝藥長(zhǎng)度為眼深的70％~80％?！?.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表二、其他炮眼的布置原則輔助眼(又稱崩落眼)是布置在掏槽眼和周邊眼之間的炮眼。在巷道掘進(jìn)中輔助眼是擴(kuò)大掏槽，大量崩落巖石的主要炮眼。其布置原則是充分利用掏槽眼所創(chuàng)造的自由面，最大限度地爆破巖石。一般輔助眼的間距為400~800mm，炮眼方向基本上垂直于工作面，要布置均勻，以每一炮眼的最小抵抗線近似相等為原則，以使崩落下的巖石塊度大小適中，便于裝巖工作。1/31/202311§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表周邊眼的布置是控制巷道成形的關(guān)鍵。按照光面爆破的要求，其眼口中心都應(yīng)布置在巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面的輪廓線上，眼底應(yīng)稍向輪廓線外偏斜，一般不超過(guò)100~150mm，便于在下循環(huán)打眼時(shí)鉆機(jī)有足夠的工作空間，同時(shí)盡量減少超挖量。眼間距必須符合光面爆破的要求，目前井下使用直徑為40mm左右的炮眼，眼距為400~600mm。另外，周邊眼中還包括底眼，底眼的作用主要是控制巷道底板標(biāo)高以及拋擲已破碎的巖石。一般底眼眼口應(yīng)高出底板水平150mm左右，以防灌水；眼底要傾斜向下，可打到底板標(biāo)高以下100~200mm左右，以防底板欠挖。底眼的間距要比頂眼和幫眼稍大。輔助眼與周邊眼的眼底應(yīng)盡量落在同一深度的平面上，這樣爆破出來(lái)的工作面比較平整，為下次鉆眼創(chuàng)造良好條件。此外，當(dāng)工作面巖石的層理或裂縫發(fā)育時(shí)，要盡量使炮眼與層理垂直或斜交。1/31/202312§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表三、爆破參數(shù)的確定巷道掘進(jìn)中的爆破參數(shù)包括：炸藥消耗量、炮眼直徑、炮眼深度和炮眼數(shù)目等。正確地確定這些參數(shù)才能取得良好的爆破效果。

(1)炸藥消耗量。爆破1m3的實(shí)體原巖所需要的炸藥量，稱為單位炸藥消耗量。其數(shù)值決定得正確與否，會(huì)直接影響到巖石塊度的大小、鉆眼工作量與裝巖工作量、巷道周邊輪廓的整齊和穩(wěn)定的程度、炮眼利用率以及巷道造價(jià)等。影響炸藥消耗量的因素有巖石性質(zhì)、巷道斷面尺寸、自由面的位置與數(shù)目、炮眼的裝藥結(jié)構(gòu)、炮眼的直徑和深度以及炸藥的性能等。一般說(shuō)來(lái)，巖石越堅(jiān)固、巷道斷面積越小、炮眼直徑越小、炮眼越深、炸藥的爆破性能越差，炸藥消耗量越高；反之，炸藥消耗量就相應(yīng)降低。到目前為止，還沒(méi)有從理論上解決計(jì)算炸藥消耗量的方法。通過(guò)實(shí)踐，國(guó)家對(duì)各種巖石、不同掘進(jìn)斷面的炸藥消耗量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，表7—3列出了《礦山井巷工程預(yù)算定額》試行本中規(guī)定的巖巷掘進(jìn)炸藥消耗量定額。在使用時(shí)應(yīng)注意，該定額系按巖石巷道用二號(hào)巖石硝銨炸藥、煤及半煤巖巷道采用二號(hào)煤礦硝銨炸藥、均用紙殼電雷管制定的，若采用其他炸藥時(shí)，可按表7-4進(jìn)行調(diào)整。1/31/202313§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表1/31/202314§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表1/31/202315§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表(2)炮眼直徑。我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)普遍采用的炮眼直徑，比標(biāo)準(zhǔn)藥卷直徑32~35mm稍大4~6mm，一般為39~41mm。炮眼直徑小了，裝藥困難；炮眼直徑過(guò)大，使標(biāo)準(zhǔn)藥卷在炮眼里有較大的空隙，不利于爆破。

