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1、巷道爆破与锚杆支护巷道爆破与锚杆支护生产技术科 （工程师） 2016-12-12*1巷道爆破与锚杆支护巷道爆破与锚杆支护第一章 巷道爆破2一、炸药爆炸及岩石爆破破碎机理v（一）炸药v1.什么是炸药？炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应 ，放出能量，生成气体产物，并显示爆炸效应的 化合物或混合物。v2.什么是爆炸？爆炸是物质系统一种极速物理或化学变化，在 变化过程中，瞬间放出其内含能量，并借助系统 内原有气体或爆炸生成气体的膨胀，对系统周围 介质做功，使之发生巨大破坏效应，并伴有发光 和声响。3v3. 炸药爆炸的作用特点概括起来：“三高”、“三波”、“一破坏 ”“三高”：高速化学反应、高压气
2、体、高温气体 ；“三波”：冲击波、爆轰波、声波；“一破坏”：炸药爆炸时的破坏作用。4v4.炸药爆炸的作用形式冲击作用：是炸药爆炸时产生的冲击波 和爆轰波共同作用的结果。膨胀作用：是爆生的高温、高压气体作 用的结果。5（二）岩石爆破破碎机理1.爆生气体膨胀作用理论v爆生气体膨胀推力造成岩石质 点径向位移，由于药包距自由 面距离在各个方向上不一样， 质点位移所受的阻力不同，岩 石质点移动速度就不同，因此 造成岩石中的剪应力。v一旦剪应力大于岩石抗剪强度 ，岩石即发生剪切破坏。破碎 岩石在爆生气体推动下沿径向 抛出，形成椎形爆破漏斗。6A.爆破漏斗的四种基本形式va-松动漏斗vb-减弱抛掷漏斗vc-
3、标准漏斗vd-加强抛掷漏斗v井下巷道爆破宜 选择减弱抛掷漏 斗爆破较好。7v最小抵抗线W：装药中心到自由面的垂直距离。v装药密集系数m：相邻两装药的间距a与最小抵抗线W 的比值。m = a / Wv实践证明：当m=0.8-1.0时，两装药爆破后合成一个 爆破漏斗，底部平坦，体积最大。B.相邻装药的装药密集系数对爆破漏斗的影响82.爆炸应力波反射拉伸作用理论v爆炸应力波在自由 面反射成反射拉伸 波。v岩石的破坏是拉应 力大于岩石的抗拉 强度而产生的，岩 石是被拉断的。v右图：岩石杆件爆 破试验9三、如何确定炸药量v1.炸药量的多少取决于要求爆破的岩石体积、爆破类 型等。v2.井下爆破选择减弱抛掷
4、（加强松动）漏斗爆破。v3.每孔装药量: Q=（0.330.55）qVQ-炸药量，kg ; q-单位耗药量（可查表），kg/m3;V-爆破漏斗体积，m3 ; L-炮孔深度，m;-岩石重力密度，kg/m3 10四、光面爆破 v什么是光面爆破?v为什么要搞光面爆破?v光面爆破的机理是什么?v光面爆破应达到什么效果?v如何搞好光面爆破?11（一）什么是光面爆破？v光面爆破是合理选择爆破参数的一种控制爆破技术。它是通过合理选择爆破参数，使爆破后的巷道成形规整，减少超挖和欠挖，最大限度地保持围岩的自身强度。v光面爆破主要是对断面周边层的爆破，也称作轮廓爆破或周边爆破。12爆破效果对比普通爆破和光面爆破的
5、效果 (a)普通爆破 (b)光面爆破13（二）为什么要采用光面爆破?v操作简单、效果明显。v应用光面爆破有以下优点：（1）能减少超挖，对松软岩层更显其优点。（2）爆破后成形规整，提高巷道轮廓质量。（3）减少炮震裂隙，有利于巷道围岩稳定。（4）加快掘进速度，降低成本，保证安全。14（三）光面爆破的机理是什么？v适当选择周边眼间距和装药量，爆破后，在爆生冲 击压缩应力作用下，沿周边眼连线上产生了贯穿裂 隙。v同时，爆生冲击应力波传到自由面上，反射成拉伸 应力，将光爆层的岩石由自由面向周边眼连线方向 一层层地拉断，形成拉断裂隙。v当周边眼抵抗值选择适当，周边眼连线上的贯穿裂 隙刚刚形成，正好与光爆层
