1、 井巷工程课程设计 学学 院院 班班 级级 姓姓 名名 学学 号号 指指 导导 教教 师师 日日 期期 河南理工大学井巷工程课程设计 前言 前言前言 煤炭工业是国民经济中的基础工业，它为许多重要工业部门提供原料和能源。我国 能源结构以煤为主的格局在今后较长的一段时间内不可能改变， 国民经济的发展将对煤 炭产业的增长提出更高的要求。而煤炭工业生产的发展，又取决于煤炭工业基本建设及 开拓延伸工作能否及时的、持续不断的提供煤炭的场地。所以为了更好的将所学到的知 识运用到实践当中，学习井巷课程设计是井巷工程课程的重要环节之一。 为了使我们对井巷工程这门课程中所学的基本知识、基本理论及 基本方法有 个全
2、面系统的掌握，并进行井巷设计和施工设计。通过本设计，我们将对井巷工程 课程有个深入的全面的了解， 并学会利用各种工具书及参考文献资料来解决设计中相关 的问题。 巩固提高所学的专业知识， 使其理论联系实际。 培养和锻炼学生独立工作能力， 分析和解决问题的能力。培养学生在设计、计算、绘图、查阅和运用科技文献资料、正 确编写专业技术文件等 方面的能力。熟悉煤炭工业有关的方针政策、规程、规范和技 术规定等，充分开发智力潜力，建立全面经济观念，为毕业后工作奠定坚实的基础。 河南理工大学井巷工程课程设计 目录 I 目目 录录 第一章第一章 概述概述 2 1.1 工程概况 . 2 1.2 设计依据 . 2
3、第二章第二章 工程地质与水文地质条件工程地质与水文地质条件 2 2.1 岩层柱状 . 3 2.2 涌水量 . 3 2.3 有害气体 . 3 第三章第三章 巷道断面设计及支护巷道断面设计及支护 3 3.1 巷道断面形状的选择 . 4 3.2 巷道断面净尺寸的确定 . 4 3.2.1 巷道净宽度的确定 5 3.2.2 巷道净高度的确定 5 3.2.3 巷道净断面面积和净周长 7 3.2.4 巷道净断面面积的风速校核 7 3.3 巷道支护设计 8 3.3.1 巷道支护形式的选择 8 3.3.3 支护材料 9 3.4 道床参数的选择 . 10 3.5 巷道掘进断面尺寸的确定 . 10 3.6 巷道内水
4、沟和管线的布置 . 10 3.6.1 水沟布置 10 3.6.2 管线布置 11 3.7 巷道掘井工程量和材料消耗 . 11 3.8 相关图表 . 13 第四章第四章 爆破图表的编制爆破图表的编制 14 4.1 爆破参数的确定 . 15 4.1.1 炮眼直径 15 4.1.2 炮眼深度 15 河南理工大学井巷工程课程设计 目录 II 4.1.3 单位炸药消耗量 16 4.1.4 炮眼数目估算 16 4.1.5 爆破网路的设计和计算 17 4.1.6 装药结构与起爆 17 4.2 工作面炮眼布置 . 17 4.2.1 掏槽眼的布置 18 4.2.2 辅助眼的布置 18 4.2.3 周边眼的布置
5、18 4.2.4 工作面实际炮眼数目 18 4.3 钻眼机具及爆破器材的选择 . 18 4.3.1 钻眼机具的选择 18 4.3.2 炸药和爆破器材的选择 19 4.4 对爆破工作的主要要求 . 19 4.4.1 总体要求 19 4.4.2 钻眼安全注意事项 19 4.4.3 爆破安全注意事项 19 4.5 爆破作业图表 . 20 第五章第五章 生产系统生产系统 22 5.1 岩石的装载与转运 22 5.1.1 岩石的装载 22 5.1.2 岩石的转运 22 5.2 支护 . 23 5.2.1 锚杆安装工艺 23 5.2.2 锚杆支护质量要求 24 5.2.3 喷砼工艺流程 24 5.2.4
6、混凝土材料要求 24 5.2.5 喷射混凝土时的注意事项 24 第六章第六章 施工组织及主要技术经济指标施工组织及主要技术经济指标 26 6.1 施工组织 . 26 6.1.1 工作制度 26 河南理工大学井巷工程课程设计 目录 III 6.1.2 作业方式 26 6.1.3 劳动组织 26 6.2 循环图表 . 27 6.2.1 循环方式和循环进度 27 6.2.2 循环时间 27 6.2.3 循环图表 29 6.3 主要技术经济指标 . 30 6.3.1 设备配备 30 6.3.2 经济指标 30 参考文献参考文献 31 河南理工大学井巷工程课程设计 第一章 概述 2 第一章 概述 1.1
