高文学井巷掘进爆破

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1、1,Chap.9 井巷掘进爆破1. 平巷掘进爆破2. 井筒掘进爆破3. 隧道掘进爆破4. 平巷(隧道)周边孔光面和预裂爆破,2,井巷工程系指为进行采矿和其它工程目的，在地下开凿的各类通道和硐室的总称。 井巷掘进爆破包括：平巷掘进爆破、井筒掘进爆破，隧道掘进爆破和硐库开挖爆破。它们广泛地应用于矿山、交通、水利水电、大型油库等工程。 在地下矿山，开凿在岩体或矿层中不直通地表的水平通道，称为平巷（水平巷道）。在地层中开凿的直通地面的水平巷道称为平硐。,名词解释,3,地下爆破时，怎样控制爆破粉尘?,安全控制,(1) 均匀布孔，控制单耗、单孔药量和一次起爆装药量；(2) 选用与岩石波阻抗相匹配的炸药；(

2、3) 采用分段毫秒延期起爆技术；(4) 爆破前后在巷道周壁、底板洒水；(5) 炮孔装药后用水袋代替炮泥做填塞物。,4,平巷掘进中的炮孔，按其位置和作用的不同，分为掏槽孔，辅助孔（崩落孔）和周边孔。周边孔又可分为顶孔、底孔和邦孔。,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,a掏槽孔； b辅助孔； c周边孔,5,平巷掘进爆破的特点：只有一个自由面，炮孔深度受断面大小的限制，一般只有1.53.0m；四周岩石夹制力很大，爆破条件困难。因此，掏槽孔的布置极为重要。 掏槽孔的作用：在工作面上形成一个槽腔作为第二个自由面，为其它炮眼爆破创造有利条件。 辅助孔的作用：扩大和延伸掏槽的范围。 周边孔的作用：控

3、制平巷断面规格形状。 为了提高其它炮孔的爆破效果，掏槽孔应比其它炮孔加深0.150.25m。,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,6,(1) 工作面各类炮孔布置的顺序是：首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周边孔，最后根据断面大小布置辅助孔。 (2) 掏槽孔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，并考虑辅助孔的布置较均匀。 (3) 周边孔一般布置在断面轮廓线上，按光面爆破要求，各炮孔要互相平行，孔底落在同一平面上，底孔的最小抵抗线和炮孔间距通常与辅助孔相同。为保证爆破后在巷道底板不留“根底”，底孔孔底要超过底板轮廓线。 (4) 布置好周边孔和掏槽孔后，

4、再布置辅助孔。辅助孔是以槽腔为自由面层层布置，均匀分布在被爆岩体上，并根据断面大小和形状调整最小抵抗线和炮孔密集系数。,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,布置原则和方法,7,掏槽孔的形式：,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,倾斜孔掏槽,平行空孔直线掏槽,混合式掏槽,单向掏槽,锥形掏槽,楔形掏槽,龟裂掏槽,桶形掏槽,螺旋形掏槽,8,倾斜孔掏槽：掏槽孔与工作面斜交,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,单向掏槽：掏槽孔排列成一行，并朝一个方向倾斜。适用于软岩（钾岩、石膏等）或具有层理、节理、裂隙或软夹层的岩石中。,锥形掏槽：各掏槽孔以同等角度向工作面中心轴线倾斜，孔底趋于

5、集中，但相互不贯通，爆破后形成锥形槽。,三角形,四角形,9,倾斜孔掏槽：,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,楔形掏槽：由两排或两排以上的相对称的倾斜炮孔组成，爆破后形成楔形槽。,a垂直楔形掏槽 b水平楔形掏槽 c双楔形掏槽,10,平行空孔直线掏槽：所有掏槽孔均垂直于工作面，且相互平行，其中有几个不装药的空孔，作为装药炮孔爆破时的辅助自由面和破碎体的补偿空间。,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,倾斜孔与直孔掏槽的适用范围,11,平行空孔直线掏槽： 平行空孔直线掏槽爆破过程分两个阶段(试题)： 第一阶段：装药炮孔爆破在爆炸冲击波的作用下使岩石破碎，并向空孔方向运动； 第二阶段：