6、上的拉断裂隙贯通。与 此同时，在爆生气体膨胀作用下，将光爆层的岩石 沿周边眼连线规整的切割下来。15v要实现光爆 ，就必须实 现在周边眼 连线上形成 贯穿裂隙之 时，光爆层 上形成的拉 断裂隙正好 到达周边眼 连线位置。16（四）光面爆破应达到什么样的效果？v1、眼痕率不小于50%；v2、超挖尺寸不大于150mm，欠挖尺寸不超过 质量标准要求；v3、岩面上不留明显的炮震裂隙。眼痕：爆破后留下的半边炮眼。当炮眼眼痕累计 长度大于炮眼长度的70%时，才算一个眼痕。眼痕率：是指光爆后，可见眼痕的炮眼个数与不 包括底眼的周边眼总数之比。17（五）如何搞好光面爆破？1.掌握光爆打眼要领v光爆打眼要 “准
7、、正、齐”。即点眼要准 ，要按巷道中腰线画出巷道轮廓线；按照炮 眼布置图标出炮眼位置；炮眼方向要正；眼 底要落在一个垂直面上。为什么？v看线画圈标眼位，定人定钻定眼位； 点眼准，钻平直，眼底落面一般齐。182.选择效果好的光爆方法v（1）轮廓线钻眼法：沿巷道轮廓线钻一排紧密相邻 的眼，不装炸药，在轮廓线以里打眼、装药、爆破。该法爆破效果较好，但钻眼量大，费用高，影响 掘进速度，一般很少采用。v（2）预裂爆破法：在轮廓线上打互相平行的密眼， 首先起爆，使炮眼间形成贯穿裂隙。该法打眼较多，难度大，除超深孔光爆采用外， 目前很少采用。v（3）修边爆破法：与普通爆破相似。先掏槽，再由 里向外一圈一圈地
8、爆破，最后通过合理选择爆破参数 ，轻轻地将周边岩石沿轮廓线切割下来。该法打眼少，光爆效果好，普遍采用。19v修边爆破法：分全断面一次爆破法和预留光爆层爆破法 。v预留光爆层爆破是分两次爆破，周边眼以里炮眼先起爆 ，周边眼光爆层最后一次起爆，光爆效果好。大断面巷道和硐室常采用预留光爆层爆破法。203.选择合理的光爆参数（1） 炮眼布置与 装药量炮眼名称：掏槽眼（增面眼 ）辅助眼（扩槽眼 ）二圈眼（崩落眼 ）三圈眼（崩落眼 ）周边眼（成型眼 ）21炮眼类型v以巷道为例，按用途不同，将工作面的炮眼分为三 种：v1、掏槽眼（增面眼）：用于爆出新的自由面，为其 他后爆破眼创造有利的爆破条件。v2、辅助眼
9、（扩槽眼）：是破碎岩石的主要炮眼，它 利用掏槽眼爆破后创造的平行于炮眼的自由面，爆 破条件大大改善，故能在该自由面方向上形成较大 体积的破碎漏斗。v3、v3、周边眼（成型眼）：控制爆破后的巷道断面形状 、大小和轮廓，使之符合设计要求。巷道的周边眼 按其所在的位置分为顶眼、帮眼和底眼。 22掏槽炮眼布置v掏槽眼的好坏直接影响其他炮眼的爆破 效果，它是井巷爆破掘进的关键。因此 ，必须合理选择掏槽形式和装药量，使 岩石完全破碎形成槽腔和达到较高的槽 眼利用率。v掏槽眼布置有许多形式，归纳起来可分 为两大类：斜眼掏槽和直眼掏槽。23斜眼掏槽炮眼布置v1、斜眼掏槽其特点是掏槽眼与自由面（掘进工作面 ）倾
10、斜成一定角度。常用的有以下几种：单向掏槽 、锥形掏槽、楔形掏槽、扇形掏槽。v优点：适用于各种岩层并能获得较好的掏槽效果； 所需掏槽眼数目较少，单位耗药量小于直眼掏槽； 槽眼位置和倾角的精确度对掏槽效果的影响较小。v缺点：钻眼方向难以掌握，要求钻眼工有熟练的技 术水平；炮眼深度受巷道断面的限制，尤其是在小 断面巷道中更为突出；全断面巷道爆破下岩石的抛 掷距离较大，爆堆分散，容易损坏设备和支护。24v2、直眼掏槽的特点是所有炮眼都垂直 工作面且相互平行，距离较近。其中有 一个或几个不装药的空眼。空眼的作用 是给装药眼创造自由面和作为破碎岩石 的膨胀空间。v常用的以下形式：缝隙掏槽或龟裂掏槽 、角柱
11、状掏槽、螺旋掏槽。直眼掏槽炮眼布置25直眼掏槽炮眼布置v优点：炮眼垂直工作面布置，方式简单，易 于掌握和实现多台钻机同时作业；炮眼深度 不受断面限制，可实现中深孔爆破；炮眼深 度改变，炮眼布置不变，只需调整装药量即 可；有较高的炮眼利用率。v缺点：需要较多的炮眼和炸药；炮眼间距和 平行度的误差对掏槽效果影响较大，这就要 求工人必须具备熟练的钻眼操作技术。26v 掏槽眼掏槽方式：直眼掏槽、斜眼掏槽、混合掏槽光爆宜采用直眼掏槽，直眼掏槽不受断面限制，易掌 握眼底位置，迎头齐，需打空眼。理想状态下掏槽眼距控制在100-250mm，受最小抵抗力线限制 ，现掏槽眼距控制在300-500mm（硬岩取小值，