(3)炮眼深度。炮眼深度直接決定著每茬炮的進(jìn)尺量，同時(shí)又決定著循環(huán)工作量。炮眼深度加大了，鉆眼和裝巖的工作量會(huì)增加。正確確定炮眼深度除考慮鉆眼效率及良好的爆破效果外，還要考慮循環(huán)工作量、循環(huán)時(shí)間，以保證爆破質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)，提高掘進(jìn)速度并降低掘進(jìn)成本。在一定條件下，顯然淺眼多循環(huán)的輔助作業(yè)占用時(shí)間比例較大，不利于充分利用工時(shí)。若能一方面加深炮眼，另一方面又增加每班掘進(jìn)循環(huán)的次數(shù)，采用深眼多循環(huán)，對(duì)快速掘進(jìn)必然有利。但在一般的技術(shù)設(shè)備條件下，炮眼的深度除受巷道斷面尺寸、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)的限制外，還受鉆眼機(jī)械能力以及爆破技術(shù)的限制，以常見(jiàn)的YT-23型鑿巖機(jī)為例，當(dāng)鉆眼深度超過(guò)5m時(shí)，鉆眼速度便會(huì)明顯下降，爆破效果也不甚理想。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，平巷掘進(jìn)的炮眼深度一般不超過(guò)4m。當(dāng)采用氣腿式鑿巖機(jī)和巖石硝銨炸藥時(shí)，炮眼深度以1.8~2.5m為宜，欲加深炮眼時(shí)，應(yīng)改進(jìn)機(jī)具，使用威力更高的炸藥。1/31/202316§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表(4)炮眼數(shù)目炮眼數(shù)目直接決定著每茬炮的鉆眼時(shí)間和鉆眼工作量，同時(shí)又影響著爆破效果。其數(shù)量必須根據(jù)工作面的巖石性質(zhì)、巷道斷面形狀和尺寸以及所用的爆破材料，按不同作用的各類炮眼，分別進(jìn)行合理布置，最終排列出的眼數(shù)就是一次爆破的總炮眼數(shù)目。但這個(gè)炮眼數(shù)目是否合理，還必須通過(guò)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證。合理的炮眼數(shù)目應(yīng)當(dāng)保證有較高的爆破效率(炮眼利用率不小于85％)，爆下的巖塊塊度和爆破后的巷道輪廓符合施工和設(shè)計(jì)的要求。此外，也可以按下列方法估算炮眼數(shù)目，作為實(shí)際排列炮眼時(shí)參考：即將一次爆破所需的額定總炸藥量，按照一定的炮眼裝填系數(shù)，平均裝入工作面所有的炮眼中去，從而估計(jì)出所需的炮眼數(shù)目。1/31/202317§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表根據(jù)炸藥定額一循環(huán)爆破巖石所需總裝藥量Q按下式計(jì)算：

Q＝ηqsl(7—1)式中

q——單位炸藥消耗量，kg／m3；

s——巷道掘進(jìn)斷面積，m2；

l——炮眼的平均深度，m3η——炮眼的利用率，η=l0／l；

l0——一茬炮進(jìn)尺，m。按炮眼實(shí)際裝藥長(zhǎng)度一循環(huán)總裝藥量用下式計(jì)算：

Q＝Nalρ/m(7—2)式中

N——炮眼總數(shù)；

a——裝藥系數(shù)，為炮眼里的裝藥長(zhǎng)度對(duì)眼長(zhǎng)度之LC，一段取0．5一o．7；

m——每個(gè)藥卷的長(zhǎng)度，m；

ρ——每個(gè)藥卷的質(zhì)量，kg；從式(7—1)與式(7—2)兩式相等得炮眼總數(shù)為

N＝qsηm/aρ(7—3)1/31/202318§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表這只是一種估算方法，考慮的原則是將全部額定炸藥平均地分配到各炮眼內(nèi)。在實(shí)際工作中，為了達(dá)到良好的爆破效果，掏槽眼比輔助眼和底眼多裝l~2個(gè)藥卷，而周邊眼中的頂眼和幫眼的裝藥量則應(yīng)最少。在根據(jù)需要分配各類炮眼合理的裝藥量過(guò)程中，炮眼數(shù)目難免要增減。為了達(dá)到光面爆破的效果，周邊眼數(shù)應(yīng)略多些，此外當(dāng)采用直眼掏槽時(shí)，還要增加空眼，故實(shí)際的炮眼數(shù)目一定會(huì)比上述估算的結(jié)果多。1/31/202319§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表四、爆破圖表的編制爆破圖表是指導(dǎo)和檢查鉆眼爆破工作的技術(shù)文件。其內(nèi)容分三部分：第一部分是爆破條件；第二部分是炮眼布置圖，并附有說(shuō)明表；第三部分是預(yù)期爆破效果。編制爆破圖表首先應(yīng)做充分的調(diào)查研究工作，掌握第一手資料，然后根據(jù)所用鉆眼設(shè)備和爆破器材進(jìn)行綜合分析，確定一個(gè)初步爆破圖表，經(jīng)過(guò)若干個(gè)循環(huán)的爆破實(shí)踐，不斷完善之后，才能正式作為指導(dǎo)鉆眼、爆破工作的依據(jù)。如果巷道穿過(guò)多種巖層，則應(yīng)選定兩種(或兩種以上)穿過(guò)量長(zhǎng)的主要巖層，分別編制爆破圖表。表7—5、表7—6和表7—7為淮北蘆嶺礦中間車場(chǎng)成巷210m的爆破圖表；圖7—5為其炮眼布置圖。1/31/202320§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表1/31/202321§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表1/31/202322§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表1/31/202323§7.1

