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1、巷道开挖爆破优化设计巷道开挖爆破优化设计( (爆破布孔图爆破布孔图+ +爆破分段图爆破分段图+ +爆破警戒爆破警戒 图图+ +爆破装药图及连线图爆破装药图及连线图)-)-课程设计课程设计巷道开挖爆破优化设计(爆破布孔图+爆破分段图+爆破警戒图+爆破装药图及连 线图)一：审题：设计目的与要求 1掘进目的 题为巷道掘进爆破施工，为使工程量减少，工程速度加快，应在保证安全的条件 下，选用一种最有效的方案高速度，高质量的将既定断的岩石进香爆破，并将破 碎后的岩石进行，一达到一定的高能过程目的，并尽可能使断面光滑平整，降低 爆破对开挖范围以外的岩石的损坏的，最大限度的保持岩石原有的强度和稳定 性，以利于
2、爆破后围岩长期稳定，并降低爆破地震效应，空气冲击波及飞石距离 使爆破对周围物体损伤最小。 2掘进要求 为形成一定的井巷断面形状，必须在工作面上布置各种炮孔，如掏槽孔，周边孔 ，崩落孔，辅助孔。且掘进爆破过程中要严格保证巷道的规格和方向，满足爆堆 集中，快度均匀，炮孔利用率要高，周壁平整，材料消耗少等要求。 二：环境描绘 1爆区环境 一般井巷平硐的开挖都处于野外，周围人家少，交通通行量低，树木丛林稀少。 2工程地质 由围岩的坚固性系数f=813并查普式岩石分级系数表得，f=813的岩石属于坚固 岩石，一般为坚固的花岗类岩，大理岩，砂岩及石灰石类岩石，一般无裂隙，无浮 土。 3水文地质 围岩的坚固
3、性系数f=813，密度为2.7t/m，岩体无裂隙，对水的渗透性极差，说明 此围岩含水量极 4爆破规模 工程上规定一般隧道的掘进断面为大断面，而井巷的掘进为小断面，此三芯拱的 断面为3米*4米，每次穿爆长度为3.5米，爆破规模较小。 三：设备选型 1凿岩设备的选择 因井巷的穿爆长度为3.5米5米，可知为浅孔爆破，应选用浅孔凿岩设备。 国产凿岩设备型号分析比较 1）手持式气动凿岩机：重量轻，手持操作，可钻各种方向的的较小直径，较浅深度 的炮眼，主要用于凿小向炮眼孔径40mm孔深3米，用于软，中，硬岩性，型号有y 24,y26等 2）气腿式凿岩机：重量一般2430千克，主机安设在气腿上，靠气腿推动钻
4、进，可 凿水或倾斜的炮眼，孔径3840mm孔深5米，用于软，中，硬岩性，型号有ysp45 等。3）向上式凿岩机：重量一般为40千克左右，气腿与主机纵轴线向轴线连成一体， 用于天井掘进凿岩中，孔径4050mm孔深5米，于软，中，硬岩性，型号有ysp55 等 由上面几种凿岩机综合题目设计要求知，宜采用型号为sp45气腿式凿岩机。钎头 直径为3842。钎头形式为一字型，此设备重量轻，冲击动力高，冲击频率大，扭 力矩大，凿岩效果好，方便快利，辅助作业时间相对短，有快于加快工作进程。 2供风设备 供风设备的选择应遵循以下原则： a供风机必须安装在地面；装有供风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提 升
5、设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。 b必须保证主要供风机连续运转。 c必须安装2套同等能力的主要供风机装置，其中1套作备用，备用供风机风机必 须能在10min内开动。在建井期间可安装1套供风机和1部备用电动机。生产矿井 现有的2套不同能力的主要供风机，在满足生产要求时，可继续使用。 d严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。 e装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次。 f至少每月检查1次主要供风机。改变供风机转数或叶片角度时，必须经矿技术 负责人批准。 g新安装的主要供风机投入使用前，必须进行1次供风机性能测定和试运转工作 ，以后每5年至少进行1次