12、软岩取大值） 。装药系数为60%-75%（软岩取小值，硬岩取大值）。27v辅助眼（又称扩槽眼） 炮眼个数为4-6个（软岩取小值，硬岩取大值） ；间距一般为200-350mm (硬岩取小值，软岩取大 值），理想状态下大约是掏槽眼距的2倍。装药系数60%-75% （软岩取小值，硬岩取大值） 。28v三圈眼（崩落眼）若巷道断面较大，如双轨巷道，可以在辅助眼 以外布置三圈眼。装药量一般为周边眼的3倍，其每米装药量为250-600g（ 软岩取小值，硬岩取大值），其抵抗值为不小于300mm为 好 。炮眼间距一般为300-600mm不等（视岩性）。装药系数40%-55%。29v三圈眼（又称抵抗眼）三圈眼参数
13、选择应引起重视，它要确保光 爆层的厚度。装药量略小于二圈眼，其抵抗值为不小于 300mm为好 。炮眼间距略大于抵抗值，一般为550-650mm （硬岩取小值，软岩取大值）。30v周边眼周边眼要慎重，其直接保护围岩，其 参数应严加控制。其抵抗值一般为400 -500mm（硬岩取小值，软岩取大值） ，炮眼间距一般为350-450mm（与一般 规律相反，软岩取小值，硬岩取大值 ）。31v周边眼装药量： 软岩50-100g/m, 中硬岩100-150g ，硬岩150-250g 。v注意：在软岩和裂隙发 育处，应减小炮 眼间距或加空眼 。32合理选择光爆炮眼（装药）密集系数mv贯穿裂隙与拉断裂隙同时形成
14、是 实现光爆的关键。周边眼间距a与周边眼最小抵抗W必须有一 个适当的比值。软岩可取0.6-0.7；硬岩 可取0.8-1.0。m=a/W ：如果m选择不当，将导致巷道超 、欠挖，达不到好的光爆效果。33光爆装药与炮眼布置原则v1、工作面上各类炮眼的布置是“抓两头、带中间 ”。即首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其 次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置辅助 眼。v2、掏槽眼的位置会影响岩石的抛掷距离和破碎 块度，通常布置在断面的中央偏下，并考虑辅助 眼的布置较为均匀。v3、周边眼一般布置在断面轮廓线上。各炮眼要 相互平行，眼底落在同一平面上。为保证爆破后 在巷道底板不留“根底”，并为钉道创造条件
15、，底 眼眼底要超过底板轮廓线。v4、布置好周边眼和掏槽眼后，再布置辅助眼。 34光爆装药与炮眼布置原则v光爆装药看岩石，重掏心、轻扒皮；v由里向外依次减，二圈周边三比一；v炮眼布置有诀窍，中间周边要加密；v掏槽辅助最重要，“槽一辅二”近距离 。35不同岩石各圈炮眼光爆参数364. 装药结构v连续装药：炸药药卷一节接着一节装入 ，药卷彼此之间没有空隙。v间隔装药：药卷彼此之间留有一定的空 气柱空隙。v耦合装药：炸药直径与炮孔直径相同， 炸药与炮孔壁之间不留间隙。 v不耦合装药：炸药直径小于炮孔直径， 炸药与炮孔壁之间留有间隙。375. 起爆顺序v正向起爆：雷管方向与炮孔同向 ，一 般雷管位于炮孔
16、最外段，雷管引线朝外 。v反向起爆：雷管方向与炮孔反向，一般 雷管位于炮孔最底段，雷管引线朝里。386.选择爆破效果好的装药结构v（1）正向装药结构与反向装药结构正向装药：所有炸药与雷管的聚能 穴都指向炮眼底 。39v反向装药：所有炸药与雷管的聚能穴都指向炮眼 口 。反向装药要比正向装药爆破效果好。煤矿安全 规程 第322条规定：高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的 高瓦斯区域的采掘工作面采用毫秒爆破时，若采用 反向起爆，必须制定安全技术措施。40v一般炮眼直径42mm，药卷直径32mm，不偶合 系数为1.31。v若减小药卷直径，不偶合系数增大，周边眼 留下半边眼痕就越多，光爆效果越好。所以 ，我们推广使用小炸药。（2）细药卷不偶合装药结构41v分为眼底集中空气柱装药和分节空气柱装药。眼底集中空气柱装药：是现将药卷装入眼底，再 装入小块炮泥，最后在眼口用长度不小于300mm的 炮泥塞紧。结构简单，爆破效果较好，浅孔爆破普遍采用。（3）空气柱装药结构42v