掘進(jìn)工作面炮眼布置及爆破圖表表7-8和圖7-6為某礦采用光面爆破所制定的爆破圖表。爆破原始條件：巖石為砂頁(yè)巖；巷道掘進(jìn)斷面面積為9.64m2；炸藥為4號(hào)抗水巖石銨梯炸藥；雷管為5段毫秒電雷管。主要爆破指標(biāo)：循環(huán)進(jìn)尺2.5m；炸藥消耗量1.92kg／m3；炮眼密度5.3個(gè)／m3。1/31/202324§7.2

鉆眼工作鉆眼工作的好壞直接影響著爆破效果、循環(huán)進(jìn)尺和巷道的工程質(zhì)量，所以必須嚴(yán)格按照爆破圖表進(jìn)行打眼，特別要注意掌握好巷道掘進(jìn)的方向和坡度。一、準(zhǔn)備工作為了安全，鉆眼前要檢查并處理頂、幫的話石、浮矸，靠近工作面的支架要打緊打牢。同時(shí)，要檢查鑿巖機(jī)、氣腿并上足潤(rùn)滑油，備齊釬子和釬頭，并檢查釬子中心孔是否通氣，檢查壓氣管、水管是否有漏損現(xiàn)象，水壓、氣壓是否滿足要求等。為了掌握巷道掘進(jìn)的方向和坡度，正確布置炮眼的位置，鉆眼前應(yīng)檢查巷道的中線和腰線，如圖7—7所示。1/31/202325§7.2

鉆眼工作其簡(jiǎn)易測(cè)量方法如下：巷道中線需由測(cè)量人員用儀器測(cè)定，并在巷道頂板上每隔一定距離設(shè)有標(biāo)樁與掛線。如果巷道的方向不改變，掘進(jìn)工人即可用如圖7-8所示的“三點(diǎn)延線法”延長(zhǎng)中線，并以此為準(zhǔn)，在工作面上布置炮眼。1/31/202326§7.2

鉆眼工作為了控制巷道的坡度，可用腰線測(cè)量。通常腰線點(diǎn)設(shè)在無(wú)水溝一側(cè)巷道的側(cè)墻支架腿上，腰線點(diǎn)距軌面標(biāo)高通常取1m。延長(zhǎng)腰線的方法可用半圓儀(又稱度尺)掛在腰線上測(cè)定，如圖7-9所示；或把腰線的坡度折合成巷道單位長(zhǎng)度上升或下降的高度，并用透明軟塑料管裝水測(cè)定出水平后再度量。1/31/202327§7.2

鉆眼工作近年來(lái)，我國(guó)研制出了供井巷掘進(jìn)用的激光指向儀，這種儀器操作簡(jiǎn)單，指向準(zhǔn)確又省時(shí)間，深受工人歡迎。為了在工作面正確、快速布置炮眼位置，我國(guó)已生產(chǎn)有多種鉆眼布孔儀。Ty-B型鉆眼布孔儀主要由隔爆主腔、前罩、放大鏡及三角架等部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖7—10所示。其光路系統(tǒng)如圖7-11所示。1/31/202328§7.2

鉆眼工作圖中的像距是鉆眼布孔儀到工作面的距離，有5m、6m和9m三種，不同的像距是通過(guò)更換鏡頭實(shí)現(xiàn)的。布孔板是一塊厚2mm，直徑36mm的鋁板?？筛鶕?jù)實(shí)際施工巷道斷面的炮眼布置圖，按1：133比例縮小，在布孔板上劃好炮眼位置，再用φ0.3mm~φ0.9mm的鉆頭將小眼一一鉆出或用細(xì)針錐孔，如圖7—12所示。1/31/202329§7.2

鉆眼工作二、多臺(tái)鑿巖機(jī)鉆眼一般情況下，每3—4m2工作面斷面配備一臺(tái)鑿巖機(jī)；當(dāng)巖石較堅(jiān)固時(shí)，每1.4~3.0m2便可配備一臺(tái)鑿巖機(jī)。多臺(tái)鑿巖機(jī)作業(yè)時(shí)，為了避免氣管、水管相互糾纏，可以采用兩路氣管、水管供氣和供水，如圖7-13所示。1/31/202330§7.2

鉆眼工作為了適應(yīng)巷道快速施工，我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)在工作面風(fēng)、水管路的聯(lián)接、構(gòu)造等方面有了不少革新。例如，采用輕質(zhì)合金壓氣管、硬塑料水管；還出現(xiàn)了多種形式的快速管接頭，如圖7-14及圖7-15所示；在分氣器上安裝球形或錐形的自動(dòng)分氣閥等(圖7-16)，基本上實(shí)現(xiàn)了快運(yùn)、快接、快卸。1/31/202331§7.2