6、由于爆炸气体的膨胀作用使破碎岩石沿槽腔向自由面方向运动、抛掷。,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,12,平行空孔直线掏槽,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,龟裂掏槽：掏槽孔均布置在一条直线上，彼此间严格平行，装药孔与空孔间隔布置。掏槽孔数目取决于巷道断面大小和岩石的坚固性系数，在中硬以上岩石，一般布置37个眼，孔间距离815cm。空孔直径可与装药孔直径相同，也可取50100mm直径。此种掏槽方式最适于工作面有较软的夹层或接触带相交的情况，将掏槽孔布置在较软或接触带附近的部位。,垂直龟裂掏槽,水平龟裂掏槽,13,平行空孔直线掏槽,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,桶

7、形掏槽 ：亦称角柱形掏槽，各掏槽眼互相平行且呈对称形式。掏槽孔由47个炮孔组成，其中有14个空孔。桶形掏槽应用范围广泛，大、中、小断面均可采用。如果岩石较硬，也采用直径为75100mm的大直径空孔。,装药眼 空眼,大直径空孔角柱形掏槽,桶形掏槽,1、2、3、4一起爆顺序,14,平行空孔直线掏槽,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,螺旋形掏槽：掏槽孔呈螺旋状，各装药孔至空孔距离依次递增呈螺旋线布置，并按由近及远的起爆顺序起爆，形成非对称桶形。空孔可以是小直径，也可以是大直径。适用于较均质岩石。,15,平行空孔直线掏槽与楔形掏槽的比较：,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,楔形掏槽

8、优点：所需炮孔数目少。炸药单耗低。爆破单位体积岩石所需的炮孔长度低。 直孔掏槽优点：炮孔利用率高。孔深不受巷道断面限制。破碎块度均匀。钻孔方便，准确性高。,直孔掏槽在单位炸药消耗量和爆破单位体积岩石所需的炮孔长度方面都比楔形掏槽高，其主要原因是直孔掏槽槽腔的炸药单耗和炮孔数目明显偏高。因此，直孔掏槽的爆破效率在小断面掘进工作面要比楔形掏槽低，但在中等和大断面的掘进工作面，由于槽腔体积所占掘进面积的比例小，爆破效率明显提高。,16,混合式掏槽,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,混合式掏槽是指两种以上的掏槽方式混合使用，在遇到岩石特别坚硬或巷道断面较大时，可以采用桶形与锥形混合掏槽。,1

9、7,辅助孔（崩落孔）和周边孔,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,（1）布孔均匀，既要充分利用炸药能量，又要保证岩石按设计轮廓线崩落。其间距根据岩石性质而定，一般辅助孔取0.40.8 m，周边孔取0.51.0 m，周边孔距巷道轮廓线取0.10.2 m。 （2）底孔布置较为困难，有积水时易产生盲炮，因此： 底孔间距一般为0.40.7 m。抛碴爆破时，底孔采用较小间距。 底孔孔口应比巷道底板高出0.10.2 m，但其孔底应低于底板0.10.2 m。抛碴爆破时，应将炮孔深度加深0.2 m左右。 底孔装药量介于掏槽孔和辅助孔之间，装药高度为孔深的0.50.7倍，抛碴爆破时，每孔增加12个药卷。

10、,18,工作面的炮孔布置图。巷道断面积3 m3 m。图中数字为起爆顺序。,1.平巷掘进爆破 1.1 工作面和炮孔布置,19,1.平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定 1.2.1 炮孔直径,炮孔直径的大小直接影响钻孔速度、工作面的炮孔数目、单位炸药消耗量、爆落岩石的块度和巷道轮廓的平整性。 炮孔直径增加，有利于爆炸稳定性的提高，爆速增大。但是，炮孔直径过大，不仅钻速降低，而且因炮孔数目减少影响药量均匀分布，使岩石破碎质量变差。 孔径有两种类型：普通型和小直径型（表） 采用重型凿岩机和凿岩台车钻孔时，炮孔直径为4555mm，采用4045mm直径的药卷进行深孔掘进爆破。,20,1. 平巷掘进爆破 1.

