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1、巷道爆破设计与施工技术,GDUE,邵 鹏 Prof.,中国矿业大学力学与建筑工程学院 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 中国矿大爆破技术有限公司,E-mail: Mobile: 13952185658,主 要 内 容,1,巷道爆破总体设计与施工,2,掏槽爆破设计,3,光面爆破设计与施工,4,国外巷道爆破技术新进展,（一）爆破参数设计 1、单位炸药消耗量q （1）普氏公式 式中 q单位炸药消耗量，kg/m3; f岩石的坚固性系数； S断面，m2; k0爆力修 正系数，k0525/p，p为爆力。,一、巷道爆破总体设计与施工,（2）定额,一、巷道爆破总体设计与施工,（3）每循环总药量Q 式中
2、S巷道掘进断面，m2； l炮眼深度,m； 炮眼利用率。,一、巷道爆破总体设计与施工,药量分配原则： 掏槽爆破条件最困难，分配较多； 崩落限分配较少； 在周边眼中，底眼分配药量最多，帮眼次之，顶眼最少。,装药系数值,一、巷道爆破总体设计与施工,2、炮眼直径 主要考虑断面大小、炸药性能和钻眼速度来确定炮眼直径。目前我国多用3545 mm的炮眼直径。 3、炮眼深度 小断面平巷多为1.52.5m。 中等断面以上台车凿岩，眼深可增至33.5m。,一、巷道爆破总体设计与施工,炮眼深度计算方法： 式中 lb 炮眼深度，m ； L 施工长度，m； t 规定完成巷道掘进任务的时间，月； nm 每月工作日数； n
3、t 每日工作班数； nc 每班循环数； 炮眼利用率。,一、巷道爆破总体设计与施工,4、炮眼数目 式中，N为炮眼数目，个；f为岩石坚固性系数；S为掘进断面，m2。 5、炮眼利用率 一般为0.850.95。,炮眼数量参考值,一、巷道爆破总体设计与施工,（二）炮眼布置 1、对炮眼布置的要求 （1）有较高的炮眼利用率； （2）先爆炮眼不破坏后爆炮眼； （3）爆破块度均匀，大块率少； （4）爆堆集中，飞石距离小； （5）爆后断面要求，壁面平整、围岩稳定。,一、巷道爆破总体设计与施工,2、炮眼布置的方法和原则 （1）工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”。 （2）掏槽眼布置在断面中央偏下，并考虑崩落眼布
4、置较均匀。 （3）周边眼布在断面轮廓线上，相互平行，眼底在同一平面。 （4）布置好周边眼和掏槽眼后，布置崩落眼。 崩落眼以槽腔为自由面而层层布置，均匀分布在被爆岩体上，调整好最小抵抗线和邻近系数。,一、巷道爆破总体设计与施工,盘江集团山脚树矿 皮带斜井,一、巷道爆破总体设计与施工,（三）装药结构 连续装药 间隔装药 耦合装药 不耦合装药 正向起爆装药 反向起爆装药 炮孔的填塞,一、巷道爆破总体设计与施工,（四）爆破说明书和爆破图表 爆破说明书的主要内容包括： （1）爆破工程的原始资料。 （2）选用的钻眼爆破器材。 （3）爆破参数计算。掏槽方式和参数，光爆参数，崩落眼参数； （4）爆破网路的计算
5、和设计； （5）爆破安全措施。,一、巷道爆破总体设计与施工,爆破图表主要包括： 炮眼布置图和装药结构图； 炮眼布置参数和装药参数的表格； 预期的爆破效果和经济指标。,一、巷道爆破总体设计与施工,一、巷道爆破总体设计与施工,一、巷道爆破总体设计与施工,（五）巷道爆破施工方法 1、一般方法 （1）全断面一次爆破 （2）台阶爆破,一、巷道爆破总体设计与施工,2、高应力岩体爆破问题,一、巷道爆破总体设计与施工,高应力岩体的特点 震动敏感性，触发岩爆。 减震方法：减小最大一响药量； 多向聚能爆破技术。,一、巷道爆破总体设计与施工,3、大断面巷道爆破施工问题 全断面一次起爆问题 减震问题 双掏槽爆破技术,
6、鲁能菏泽煤电公司彭庄矿,一、巷道爆破总体设计与施工,多向聚能装药断面示意图,聚能装药爆炸后作用过程示意图,1-V型锥；2-成型装置；3-炸药；4-聚能穴；5-爆轰产物,4、多向聚能切割爆破新技术,一、巷道爆破总体设计与施工,常规掏槽爆破破裂模式,数值模拟,一、巷道爆破总体设计与施工,多向聚能掏槽爆破破裂模式,一、巷道爆破总体设计与施工,常规崩落眼爆破,多向聚能 崩落眼爆破,一、巷道爆破总体设计与施工,实验验证,一、巷道爆破总体设计与施工,圆柱装药爆破,多向聚能爆破,一、巷道爆破总体设计与施工,Experimental results of blasting craters,注：A、C炮孔为普通