鉆眼工作圖7-16是分氣器上的自動(dòng)閥，圖(a)是肥城等礦區(qū)用的球形閥，連接管尚未插入時(shí)，彈簧將閥球頂起，封閉氣路；當(dāng)連接管1利用連接螺母2旋緊而插入閥腔，便將閥球頂回，壓縮彈簧，壓氣便從小出氣孔7進(jìn)入連接管。圖(b)是陜西韓城礦區(qū)創(chuàng)造的錐形閥，原理基本上與球形閥相同，只不過(guò)在連接管未插入時(shí)，不是用彈簧頂起錐閥，而是利用壓氣的壓力。1/31/202332§7.2

鉆眼工作多臺(tái)鑿巖機(jī)作業(yè)必須避免擁擠和忙亂，應(yīng)采用定人、定機(jī)、定位、定任務(wù)、定時(shí)間的鉆工崗位責(zé)任制。任務(wù)確定后，每個(gè)循環(huán)都基本不變，這樣既利于工人熟悉炮眼的設(shè)計(jì)位置、深度、角度，又利于鑿巖機(jī)的保養(yǎng)。圖7-17所示的是新汶?yún)f(xié)莊礦在斷面為16.5m2的巷道中、實(shí)行鉆工崗位責(zé)任制、以7臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)鉆眼的作業(yè)分工圖，表7-9為其鉆眼順序說(shuō)明書(shū)。1/31/202333§7.2

鉆眼工作三、鑿巖臺(tái)車鉆眼在巷道掘進(jìn)中，采用多臺(tái)鑿巖機(jī)鉆眼是實(shí)現(xiàn)快速施工的行之有效的方法，但是使用手持式氣腿鑿巖機(jī)用人多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、不易保證炮眼的規(guī)格質(zhì)量、不利于推廣光面爆破和保證巷道的規(guī)格質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)外正在發(fā)展和研制其他鉆眼設(shè)備，如掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車、鉆裝機(jī)、全液壓鑿巖機(jī)、內(nèi)燃鑿巖機(jī)等。在平巷掘進(jìn)中，用鑿巖臺(tái)車代替氣腿鑿巖機(jī)，可以較大地提高掘進(jìn)工效、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和改善作業(yè)條件。1/31/202334§7.2

鉆眼工作國(guó)內(nèi)已正式投入生產(chǎn)的鑿巖臺(tái)車有：CGJ2型雙機(jī)軌輪式鑿巖臺(tái)車(圖7-18)和CGJ2型三機(jī)軌輪式鑿巖臺(tái)車等。1/31/202335§7.3

爆破方法一、爆破作業(yè)為了達(dá)到預(yù)期的爆破效果，保證施工安全，爆破作業(yè)必須認(rèn)真進(jìn)行。負(fù)責(zé)爆破工作的放炮員應(yīng)由有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人專職擔(dān)任。裝藥前的準(zhǔn)備工作有：加固工作面附近的支架，以防崩倒；放炮母線要妥善地掛在巷道側(cè)幫上，并且要和金屬物體、電纜、電線離開(kāi)一定距離，還要測(cè)試一下放炮母線是否通電；檢查炮眼布置是否符合爆破圖表，炮眼中的巖粉和水要用壓氣吹凈；在規(guī)定的安全地點(diǎn)裝配引藥；檢查工作面20m范圍內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋础睹旱V安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定處理。裝藥聯(lián)線工作應(yīng)嚴(yán)格按爆破圖表進(jìn)行，并應(yīng)建立崗位責(zé)任制，做到定人、定眼，還要設(shè)專人檢查。爆破時(shí)要注意安全，必須嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，認(rèn)真操作。1/31/202336§7.3

爆破方法二、光面爆破概述光面爆破簡(jiǎn)稱光爆，是一種合理利用炸藥能量的控制爆破技術(shù)。用光面爆破法開(kāi)掘出來(lái)的井巷成形規(guī)整，符合設(shè)計(jì)的斷面輪廓尺寸，巖壁無(wú)明顯的爆震龜裂，保護(hù)了圍巖的整體性，提高了圍巖的穩(wěn)定性與自承能力。

(一)光爆的發(fā)展光面爆破在我國(guó)的發(fā)展，是隨著我國(guó)推廣應(yīng)用錨噴支護(hù)而相應(yīng)發(fā)展起來(lái)的。我國(guó)煤炭行業(yè)1973年開(kāi)始由原中國(guó)礦業(yè)學(xué)院在開(kāi)灤煤礦進(jìn)行了光面爆破試驗(yàn)，應(yīng)用推廣中做了大量的科學(xué)研究和工程實(shí)踐，收到了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。光爆是錨噴支護(hù)的重要前提和基礎(chǔ)，光爆和錨噴的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成了“光爆錨噴”新技術(shù)，這是我國(guó)錨噴支護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。1/31/202337§7.3