7、 工程概况 某煤矿年产设计能力为 1.2 Mt，高沼气矿井，中央分列通风。井下最大涌水量 550m3/h，通过第二生产水平东运输大巷的流水量为 150m3/h，通过的风量为 35m3/s。采 用 ZK10-9/550 直流架线电机车牵引 3.0 t 底卸式矿车运输。 运输大巷长度 950m。 巷道内 敷设一趟 200mm 的压气管和一趟 100mm 的供水管。 大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩。主要以泥岩为主，f=46。实测围岩松动圈：砂岩 lp=0.40.5m；泥岩 lp=1.01.4m。试设计运输直线段断面，计算单位工程掘进工程量和材 料消耗量，并绘制巷道断面施工图。 1.2 设计依据 地质部门
8、提供的矿的地质精查报告 经过审批的矿的初步设计、施工设计 矿井设计手册 井巷工程教材 煤矿安全规程及其他相关规范 井巷设计基础 煤矿安全规程 矿山井巷工程施工及验收规范 。 第二章 工程地质与水文地质条件 河南理工大学井巷工程课程设计 第二章 工程地质与水文地质条件 3 2.1 岩层柱状 大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩。主要以泥岩为主，f=46。实测围岩松动圈：砂岩 lp=0.40.5m；泥岩 lp=1.01.4m。根据围岩普氏分级法，由 f=46，可得岩层为“相当坚 固的岩石” 。根据围岩松动圈分级法，由砂岩 lp=0.40.5m、泥岩 lp=1.01.4m，可得围岩 为“一般围岩”分级。支护方
9、式拟考虑以锚杆悬吊理论，喷层局部支护方式为主。 2.2 涌水量 井下最大涌水量 550m3/h，通过第二生产水平东运输大巷的流水量为 150m 3/h。 2.3 有害气体 主要有害气体为沼气。 第三章 巷道断面设计及支护 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 4 巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分，贯穿矿井服务年限，属于施 工图设计的范畴。设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井下工程概 预算的依据。巷道断面设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提 高断面利用率，取得最佳的经济效果。 巷道断面设计的内容与步骤是：首先，根据巷道的服务年
10、限、用途和围岩性质，选 择巷道断面形状和支护方式；其次，根据巷道中多通过的设备尺寸、支护参数与道床参 数、通风量和行人要求等确定巷道净断面尺寸（并进行风速验算） ，计算巷道的设计掘 进断面的尺寸，并按允许的超挖值，求算出巷道的计算掘进断面尺寸；然后，布置水沟 和管缆； 最后绘制出巷道断面施工图， 编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。 3.1 巷道断面形状的选择 巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质、作用在巷道 上地压的大小和方向、巷道的用途及其服务年限、选用的支护材料和支护方式、巷道的 掘进方法和采用的掘进设备等因素， 也可以参考邻近矿井同类巷道的断面形状及其维
11、护 情况等。亦可参照表 3-1 进行选择。 表表 3 3- -1 1 巷道断面形状适用表巷道断面形状适用表 断面形状 适用条件 半圆拱形 目前开拓，准备巷道，而硐室普片采用的断面形状，多在顶压大侧压小，无底鼓得条件下使用。 圆弧拱形 由于光爆锚喷支护的推广，拱部成型好，施工方便，多用于准备巷道。当跨度较大时，较半圆拱形 断面利用率高。 三心圆拱 形 与半圆拱形相比，拱顶承压能力差，但断面利用率较高，适用于围岩坚硬的开拓巷道、上（下）山 和硐室。 梯形 顶板暴露面积较矩形小，可减少顶压，能承受稍大的侧压，多用于采区巷道。 矩形 断面利用率较高，多用于顶压，侧压都较小，维护时间不长的回采巷道。 马