7、爆破，B、D炮孔为多向聚能爆破。,一、巷道爆破总体设计与施工,圆柱装药爆破,多向聚能爆破,一、巷道爆破总体设计与施工,Experimental results of blasting vibration,一、巷道爆破总体设计与施工,改进：,（一）掏槽爆破的重要意义,二、掏槽爆破设计,炮孔深度,岩石夹制力,（二）掏槽方式的选择,二、掏槽爆破设计,1、斜眼掏槽 (1)单向掏槽 1、由数个炮眼向同一方向倾斜组成。 2、适用于中硬（f 4）以下具有层、 节理或软夹层的岩层中。,(2)锥形掏槽 1、锥形掏槽适用于f8的坚韧岩石。 2、其掏槽效果较好，但钻眼困难，主要用于井筒掘进。,二、掏槽爆破设计,（3
8、）楔形掏槽 1、一般为24对对称的相向倾斜的炮眼组成。 2、适用于各种岩层，特别是中硬以上的稳定岩层。,二、掏槽爆破设计,楔形掏槽的主要参数,二、掏槽爆破设计,（4）扇形掏槽 1、扇形掏槽各糟眼的角度和深度不同。 2、主要适用于煤层、半煤岩或有软夹层的岩石中。,二、掏槽爆破设计,2、直眼掏槽 （1）缝隙掏槽或龟裂掏槽,二、掏槽爆破设计,（2）角柱状掏槽,二、掏槽爆破设计,（3）螺旋掏槽,二、掏槽爆破设计,（4）双螺旋构槽,二、掏槽爆破设计,（一）光面爆破原理,三、光面爆破设计与施工,1、应力波叠加原理,2、爆生气体作用原理,3、应力波与爆生气体共同作用原理,三、光面爆破设计与施工,dc,（二）
9、光面爆破参数 1、不耦合系数 式中， db为炮孔直径； dc为装药直径。 实践证明：K=1.54时，光面爆破效果最好；多用 K=1.52.0。,db,三、光面爆破设计与施工,2、炮眼间距 1）按应力波干涉 设作用于炮眼壁上的初始应力峰值为p2，则在相邻装药连线中点上产生的最大拉应力为： 令 =t, 则 2）按应力波和爆生气体共同作用理论 3） 经验公式：R=（1020）db,三、光面爆破设计与施工,3）最小抵抗线 W= (11.25) a 4）起爆时差 小于0.1s。,三、光面爆破设计与施工,光面爆破一般参考数值,适用于炮眼深度1.03.5m，炮眼直径4050mm，药卷直径2025mm。,三、
10、光面爆破设计与施工,（三）光面爆破施工 1、光面爆破质量标准 （1）周边眼半眼痕率不小于50； （2）超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定； （3）岩石上应有明显的炮震裂缝。,三、光面爆破设计与施工,2、 钻眼的要求 要达到钻眼的“平、直、齐、准”： （1）所有周边眼应彼此平行。 （2）各炮眼均应垂直于工作面。 （3）如果工作面不齐，应按实际情况调整炮眼深度及装药量，力求所有炮眼底落在同一个横断面上。 （4）开眼位置要准确，偏差值不大于30 mm。,三、光面爆破设计与施工,三、光面爆破设计与施工,预留光爆层分次爆破,全断面一次爆破,3、施工方法,三、光面爆破设计与施工,（四）提
11、高光爆效果的方法 1、切槽爆破 采用刻槽钻头钻带槽炮孔，槽深度37mm。,三、光面爆破设计与施工,2、切缝药包爆破 将炸药装入带对称切缝的PVC管中进行周边眼爆破。,三、光面爆破设计与施工,3、双侧面聚能爆破,双侧聚能装药断面示意图,双侧聚能装药爆炸过程示意图,1-V型锥；2-成型装置；3-炸药；4-聚能穴；5-爆轰产物,三、光面爆破设计与施工,（一）起爆器材,电子雷管起爆系统 系统组成 数字电子雷管 编码器 起爆器 可实现以1ms差从1ms到8000ms全部编程，精度小于1ms。,四、国外巷道爆破技术新进展,（二）装药技术 1、装药器,四、国外巷道爆破技术新进展,2、装药机,四、国外巷道爆破
12、技术新进展,（三）连续钻爆技术 1、Foster-Miller（ IDLS ）系统 是钻孔-装药-爆破一体化系统。 包括常规钻孔设备和可泵炸药。 Peterson（密苏里大学）： 采用螺旋形的炮孔组，把装药能量 及产生的飞石导向巷道侧壁。,四、国外巷道爆破技术新进展,2、ADBS系统 Machine-Design-Engineers系统，简称ADBS（自动化钻爆系统）。 ADBS甚至有比IDLS还更小的每孔装药量（在0.9m长的孔内装药少于100g低装药密度） ，常用的孔径10 mm。 ADBS机组凿岩机、装药管道和引爆设备统统组合在液压臂上的一个圆筒体内。经过旋转去对准炮孔执行每一相继的钻孔、装药和放炮功能。,四、国外巷道爆破技术新进展,（四） CFI 破碎技术,四、国外巷道爆破技术新进展,（五）CARDOX 爆破技术,四、国外巷道爆破技术新进展,Thank You for Your Attention!,GDUE,