爆破方法(二)光爆的類型1．按爆破時(shí)序分類

(1)周邊后裂法，又稱修邊法。當(dāng)全斷面一次爆破時(shí)，周邊眼的光爆炮孔安排在最后起爆；當(dāng)全斷面分次爆破時(shí)，周邊光爆孔仍安排在最后起爆。后者又稱為預(yù)留光面層法或預(yù)掘?qū)ы戏?，目前已在我?guó)推廣應(yīng)用。

(2)周邊先裂法，又稱預(yù)裂法。其起爆順序與周邊后裂法相反，即首先起爆周邊炮孔，沿巷道輪廓線形成一圈預(yù)裂貫通裂縫，然后再爆掉中心巖石。此法可大大減弱爆破震動(dòng)作用。1/31/202338§7.3

爆破方法2．按爆破深度分類

(1)淺孔光爆法?？咨畈淮笥?~2.5m的簡(jiǎn)易光面爆破。

(2)中深孔爆破法?？咨畲笥?.5m、小于5~6m的極限深度的深循環(huán)掘進(jìn)光面爆破。

(3)特深孔光爆法，又稱超深光爆法。一次鉆爆掘進(jìn)深度可達(dá)6m以上的光面爆破。另外，把已廣泛應(yīng)用的修邊光爆稱為普通光爆；把應(yīng)用于交岔點(diǎn)岔墩、復(fù)雜硐室、軟巖等特殊條件下質(zhì)量更高的修邊光爆，稱為特殊光爆。在我國(guó)當(dāng)前施工技術(shù)條件下，淺孔修邊光爆是最常用的一種光爆方法。1/31/202339§7.3

爆破方法(三)光爆的標(biāo)準(zhǔn)原煤炭工業(yè)部在《光爆錨噴試行規(guī)程》中對(duì)光爆的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三項(xiàng)指標(biāo)：

(1)眼痕率不少于50％。眼痕率是指周邊眼留有半邊炮眼痕的長(zhǎng)度(或總個(gè)數(shù))與周邊

眼的總長(zhǎng)度(或總個(gè)數(shù))的百分比。對(duì)于整體性較好的硬巖，眼痕率不少于50％是較容易達(dá)

到的，但整體性較差的軟巖就不容易達(dá)到。

(2)超挖尺寸不得大于150mm，欠挖尺寸不得超過(guò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。在《井巷施工驗(yàn)收規(guī)范》中對(duì)欠挖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：立井井筒：有提升設(shè)備時(shí)欠挖應(yīng)小于20mm；無(wú)提升設(shè)備時(shí)欠挖應(yīng)小于50mm。巷道高度：欠挖應(yīng)小于30mm。巷道寬度：主要巷道欠挖應(yīng)小于20mm；一般巷道應(yīng)小于50mm。

(3)巖面上不應(yīng)有明顯的炮震裂縫。1/31/202340§7.3

爆破方法(四)光爆的優(yōu)點(diǎn)光爆與普通爆破相比，具有以下四方面的優(yōu)點(diǎn)：

(1)由于光爆巷道成形規(guī)整，消除圍巖凸凹處的應(yīng)力集中，最大限度地保持了圍巖自身強(qiáng)度，從而增強(qiáng)了圍巖自承能力，為錨噴支護(hù)提供了基礎(chǔ)。

(2)由于光爆大大地減少了掘進(jìn)超挖量(一般普通爆破的超挖量為20％~30％，而光爆的超挖量只有4％~6％)，因此可減少材料(支護(hù)和炸藥等)消耗，從而降低成本，加快掘進(jìn)速度。

(3)光爆可有效地減少對(duì)工作面圍巖的破壞，使井巷圍巖較為穩(wěn)定，有利于施工和安全。同時(shí)也減少了井巷的維修量，降低了井巷的失修率。

(4)光爆消除了圍巖的凸凹不平，從而減少了通風(fēng)阻力和瓦斯聚集，有利于安全。1/31/202341§7.3

爆破方法三、光爆原理

(一)光爆的原理國(guó)內(nèi)外在進(jìn)行大量試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了多種理論，這里僅介紹兩種。1．周邊眼同時(shí)起爆原理當(dāng)兩炮眼同時(shí)起爆(圖7-19)后，兩眼產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力波將在兩孔中間相遇，兩壓縮波波峰相互疊加，匯合形成拉伸變形波，產(chǎn)生拉應(yīng)力σx，從而使炮孔間形成貫通裂縫，崩落光面層巖體，達(dá)到光爆效果。1/31/202342§7.3