12、蹄形 用于围岩松软，有膨胀性，顶、侧压力很大，且有一定底压的巷道。 圆形 围岩松软、四周压力均很大，用其他形状不能抵抗围岩压力时采用。 椭圆形 当巷道四周压力很大，且分布不均时，根据顶压和侧压的大小，采用竖直或水平布置。 不规则形 在薄煤层中，为了不破坏顶板，使顶板保持一定的稳定性，断面形状视煤层赋存条件而定。 该巷道为运输大巷，属于煤层大巷，年产量 1.2Mt，穿过普氏系数 f=46 的岩层， 围岩情况较为良好，为稳定性较差的 3 类围岩，故选择承受地压性能好，通风阻力小， 维护费用少、便于施工的半圆弧拱形断面，选用锚杆喷射混凝土支撑。 3.2 巷道断面净尺寸的确定 煤矿安全规程规定：巷道净
13、断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 5 安装、安装、检修施工的需要。因此，巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途，存放或通 过它的机械、器材或运输设备的数量与规格，人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道 的风量、风速要求等。同时，还要考虑敷设于巷道中的各种巷道、电线的合理布局。专 做通风或行人用的巷道断面尺寸，只需要满足通风或行人的要求即可。 巷道断面设计计算图如下所示： 3.2.1 巷道净宽度的确定 双轨巷道净宽度按下式进行计算： (3.1) 式中：a非人行道一侧的宽度， A1运输设备的最大宽度； c运输设备最突出部分的距离； t非
14、人行道一侧的宽度。 运输设备采用 ZK10-9/550 直流架线电机车牵引 3.0 t 底卸式矿车。 查井巷工程表 3-2 知 ZK10-9/550 电机车宽 A1=1360mm，高 h=1550mm；3t 底 卸式矿车宽 1200mm，高 1400mm，故选 A1=1360mm。 根据煤矿安全规程 ，取巷道人行道宽 c=900mm，非人行道一侧宽 a=440mm。又 查井巷工程表 3-3 知本巷双轨中线距 b=1600mm，两侧电机车之间距离为： 故巷道净宽度： 3.2.2 巷道净高度的确定 煤矿安全规程 规定： 主要运输巷道和主要风巷的净高， 自轨面起不得低于 2m。 架线电机车运输巷道的
15、净高、电机车架空线的悬挂高度，自轨面算起在行人的巷道内、 车场内以及人行道同运输巷道交叉的地方不得小于 2m；在不行人的巷道内不得小于 1.9m；在井底车场内，从井底到乘车场不得小于 2.2m。电机车架空线和巷道顶或棚梁 之间的距离不得小于 0.2m。采区（盘区）内的上山、下山和平巷的净高不得低于 2.0m， 薄煤层内的不得低于 1.8m。 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 6 计算拱形巷道的净高度，主要是确定他的拱高和自底板起的壁高，即： (3.2) 式中：H拱形巷道的净高度，m； h0拱形巷道的拱高，m； h3拱形巷道的壁高，m； hb巷道内道砟高度，m。 (1)拱
16、高 h0的确定 圆弧形巷道拱高：h0=B/2=2150mm。 圆弧形巷道半径：R=2150mm。 (2)壁高 h3的确定 1 按架线电机车导电弓子要求确定h3 由井巷工程表3-6中圆弧拱形巷道壁高公式得： (3.3) 式中：h4轨道起电机车架线高度，按煤矿安全规程取h4=2000mm； hc道床总高度。查表井巷工程表3-10选择30kg/m钢轨，在查表3-5的 hc=410mm，道砟高度hb=220mm； n导电弓子距壁安全距离，取n=300mm； K导电弓子宽度之半，K=718/2=359,取K=360mm； b1轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2-a1=2150-(440+1360/2)