11、2 爆破参数确定 1.2.1 炮孔直径,小直径与普通孔径相比，因凿岩面积减少，钻速显著提高。如：直径42mm的钻头钻凿面积为1385mm2，而直径32mm的钻头钻凿面积只有804mm2，后者较前者减少了42。因此，在相同条件下，小钻头钻速比大钻头高。研究表明：钻头直径每减少1.0mm，单位钻速可提高34。小直径钻头、小直径药卷加上小直径锚杆的所谓“三小”光爆锚喷技术是提高平巷掘进速度的一项行之有效的方法。,21,1. 平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定 1.2.2 炮孔深度,炮孔深度，简称孔深，指孔底到工作面的垂直距离。炮孔方向的实际长度称为炮孔长度。 孔深的大小，不仅影响着掘进工序的工作量和

12、完成各工序的时间，而且影响爆破效果和掘进速度。 普通型孔径（4042 mm）时，其孔深(m)可按表选取， 采用小直径（3435 mm）时，以浅孔为宜。,22,1.平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定 1.2.2 炮孔深度,确定炮孔深度L的常用方法有三种。 一种是采用斜眼掏槽时，炮眼深度受开挖面大小的影响，炮眼过深，周边岩石的夹制作用较大，故炮眼深度不宜过大。一般最大炮眼深度取断面宽度 (或高度) B的0.50.7倍，即 L=(0.50.7)B。当围岩条件好时，采用较小值。 一种方法是利用每一掘进循环的进尺数及实际的炮眼利用率来确定。即:式中： l每掘进循环的计划进尺数（m）；炮眼利用率，一般要求

13、不低于0.85。,23,1.平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定 1.2.2 炮孔深度,第三种方法是按每一掘进循环中所占时间确定，即式中：m钻机数量；v钻眼速度（m/h）；t每一掘进循环中钻眼所占时间(h)；N炮眼数目。 所确定的炮眼深度还应与装碴运输能力相适应，使每个作业班能完成整数个循环，且使掘进每米坑道消耗的时间最少，炮眼利用率最高。目前较多采用的炮眼深度为1.2m1.8m，中深孔2.5m3.5m，深孔3.5m5.15m。,24,1.平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定 1.2.3 炮孔数目,与掘进断面、岩石性质、炮孔直径、炮孔深度和炸药性能等因素有关。 基本原则是在保证爆破效果的前提下，尽

14、可能地减少炮孔数目。,N =3.3 式中 N炮孔数目，个；f 岩石坚固性系数；S巷道掘进断面，m2。该式没有考虑炸药性能、药卷直径和炮孔深度等因素对炮孔数目的影响。,25,1. 平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定 1.2.3 炮孔数目,炮眼数量也可参考表中数值根据开挖面积和岩石等级选取。,26,1. 平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定 1.2.4 单位炸药消耗量,1. 修正的普氏公式：q =1.1 k0 式中 q 单位炸药消耗量，/m3；f 岩石坚固性系数; S 巷道掘进断面，m2；ko考虑炸药爆力的校正系数，ko=525/p，p为爆力(mL)。,27,1.平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定

15、1.2.4 单位炸药消耗量,2.定额与经验值：,井巷掘进爆破单位炸药消耗量定额标准,28,1.平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定 1.2.4 单位炸药消耗量,确定单位炸药消耗量后，根据每一掘进循环爆破的岩石体积，按下式计算出每循环所使用总药量：Q = qV = qSL 式中： V每循环爆破岩石体积，m3；S巷道掘进断面，m2；L炮眼深度，m；炮眼利用率，一般取0.80.95。,29,1. 平巷掘进爆破 1.2 爆破参数确定 1.2.4 单位炸药消耗量,总的炸药量应分配到各个炮孔中去，由于各炮眼的作用及受到岩石夹制情况不同，装药数量亦不同，通常按装药系数进行分配，值可参考下表取值。,30,1. 平巷掘进爆破 1.3 爆破设计,爆破说明书的主要内容包括： （1）爆破工程原始资料。包括掘进巷道的名称、用途、位置、断面形状和尺寸、穿过岩层的性质、地质条件以及瓦斯情况、涌水量等； （2）选用的爆破器材与钻孔机具。包括炸药，雷管的品种，凿岩机具的型号、性能，起爆电源等； （3）爆破参数的计算选择。包括掏槽方法，炮孔直径、深度、数目，单位炸药消耗量，每个炮孔的装药量、填塞长度等； （4）爆破网路的设计和计算； （5）爆破采取的各项安全技术措施；根据爆破说明书绘出爆破图表，包括炮孔布置图、装药结构图、炮孔布置参数、装药参数的表格、预期的爆破效果和经济指标。,