爆破方法2．以靜壓為主的光爆原理光爆炮眼很難絕對(duì)同時(shí)起爆(圖7-20)，故壓縮波很難在兩孔間相遇。光爆是以靜壓(爆生氣體膨脹壓力)為主，動(dòng)壓(沖擊壓縮波作用)為輔。其原理為：應(yīng)力集中的預(yù)裂效應(yīng)。如圖7-20所示，當(dāng)眼A起爆時(shí)，眼B相當(dāng)于空眼，在兩眼聯(lián)線上造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生預(yù)裂裂縫；然后當(dāng)月眼起爆時(shí)，將預(yù)裂裂縫擴(kuò)大、伸展，形成貫通裂

縫。眼距越小，應(yīng)力越集中，預(yù)裂效果越好。1/31/202343靜壓拉應(yīng)力作用。炮孔內(nèi)的平均靜壓力合力，既要滿足不壓壞孔壁巖體，又要小于巖體的爆破抗壓強(qiáng)度，還要等于或略大于兩炮眼連線間巖體的抗拉強(qiáng)度，從而將光面層巖體崩落，獲得良好的光爆效果?！?.3

爆破方法

(二)實(shí)現(xiàn)光爆應(yīng)采取的措施要實(shí)現(xiàn)光爆，必須做到周邊眼爆破后既不把圍巖壁的巖石炸碎，不產(chǎn)生明顯的炮震裂縫，又要把巖石沿炮眼的聯(lián)線整齊地切斷下來(lái)，使圍巖壁面規(guī)整，沒(méi)有大的凸凹，符合設(shè)計(jì)要求。為此采取下列措施：1．盡量減少爆炸裂隙由于炸藥在巖石中爆炸產(chǎn)生的爆轟壓力可達(dá)到幾萬(wàn)至十幾萬(wàn)個(gè)大氣壓，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了任何巖石的極限抗壓強(qiáng)度，故一般炸藥包附近的巖石都要被炸碎或被壓縮為一個(gè)空腔，這是很難避免的。但如果選用合適的炸藥，控制裝藥量，合理選擇裝藥結(jié)構(gòu)，使爆破作用于炮孔壁巖石上的巨大壓力衰減，就能夠使巖石不受破壞或少受破壞。1/31/202344§7.3

爆破方法減少爆炸裂隙的措施之一是控制沖擊動(dòng)壓產(chǎn)生的粉碎性破壞。炸藥爆炸產(chǎn)生的爆轟壓力為

p＝1/4ρ0v2(7—4)式中p——爆轟壓力；

ρ0——炸藥密度；

v——爆速。由式(7—4)可知，爆轟壓力戶與炸藥密度ρ0成正比，因此應(yīng)選用密度小的炸藥，并通過(guò)合理的裝藥結(jié)構(gòu)加大爆轟波峰壓的衰減。爆速v的平方與爆壓成正比，而同種炸藥的爆速，又是隨藥卷直徑的減小而降低，故選用爆速小、藥卷直徑小(但要大于穩(wěn)定爆轟的臨界直徑)的炸藥，對(duì)減少爆轟壓力效果更為顯著。這種低爆速、低密度炸藥爆炸作用必須良好，傳爆穩(wěn)定可靠，容易起爆，否則就會(huì)因?yàn)樗幜啃　⒈ú煌耆?，而達(dá)不到將巖石整齊爆下的目的。1/31/202345§7.3

爆破方法目前我國(guó)尚未生產(chǎn)專用的光爆用炸藥，一般采用2號(hào)巖石銨梯炸藥，其爆速為3600m/s，密度為0.9~1.1kg/m3，基本上符合光爆的要求。但是這種炸藥的臨界直徑較大，制成小直徑藥卷時(shí)起爆和傳爆的性能較差。在裝藥結(jié)構(gòu)方面，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在都采用不耦合裝藥，即在炮眼中裝填的藥卷直徑遠(yuǎn)比炮眼直徑小。炮眼直徑和藥卷直徑之比稱為不耦合系數(shù)。如將2號(hào)巖石炸藥改為直徑25mm的藥卷裝入42mm的炮眼，則不耦合系數(shù)為42/25＝1.68，這時(shí)炸藥的爆速降低至3220m/s。但如果藥卷直徑過(guò)小，由于銨梯炸藥的性能關(guān)系，易產(chǎn)生傳爆不良，效果反而不好。不耦合裝藥結(jié)構(gòu)在光爆作業(yè)中不易炸壞炮眼周圍巖石的原因，主要在于爆轟波經(jīng)過(guò)一段空氣間隔才傳到巖石，形成在空氣中傳播的沖擊波，它在傳播時(shí)壓力迅速衰減。因此，如果設(shè)法將炸藥懸在炮眼中心，四周不與眼壁接觸，效果將會(huì)更好一些，辦法是在藥卷兩端架設(shè)塑料或硬紙環(huán)狀圈，由于制作復(fù)雜、裝藥麻煩，在我國(guó)尚未廣泛應(yīng)用。1/31/202346§7.3