17、=1030mm。 所以:。 2 按管道装设要求确定h3 (3.4) 式中:h5道砟面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1800； h7管子悬吊件总高度，取h7=900mm； m导电弓子距管子间距，取m=300mm； 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 7 D压气管法兰盘直径，D=335mm； b2轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-c1=2150-(1360/2+900)=570mm。 所以：1280mm。 3 按人行道高度要求确定h3 (3.5) 式中j为距巷道壁的距离。距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。j=100mm，一 般取200mm。 所以: 4 按
18、设备上缘至拱璧最小安全间隙要求确定h3 a.人行侧： b.非人行侧： 式中:C 砟面起1.6m水平处， 运输设备上缘与拱璧间距C 700mm， 取C =700 mm。 综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1370mm，则巷道净高度为 H=h3-hb+h0=1370-220+2150=3300mm。 3.2.3 巷道净断面面积和净周长 半圆拱巷道净断面面积按照如下公式求得： (3.5) h2= h3-hb=1150mm,可得 S=12.16m2。 半圆拱巷道净断面周长按照如下公式求得： 3.2.4 巷道净断面面积的风速校核 已知通过的风量为 35m3/s。根据煤炭工业矿井设计规范的
19、规定，矿井主要进行 风巷的风速一般不大于 6m/s。巷道风速按下式进行验算： (3.6) 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 8 式中：v通过该巷道的风速，m/s； Q根据设计要求通过的风量，m3/s； S巷道的净断面面积，m2； Vmax该巷道允许通过的最大风速，按表 3-9 确定，m/s。 计算得： ，可得巷道净断面面积满足风速要求。 3.3 巷道支护设计 为了保证巷道围岩的稳定，防止出现围岩垮落或产生过大变形，无法满足正常的生 产的安全要求，巷道掘进后一定都要立即进行支护。从目前各类支护形式及支护效果上 来看，巷道支护主要分为三种类型：第一种为被动支护形式，包括木棚
20、支架、钢筋棍凝 土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等；第二类是以各类普通锚杆 支护为主，旨在改善围岩应力学性能的积极支护形式，包括锚喷支护，锚网支护等；都 三类是以高强预应力锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式，如锚喷支护等，能明显 改善破裂岩体力学性能，支护结构整体性好，承载能力高，支护效果好。 3.3.1 巷道支护形式的选择 该巷道设计选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护， 局部需加强支护地段铺设钢筋 网形成锚网喷联合支护。 3.3.2 巷道支护参数的设计 (1)永久支护 巷道永久支护方式采用锚网喷，巷道交叉口、岩层松软、过断层等地段采用锚网喷 +锚索支护。 按悬吊理论计算锚
21、杆参数： 1锚杆长度计算： （3.7） 式中:L锚杆长度，m； H冒落拱高度，m； K安全系数，一般 K=2； L1锚杆锚进稳定岩层的深度，一般按 0.5m； L2锚杆的外露长度，一般取 0.05m； 其中： H=B/2f=4.3/(2 4)=0.54 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 9 B巷道掘进宽度，为 4.3m； f岩石坚固系数，取 4； K安全系数，一般 K=2； 则： L=2 0.54+0.5+0.05=1.63m，取 2.0m 2 锚杆间距、排距计算：设计时间距、排距均为 a，则 a=(Q/KH)/2=1.19m 式中：a锚杆间排距，m； Q锚杆设计锚固力