6、性能测定。 h生产矿井主要供风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方 向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40。 3装载设备 由巷道断面尺寸，可选用铲斗正装后卸式装岩机，平巷掘进中装岩与1130巷道开挖爆破优化设计(爆破布孔图+爆破分段图+爆破警戒图+爆破装药图及连 线图) 转运是最繁重最费时的工序，一般情况下它占据进循环时间35%- 50%，因此选用恰当的装岩机能有效提高掘进机械化水平，加进掘进速率，提高 劳动效率，减轻工人劳动强度及降低成本。 四 确定穿孔爆破参数 1井巷掘进中的炮眼排列 炮眼布置和岩石性质，结构，巷道断面形状，大小，炸药性能和装
7、药量等有关，井 巷掘进的炮眼，按其作用不同，可分为掏槽眼，周边眼，崩落眼。掏槽眼是为辅助 眼创造第二个自由面，辅助眼是为进一步扩大掏槽体积，而周边眼是为形成正确 的井巷断面形状，爆破顺序是先掏槽眼，其次崩落眼最后周边眼 a . 掏槽眼的布置 根据掏槽眼的方向不同掏槽方法可分为斜眼掏槽,直眼掏槽,混合式掏槽,为了提 高其他炮眼的爆破效果, 掏槽眼应比其他炮眼加深150-200mm,装药量增加15%- 20% 方案一: 选择斜眼掏槽 斜眼掏槽特点是: 掏槽面积较大,适用于较大断面巷道,可以充分利用自由面,逐渐扩大爆破范围;钻眼技术要求不甚严格,眼位易于掌握,全断面一次爆破需要的雷管段数较小,但炮
8、眼深度受巷道宽度的限制,不便深孔作业;多台凿岩机同时工作时,互相干扰较大, 斜眼掏槽可分为扇形掏槽,楔形掏槽和锥形掏槽 方案二:直眼掏槽 直眼掏槽的特点是, 掏槽眼垂直于工作面,适用于深孔爆破,各炮眼之间保持平行,有利于采用凿岩台 车钻眼,炮眼深度不受断面限制;有利于中深孔爆破;虽然爆破后岩石块度均匀,但 岩石抛掷不远,凿岩工作量大,钻眼技术要求高,一般需要雷管的段数也较多,可分 为直眼掏槽螺旋掏槽等. 总结,综合题目要求的浅眼爆破,和井巷断面面积,认为方案一中的楔形掏槽最为 合理, 楔形掏槽可分为垂直楔形和水平楔形掏槽两种,可根据岩石节理方向选择, 楔形掏槽常用于中硬以上的均质岩石,且巷道断
9、面大于4m2 的工作面,每对掏槽眼间距为0.2-0.6cm, 掏槽眼与工作面交角为55。 -75。 ，眼底距离为10-20cm 楔形掏槽主要参数 岩石坚固系数 炮孔与工作面夹角 两排炮孔孔口距离/m 炮孔数目 8-10 65-63 0.4-0.35 6 10-12 63-60 0.35-0.30 6 12-16 60-58 0.30-0.20 6 b崩落眼 崩落眼又称辅助眼，应均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其眼距一般为500700 mm，炮眼方向一般垂直与工作面，装药系数一般为0.450.60。如采用光面爆破， 则紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光面层，即光面层厚度要均 匀，且等于周
10、边眼最小抵抗线W c .周边眼 周边眼是控制巷道成型的炮眼,眼距一般为500700mm,邦眼眼口距岩邦100200 mm;在坚硬的岩石中,眼底要伸出轮廓线外100200mm.底眼眼口应高出巷道底板 水平150mm以防止眼内积水,眼底要低于标高200mm左右,以保证底板不高,便于 辅轨. 炮眼布置具体见图表二 2.爆破参数确定 a.单位炸药消耗量. 开挖对爆破的要求，对岩石硝铵类炸药q值可按下表选择： 岩石坚固性系数f 0.8-2 3-4 5 6 8 10 12 14 16 20 q（kg/ m3） 0.40 0.43 0.46 0.50 0.53 0.56 0.60 0.64 0.67 0.7
11、0炸药单耗q=(0.150.28)2.70=(0.4050.756)kg/m3 岩石的坚固系数f=813, 从表格里可以查得炸药的单耗为0.62 kg/m3 周边孔和崩落孔q=0.150.28kg/m3 可选择q=0.22 kg/m3 掏槽眼q=0.25 kg/m3 b.炮眼直径炮眼直径取决于凿孔设备,由于选择的凿孔设备直径为3846mm,可选择各炮眼直 径42mm,若要加深另计算.c.炮孔数目 由计算可知: 掏槽孔6个 崩落孔13个 周边孔20个 水沟眼1个巷道开挖爆破优化设计(爆破布孔图+爆破分段图+爆破警戒图+爆破装药图及连 线图) 总炮孔数n=40 d.孔间距和排间距 由炮孔排列布置表