爆破方法結(jié)合國(guó)產(chǎn)2號(hào)巖石炸藥階性能情況，在炮眼不太深(約3m以下)的情況下，一般不采用細(xì)藥卷，而用原裝藥卷(直徑32mm、35mm)裝入炮眼，這樣雖然藥卷周圍巖壁可能稍微破碎，但效果還是能夠令人滿意。減少爆炸裂隙的措施之二是減小靜壓的破壞作用。主要措施是嚴(yán)格控制光爆炮眼的裝藥量，盡可能減小裝藥密度。因?yàn)樗幜吭酱螅a(chǎn)生的破碎范圍越大，爆生氣體壓力也更大，且爆轟波與爆生氣體壓力的作用時(shí)間也更長(zhǎng)。在能夠?qū)r石破碎的前提下，藥量越少越好，但需要多打炮眼。1/31/202347§7.3

爆破方法2．促進(jìn)兩炮眼間形成貫穿裂縫兩個(gè)周邊光爆炮眼之間形成貫穿裂縫，是光面爆破技術(shù)中的關(guān)鍵。因?yàn)檫@條裂縫就是巷道輪廓線的一部分，它的光滑或凸凹決定了巷道成形的好壞。貫穿裂縫，是爆炸后的氣體產(chǎn)生的靜應(yīng)力場(chǎng)的相互疊加而產(chǎn)生的。爆生氣體比爆轟壓力小，作用時(shí)間長(zhǎng)，故當(dāng)兩炮眼起爆時(shí)差不大時(shí)，在巖石中產(chǎn)生的應(yīng)力波能夠相互加強(qiáng)，衍生的拉應(yīng)力就沿炮眼聯(lián)線將巖石拉斷。這樣，所采用的炸藥除性能要求外，爆炸生成氣體的量(稱比容)還必須大些。同時(shí)在裝藥結(jié)構(gòu)上應(yīng)使爆生氣體在炮孔全長(zhǎng)上有均勻的作用力，因此細(xì)長(zhǎng)藥卷較好。當(dāng)不用細(xì)藥卷時(shí)可將炮眼口塞緊讓爆生氣體有一膨脹空間，達(dá)到炮眼作用力比較均勻的目的。1/31/202348§7.3

爆破方法光爆炮眼的同時(shí)起爆，也是產(chǎn)生光滑的貫穿裂縫的關(guān)鍵。從理論上講，兩孔起爆時(shí)差不能大于靜應(yīng)力的作用時(shí)間，否則就達(dá)不到靜應(yīng)力的疊加。國(guó)外模型研究拍攝的照片，也證明時(shí)差小于10ms的光爆效果最好。在我國(guó)，毫秒電雷管精度較高、起爆時(shí)差較小，其時(shí)差達(dá)到13ms，用在光面爆破，能夠獲得較好的效果。有些現(xiàn)場(chǎng)因限于條件，也有用秒延期電雷管甚至火雷管進(jìn)行光爆成功的事例(秒延期電雷管的時(shí)差可能達(dá)到100ms或更大，火雷管的時(shí)差難以估計(jì))。從我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，時(shí)差10~20ms也是可以用的，故一般情況應(yīng)采用毫秒電雷管。各個(gè)光爆炮眼都裝入等量的炸藥，有利于形成整齊的貫穿裂縫。這樣就需要最小抵抗線基本上一樣大小，因此光爆炮眼內(nèi)層的各炮眼(掏槽眼、輔助眼)在布置時(shí)必須考慮到能為光爆炮眼提供一個(gè)大致整齊的粗?jǐn)嗝?，給光爆炮眼形成一個(gè)光面層。1/31/202349§7.3

爆破方法3．防止兩炮眼之間發(fā)生欠挖和超挖光面層的厚度(即最小抵抗線W)與光爆炮眼間距E之間要有一個(gè)合適的比例。這個(gè)比例叫做光爆炮眼的密集系數(shù)M，即

M＝E/W(7—5)式中

M——炮眼密集系數(shù)；

E——周邊眼間距；

W——最小抵抗線。顯然，如果M過(guò)大就會(huì)在兩眼之間留下巖石殘根形成欠挖，掘進(jìn)斷面出現(xiàn)凹凸不平，如圖7-21(a)所示；M過(guò)小就會(huì)在兩眼之間由于爆破而形成超挖，如圖7—21(b)所示。只有當(dāng)M＝0.8~1時(shí)才能獲得較好的光爆效果。1/31/202350§7.3

爆破方法由于爆生氣體無(wú)孔不入，因此，如果光爆眼的眼壁上有一些方向不定的裂隙，就會(huì)由于爆生氣體的滲入膨脹發(fā)展為大裂縫，破壞圍巖的完整性。如果裂隙恰在兩炮眼之間，則會(huì)對(duì)形成貫穿裂縫有利，但事實(shí)上裂隙的產(chǎn)生方向是不定的，故在打眼時(shí)盡量減少眼壁上的裂隙，因此打周邊眼時(shí)應(yīng)使用銳利的釬子。國(guó)外模型試驗(yàn)時(shí)，用寶石工銼刀在模擬炮眼壁上做出切口，就可以使裂隙沿切口發(fā)展。掘進(jìn)實(shí)踐中對(duì)炮眼作走向切口也是容易實(shí)現(xiàn)的。1/31/202351§7.3

