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1、第四节掘进爆破技术掘进爆破的主要任务是在保证安全的条件下，高速度、高质量地 将岩体按规定的断面爆破下来，并尽可能不破坏井筒或巷道围岩。钻 眼爆破是井巷掘进施工中的主要工序，其他工序都要围绕它进行有序 安排。为此，需要在掘进工作面上合理布置一定数量的炮眼，并装填 适量的炸药，然后进行爆破。通常将炮眼分为4种，即掏槽眼、辅助 眼、崩落眼和周边眼。掏槽眼用于爆破出新的自由面，为整个巷道爆 破提供有利的条件；辅助眼用来进一步扩大掏槽眼形成的自由面；崩 落眼是破碎岩石的主要炮眼，经掏槽眼、辅助眼爆破后，崩落眼就有 了大致平行于炮眼的自由面；周边眼又称轮廊眼，主要用途是使爆破 后的巷道断面、形状和方向符合
2、设计要求。巷道的周边眼按其所在位 置又分为顶眼、帮眼和底眼一、掏槽眼爆破掏槽眼爆破（简称掏槽爆破）的效果是关系到巷道全断面爆破能 否取得预想效果的关键环节，其目的是为全断面爆破提供新的自由 面。掏槽眼一般布置在掘进工作面的中下部，最先起爆。常用的掏槽 方式,根据掏槽眼的方向可分为斜眼掏槽 直眼掏槽和混合掏槽三种1. 斜眼掏槽斜眼掏槽时各炮眼不与巷道中线平行，而与工作面在水平方向成 一角度。其优点是：掏槽体积较大，能将掏槽眼内的岩石全部抛出， 形成有效的自由面，掏槽效果容易保证，眼位容易掌握。其缺点是: 斜眼掏槽深度受巷道宽度限制，不适用于深孔爆破，多台钻机作业时, 互相干扰；若角度和装药量掌握
3、不好，往往影响爆破效果，容易崩倒 支架和崩坏设备；抛掷距离较大，岩堆分散，不利于清道和装车等。 在现有技术装备和掘进断面大于4山2的各类巷道，2 m以内浅眼爆破应 用比较普遍，在装备凿岩台车的大断面巷道中，斜眼掏槽巳逐渐被直 眼掏槽和混合掏槽所取代2. 直眼掏槽直眼掏槽是指所有掏槽眼的方向均垂直于巷道工作面。槽眼距离 较小，并且严格保持平行。通常情况下要留有不装药的空眼，作为槽 眼爆破时的自由面和破碎岩石的膨胀空间。槽眼垂直工作面的布置方 式简单，槽眼的深度不受巷道断面限制，便于进行深眼爆破。其优点 是槽眼相互平行便于实现多台钻机平行作业和采用凿岩台车作业; 岩石块度均匀，抛掷距离较近，爆堆集
4、中，便于清道装岩；不易崩坏 支架和设备。其缺点是：对槽眼的间距、钻眼质量和装药等要求严格、 不易掌握，所需槽眼数目和炸药消耗量偏多，掏槽体积小，掏槽效 果不如斜眼掏槽直眼掏槽多用于中硬岩层、断面较小的巷道和中深孔爆破中 特别是立井井筒施工中。但有空眼的直眼掏槽不宜在有瓦斯和煤尘 爆炸危险的巷道中使用，因空眼内可能渗出或积聚瓦斯，易引燃或 引爆瓦斯或煤尘。3. 混合式掏槽在断面较大、岩石较硬的巷道中，为了弥补直眼掏槽的不足，采 用直眼与斜眼混合式掏稽。斜眼做垂直模状布置，布置在直眼外侧斜眼与工作面的夹角为7585，眼底与直眼相距约0.2m,斜眼装 药满度系数为0.40.5,直眼装药满度系数为0.