22、，64kN/根； H冒落拱高度，0.54m； 被悬吊砂岩的密度，取 25kN/m ； K安全系数，一般 K=2； 通过以上计算，选用直径 20mm 螺纹钢树脂锚杆，长度为 2.0m， 锚杆间、排距为 1.0m。网片采用钢筋网，相邻网片要压茬连接，搭接长度不小于 100mm。爆破前锚网 支护距迎头不大于 0.7m，炮后不大于 2.4m。围岩性较好时，采用先锚后喷的方式；围 岩稳定性较差是，锚杆间、排距应适当缩小，并要先及时喷射混凝土，喷浆厚度不小于 30mm，然后打设锚杆，复喷必须达到设计厚度。 初喷距工作面不超过 5m，复喷距工作面不超过 10m。洒水养护时间不少于 28 天。 (2)临时支护
23、 1 由于锚杆机手柄长度为 1.3m，锚杆间距为 0.9m，因此，在炮后及时进行敲帮问 顶，然后操作人员站在支护完好的地点打设顶锚杆作为临时支护。 2 初喷工作面作临时支护。炮后及时找掉，冲刷巷帮后立即进行初喷，初喷厚度 不小于 30mm，喷体初凝 20min 后，施工人员方可进入迎头。 (3)加强支护 巷道交叉口、岩层松软、过断层等地段采用锚网喷+锚索支护。 3.3.3 支护材料 1 锚杆、锚索及锚固剂：锚杆采用直径为 20mm 螺纹钢树脂锚杆，长度为 2.0m， 锚索长 6.2m， 每根锚杆使用树脂锚固剂锚固长度大于 0.5m， 锚杆外露长度为 3050mm。 托盘 120mm 120mm
24、 5mm 的正方形钢板制成。 锚固剂型号为 CK2350 型， 长度为 500mm。 2 锚网采用金属网片，网片规格为长宽=2000mm 1000mm，网格为长宽 =50mm 50mm。 3 混凝土：喷射混凝土采用复合硅酸盐水泥P C42 5，纯净的山砂、粒度不大 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 10 于 10 mm，按配比为水泥：砂=1：3.6 均匀搅拌而成，混凝土标号为 C20。 4 速凝剂：型号为 J85，掺入量为水泥重量的 4%，速凝剂必须在喷浆机的上料口 随喷随掺入，不得提前掺入混凝土内。 3.4 道床参数的选择 根据巷道通过的运输设备，已选用 30kg/m
25、 钢轨其道床参数 hc与 hb分别为 410mm 和 220mm， 道砟面至轨道面高度为 ha=hc-hb=410-220=190mm， 采用钢筋混凝土轨枕。（查 （井巷工程）表 3-5 与 3-10 与 3-11） 。 3.5 巷道掘进断面尺寸的确定 由井巷工程表 3-7 计算公式得： 巷道设计掘进宽度：； 巷道计算掘进宽度:； 巷道设计掘进高度： 巷道计算掘进高度：； 巷道设计掘进断面积： 取S1=14.2m2。 巷道计算掘进断面积： 取S2=14.8m2。 3.6 巷道内水沟和管线的布置 3.6.1 水沟布置 已知通过巷道的水量为150m3/h，现采用水沟坡度为3，由井巷工程查表3-12
26、 得：水沟深度400mm，水沟净断面积为0.16m2,水沟掘进断面积为0.203m2,每米水沟盖板 用钢筋1.633kg，混凝土0.0276m3,水沟用混凝土0.133m3。一般要求下： 1 水平巷道及倾角小于16度的倾斜巷道的水沟，一般布置在人行侧。当非人行侧 有适当空间时，亦可布置水沟，但应尽量避免水沟穿越轨道和输送机。 2 在倾角大于16度的巷道中，当涌水量小或巷道较窄时，水沟与人行台阶可在巷 道同侧平行或重叠布置；当涌水量较大或巷道较宽时，水沟和人行台阶可分设在巷道两 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 11 侧。 3 专用排水巷道、中间设人行道的巷道、有底鼓的巷
27、道和铺设整体道床的巷道， 水沟也可布置在巷道中间。 4 巷道横向水沟，一般应布置在含水层的下方、上（下）山下部车场的上方、胶 带机接头硐室的下方或出水点初。 3.6.2 管线布置 (1)管道的布置要考虑安全、架设与检修的方便，一般应符合如下要求： 1 管道应布置在人行道一侧， 管道的架设一般采用托架、 管墩及锚杆吊挂等方式， 并要考虑检修的方便；若架设在人行道上方管道上方，管道下方距道砟或水沟盖板的垂 直高度不应小于1800mm，若架设在水沟上，应以不妨碍水沟清理为原则。锚喷支护的 主要运输巷道，可将管路锚吊在行人侧的顶部。 2 当管道与管道呈交叉或平行布置时，应保证管道之间有足够的更换距离。