爆破方法四、光爆參數(shù)

(一)光爆炸藥光爆炸藥應(yīng)具有的性能是；高爆力，低猛度，低爆速，低密度，起爆容易，傳爆性能好，爆轟穩(wěn)定，臨界直徑較小(便于制成小直徑藥卷作不耦合裝藥使用)。目前國(guó)產(chǎn)銨梯類炸藥雖起爆容易，但起爆后不能達(dá)到穩(wěn)定爆速，而且臨界直徑較大，制成小直徑藥卷時(shí)其爆炸性能有所改變。但在無(wú)專用光爆炸藥的情況下，只要注意其特點(diǎn)，不改制成直徑25mm以下的藥卷，不使用變質(zhì)受潮炸藥，也能取得比較好的效果。我國(guó)煤礦常用炸藥性能見(jiàn)表7-10。1/31/202352§7.3

爆破方法(二)雷管目前煤礦采用的雷管是6號(hào)或8號(hào)電雷管。

(三)聯(lián)線方式煤礦常用的聯(lián)線方式有串聯(lián)和串并聯(lián)兩種。1．串聯(lián)串聯(lián)就是各炮眼的雷管腳線首尾依次相聯(lián)，剩下的兩根腳線接到母線上，如圖4-12所示。一般現(xiàn)場(chǎng)均采用這種“手拉手”大串聯(lián)方式。因?yàn)榇?lián)簡(jiǎn)單、易檢查，母線腳線消耗小，而且所需準(zhǔn)爆電流較小，一般放炮器即可滿足要求。2．串并聯(lián)將雷管分組串聯(lián)，然后再將各串聯(lián)組的兩腳線分別并聯(lián)到兩根母線上，如圖4-13(a)所示，這種聯(lián)線方式叫串并聯(lián)。采用串并聯(lián)時(shí)，要求各支路的雷管電阻值基本相等，常用于一次放炮數(shù)目多的井巷掘進(jìn)中。1/31/202353§7.3

爆破方法(四)炮眼間距與裝藥系數(shù)光爆參數(shù)的選擇主要是對(duì)炮眼布置與裝藥量的合理選擇。1．掏槽眼光爆與普爆一樣，掏槽是關(guān)鍵。不僅要重視其參數(shù)選擇，而且要重視掏槽方式的選擇，直眼掏槽不受斷面限制，可多臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)打眼，炮眼質(zhì)量易掌握，爆破效率高，迎頭打齊；光爆效果好，所以經(jīng)常采用。但因掏槽眼垂直于工作面，爆破抵抗線大，往往需要打空心眼做掏槽輔助自由面，所以掏槽打眼多，用藥量大。

直眼掏槽的眼距要嚴(yán)格控制。太大時(shí)掏槽比較困難，太小時(shí)巖石被擠實(shí)，掏槽效果差。直眼掏槽的眼距一般等于破碎圈的直徑，即為100~250mm(硬巖取小值，軟巖取大值)。掏槽眼的裝藥系數(shù)為60％~75％(軟巖取小值，硬巖取大值)。1/31/202354§7.3

爆破方法2．輔助眼(又稱擴(kuò)槽眼)掏槽眼以外布置輔助眼進(jìn)行擴(kuò)槽。輔助眼的個(gè)數(shù)為4~6個(gè)(軟巖取小值，硬巖取大值)；輔助眼的間距一般為200~350mm(硬巖取小值，軟巖取大值)，是掏槽眼距的兩倍左右；裝藥系數(shù)為50％~60％(軟巖取小值，硬巖取大值)。3．三圈眼一般雙軌巷道(寬度3.5~4.5m)輔助眼以外布置三圈眼，其抵抗值略小于臨界抵抗值，一般為600—750mm(硬巖取小值，軟巖取大值)。三圈眼的間距略大于抵抗值，一般為650~800mm(硬巖取小值，軟巖取大值)。裝藥系數(shù)為40％~55％(軟巖取小值，硬巖取大值)。1/31/202355§7.3

爆破方法4．二圈眼(又稱抵抗眼)三圈眼以外或單軌巷道(寬度3.5m以下)輔助眼以外布置二圈眼。二圈眼是確保光爆層厚度的重要參數(shù)。特別是松軟圍巖，應(yīng)從二圈眼開(kāi)始盡量減少裝藥量。一般有“二圈周邊三比一”的規(guī)律，即二圈眼的裝藥量為周邊眼裝藥量的3倍，約為150~600g