5、7左右，如图3-8所示(a)图3-8混合式掏槽(a)菱形苴眼混合掏槽Mb三角柱直眼混合掏槽U2.3起爆顺序二、毫秒爆破技术毫秒爆破又叫微差爆破，是一种延期爆破，延期间隔时间是几毫 秒到几百毫秒。由于前后相邻段药包爆炸时间问隔极短，致使各药包 爆炸产生的能量场相互产生影响，从而产生一系列良好的爆破效果。1. 毫秒爆破作用原理毫秒爆破虽然在国内外应用了多年，但由于矿岩性质复杂，爆破 作用时间极短，因而至今尚未完全总结出能够准确指导生产实践的毫 秒爆破理论。综合国内外的研究资料，毫秒爆破的基本原理如下：(1) 应力增强作用炸药在岩体中爆炸后，周围的岩石产生变形、位移，处于应力状 态中。毫秒爆破时，先
6、起爆的药包在岩体中形成的应力状态还未消失 之前，后起爆的药包又在岩体中形成新的应力状态，两个应力叠加使 应力增强，因而改善破碎效果。(2) 增加自由面作用先起爆的炮孔爆破，使其附近的岩石产生径向裂隙，径向裂隙发 展到一定程度时，后起爆的炮孔再起爆，则这些径向裂隙就成为新的 自由面。自由面的增加，有利于后起爆炮孔的破碎作用，爆破的破碎 范围就可增大，因此，增大了每米炮孔崩岩量，减少了炸药消耗量。(3) 岩块间的相互挤压碰撞作用先爆的岩块在未落下之前，与后爆的岩块相互挤压碰撞，这样就 充分地利用能量，使岩块进一步破碎，因而提高爆破质量，同时还控 制爆堆，有效减小飞石距离。(4) 减弱地震作用只要选
7、择恰当的毫秒时间间隔，使先后起爆的地震波相互作用， 产生干扰，就可以使地震消弱，这样可减弱地震波对邻近巷道的影响。2. 毫秒爆破参数采用毫秒爆破时，其爆破效果除了与装药起爆方式和起爆顺序有 关外，还决定于所采用的爆破参数。毫秒爆破参数确定方法与一般爆 破相同。但在相同爆破参数条件下，毫秒爆破能减小岩石破碎块度。 反之，若保持岩石块度不变，采用毫秒爆破时，应增大炮眼间距10% 20%，或增大装药的最小抵抗线。毫秒爆破的另一个重要参数是延期间隔时间。确定合理的毫秒间 隔时间并准确地控制它，是毫秒爆破应用成功的关键。由于对毫秒爆 破破碎矿岩的机理尚无定论，因而，对毫秒间隔时间确定的原则和计 算方法仍
8、不统一。在实际爆破工作中，合理的毫秒间隔时间应能得到 良好的爆破破碎效果和最大限度地降低炸药消耗量。3. 毫秒爆破的安全性在有瓦斯煤尘爆炸危险的地点进行爆破时，以瞬发爆破最安全， 但在这种情况下，全断面只能分次爆破。采用秒延期爆破时，因延期 时间较长，在爆破过程中从煤岩体内泄出的瓦斯有可能达到爆炸浓度 界限，因而不能在有瓦斯爆炸危险的地点使用。毫秒爆破则克服了瞬 发爆破的缺点，同时只要对总延期时间加以控制，也不会发生秒延期 爆破存在的危险。煤矿安全规程规定：在采掘工作面，使用煤矿 许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130 ms。三、光面爆破技术光面爆破就是控制爆破的作用范围和方向
9、，使爆破后的岩面光滑 平整，防止岩面开裂，减少超、欠挖和支护的工作量，增加岩壁的稳 定性，减少爆破的震动作用，进而达到控制岩体开挖轮廓的一种技术。1. 光面爆破机理光面爆破是沿开挖轮廓线布置间距较小的平行炮孔，在这些光面 炮孔中进行药量减少的装药，然后同时起爆，爆破时沿这些炮孔的中 心联接线破裂成平整的光面。从国内外实验室研究和现场生产实践 可以看出，光面爆破药包爆轰后，炮孔壁上的压力显著降低，此时， 药包的爆破作用为准静压作用。当炮孔压力值低于岩石动抗压强度 时，在炮孔壁土就不致造成压碎破坏。这样，爆轰波引起的应力 波只能引起少量的径向细微裂隙。光面炮孔组同时起爆时，由于起爆 器材的起爆时间