12、,爆破技术经济指标表,基本爆破条件表可粗略确定: 掏槽孔间距0.6m,崩落孔间距0.6m,周边孔0.55m,周边孔孔口至轮廓线的距离100 mm,最小抵抗线即周边孔与崩落孔排间距可定为650mm e.孔角 由于采用斜眼掏槽方式可定孔角为75。 f.超深 由于此围岩属于坚硬岩石,为使岩石爆破彻底,周边眼眼底可伸出轮廓线外100mm 掏槽眼可超深150mm. 眼号 炮眼名称 炮眼深度 炮眼长度/m 装药量 倾角 爆破顺序 联系方式kg/眼 小计/kg 水平 垂直 16 掏槽眼 3.7 3.75 12.24 73.44 75。 1 串联 719 辅助眼 3.5 3.5 11.9 171.36 2 2
13、041 周边眼 3.5 3.5 12.24 249.9 3 42 水沟眼 3.5 3.5 12.24 12.24 4 五.确定装药与装药结构 1.装药要求:装药是要细心将药卷装到眼底,不要擦破药卷,不得弄断雷管段号,不 得拉断雷管脚线. 2.装药结构:装药结构有偶合装药,不偶合装药,连续装药,不连续装药四种,掏槽眼 与辅助眼的装药结构有正向连续装药和反向连续装药,由于反向装药的起爆药卷 放在孔底,雷管与所有药卷的聚能穴一致朝向眼口,起爆后,暴轰波由里向外传播, 与岩石自由面运动方向一致,有利于破碎岩石,同时爆生气体不会立即从眼口冲出 ,其能量得充分利用,因此掏槽眼与辅助眼的装药结构选择反向连续
14、偶合装药. 而在光面爆破中, 周边眼以内感采用不偶合装药,并反向连续装入42mm的炮孔中药卷可选择2#岩 石销铵类炸药,直径约为34mm. 装药结构详见图表一 3.炮眼的堵塞 炮眼的堵塞质量对提高爆破效率和减少有害气体有很大作用,因此,装药完毕后必 须充填以符合安全要求长度的炮泥并捣实,炮泥可采用1:3的泥沙混合炮泥,湿度1 8%- 20%,这种炮泥既有良好的可塑性和较大的摩擦系数,若一时找不到这种材料也可 采用钻孔岩屑代替.4.充填长度 充填长度一般为总炮孔长度的2/5-3/5之间 5.装药长度 周边眼，掏槽眼装药长度=3/5*3.6=2.16m 崩落眼装药长度=3/5*3.5=2.1m 6
15、. 充填长度l1=3.5-2.16=1.34m,l2=3.5-2.1=1.4m 7偶合系数 偶合系数为药卷直径与炮孔直径之比 此外周边眼采用不偶合装药，偶合系数=0.762 六.网络敷设 1.起爆方式，非电起爆与电力起爆两种，以下提出两种方案 方案一：导爆索起爆 优点：操作技术简单，与电雷管起爆方式比，准备工作量少，安全性高，一般不受 外来电影响，爆速高，可以同时起爆大量炮孔. 缺点：采用导爆索起爆成本高，在起爆前不能用仪表检查起爆网络. 方案二：电雷管起爆法： 优点：整个施工过程均可用仪表检测，及时发现施工与网络连接中的错误，可以 保证起爆可靠性，准确性，可实现远距离操作，大大提高了施工人员
16、安全性，可 同时起爆大量药包，有利于增大爆破量。 缺点：起爆准备工作量大，操作复杂，在有杂散电流的地点存在极大的危险性 由于电力网络的可检测性，此处的起爆方式可选择电雷管起爆法，但应选择在无 雷电天气进行爆破施工. 2.网络敷设形设 有串联电爆网络与并联两种选择 由于串联网络联线简单易于掌握，所需起爆电流小和导线消耗量少，接线正磁性 与质量容易检查，而并联无此优点，所以网络敷设形设可选择串联网络 3.测试并计算电阻值 由于网络敷设形式为串联所以总R=R1+R2+ n 式中：R1主线电阻，R2端线，连接线，区域线电阻之和巷道开挖爆破优化设计(爆破布孔图+爆破分段图+爆破警戒图+爆破装药图及连 线图)n电雷管数目每个电雷管电阻值 4.雷管段数 由于采用瞬发爆破雷管，所以可买50段雷管。 5.炮孔分三段起爆 第一段是掏槽孔，第二段是辅助孔，第三段为周边孔。起爆顺序依次是第一段， 第二段，第三段。 七.爆破爆破工程量1爆破体积 每次穿爆体积=4*3