10、存在误差，不可能在同一时刻爆炸。先起爆的药包应 力被作用在炮孔周围产生细微径向裂隙，由于相邻炮孔的导向作用， 结果沿相邻两炮孔连心线的那条径向裂隙得到优先发育。在爆炸气体 作用下，这条裂隙继续延伸和扩展，在相邻两炮孔的连心线同孔壁相 交处产生应力集中，此处的拉应力值最大，相邻炮孔中爆炸气体的气 模作用将这些径向裂隙加以扩散，成为贯通裂隙，最后形成光面。2. 光面爆破参数为获得良好的光面效果，一般选用低密度、低爆速、低体积威力 的炸药，以减少炸药爆轰波的破碎作用和延长爆炸气体的膨胀作用时 间，使爆破作用为准静压力作用；还应尽量使用光面爆破专用药卷， 以获得预期的效果。炮孔间距一般为炮孔直径的10
11、20倍。在节理裂隙比较发育的岩石中应 取小值，整体性好的岩石中应取大值。(2) 最小抵抗线光爆炮眼中心到邻近辅助炮孔中心的距离为最小抵抗线，一般应 大于或等于光爆孔间距。(3) 炮眼临近系数在爆破能量一定的条件下，炮眼临近系数m过大时，爆破后有可 能在光面眼间的岩壁表面留下岩埂，造成欠挖；m值过小时，则会在 新壁面造成超挖凹坑。实践表明，当m=O. 81.0时，爆后的光面 效果最好。(4) 线装药密度线装药密度又叫装药集小度。它是指单位长度炮眼中的装药量(g/m)。为了控制裂隙的发育，以保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮孔中心线破裂的前提下，应尽可能少装药。一般线装 药密度如下:软岩为70120
12、 g/m,中硬岩为120150 g/m，硬岩 为 150 250 g/m。(5) 起爆间隔时间实验室爆破实验研究结果表明，瞬发起爆的裂隙表面最平整，毫 秒延期起爆次之，秒延期起爆最差。瞬发起爆时，炮孔问贯通破裂较 好，抑制了其他方向裂隙的发育，有利于减少炮孔周围裂隙的产生， 可形成平整的壁面。所以，在实施光面爆破时，间隔时间越短，壁面 平整的效果越有保证。应尽可能减少周边孔间的起爆时差，相邻光面 炮孔的起爆间隔时间不应大于100 ms。3. 光面爆破的优点与普通爆破相比较，光面爆破具有以下优点：(1) 岩面光滑平整，能减少超挖和欠挖，保证轮廓线达到设计要 求。(2) 巷道轮廓外裂隙区范围较小，
13、对围岩破坏不大，提高了巷道 的稳定性。(3 )施工安全，巷道和工作面平整，在围岩稳定性差的情况下也不易发生冒顶、片帮。(4) 巷道成形规整，可减少通风阻力，不易产生瓦斯积聚。(5) 可提高工程进度和工程质量，降低成本。(6) 与喷射混凝土和锚杆支护相配合，已形成了一套高效、快速、 安全的施工工艺。4. 光面爆破质量要求(1) 眼痕率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%。(2) 软岩中的巷道，周边成形应符合设计轮廓。(3) 两炮衔接台阶尺寸，眼深小于3m时，不得大于150 mm；眼 深为5m时，不得大于250 mm。(4) 岩面不应有爆震裂缝。(5) 巷道周边不应欠挖，同时要求平均线性超挖值小于200mm。