28、管道 架设在平巷顶部是时，应不妨碍其他设备的维修与更换。 3 管道与运输设备之间必须留有不小于200mm的安全距离。 (2)电缆布置一般有如下要求： 1 电力电缆和通讯电缆一般不要敷设在巷道的同一侧。如受条件限制设在同一侧 时，通讯电缆设在动力电缆上方0.1m以上的距离处，以防电磁场作用干扰通讯信号。 2 电缆与压风管、 供水管在巷道同一侧敷设时， 必须敷设在管子上方， 并保持0.3m 以上的距离。 3 电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时，不会 落在轨道上或运输设备上，所以电缆悬挂高度一般为1.51.9m，电缆到巷道顶板的距离 不小于300mm；电缆两个悬挂点的间距
29、不大于3.0m；电缆与运输设备之间距离不小于 0.25m，电缆与风筒相互之间应保持0.3m以上距离。 4 高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设时，相互之间距离大于0.1m以上。高压电 缆之间、低压电缆之间的距离不得小于50mm，以便摘挂方便。 5 有煤尘瓦斯突出煤层中的回风巷，禁止设置动力电缆。 3.7 巷道掘井工程量和材料消耗 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 12 由井巷工程查表 3-7 计算公式得： 每米巷道拱与墙计算掘进体积: 每米巷道墙脚计算掘进体积: 每米巷道拱与墙喷射材料消耗: 每米巷道墙角喷射材料消耗: 每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）: 每米巷道锚杆消耗
30、: (3.8) 式中:P1计算锚杆消耗周长，； a、a锚杆间距、排距，a=a=0.8m。 所以； 折合重量为： 式中：l锚杆长度，l=2.0m； d锚杆直径，d=18mm； 锚杆材料密度，=7850kg/m3。 计算得G=60.17kg/mm3。 因每根锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗支。 每排锚杆数为根 每排树脂药卷数根 每米巷道粉刷面积 式中:B3计算净宽， 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道断面设计及支护 13 3.8 相关图表 图图3-1 巷道断面施工图巷道断面施工图 表表3 3- -1515 运输大巷特征运输大巷特征 围 岩 类 别 断面面积/m2 设计掘进尺寸/
31、mm 喷射 厚度 /mm 锚杆/mm 净 周 长 /m 净面积 设计 掘进 宽 高 形式 排列 方式 间、 排距 锚杆 长 直 径 3 12.16 14.8 4300 3300 100 螺纹钢树脂锚杆 方形 120 2000 20 13.4 表表3 3- -1 16 6 运输大巷每米工程量及材料消耗表运输大巷每米工程量及材料消耗表 围 岩 类 别 计算掘进工程量/m3 锚杆 数量 材料消耗/mm 粉刷 面积 /m2 巷道 墙角 喷射材料/m3 锚杆 钢筋/kg 树脂药卷/支 3 13.27 0.04 14.75 0.98 58.90 29.5 9.1 河南理工大学井巷工程课程设计 第三章 巷道
32、断面设计及支护 14 第四章 爆破图表的编制 我国煤矿岩巷的钻眼，从手工凿岩、硝铵炸药、普通雷管，前眼爆破起步，到手持 式凿岩机、液压凿岩台车、高威力水胶炸药，高精度毫秒电雷管、非电起爆器材以及各 类起爆器、中深孔光面爆破，使我国凿岩爆破技术得到了长足的发展。与此同时，凿岩 机理、破岩机理、爆破技术以及施工设备的可靠性，自动化程度也有了较大的发展。 目前， 钻眼爆破技术的发展趋势是中深孔、 光面爆破和断裂成型 （刻槽） 爆破技术。 采用钻眼爆破法掘进岩巷， 施工的基本工序包括工作面定向、 炮眼布置、 钻眼工作、 装药连线、爆破通风、安全检查、洒水、临时支护、装岩与运输、清底、永久支护、水 沟倔
33、砌和管线安设等。各工序的质量及工序间的衔接，特别是作为第一道工序钻眼 爆破工作的质量，对巷道的施工安全、施工质量、掘进速度及功效、成本等，都有较大 的影响。因此，钻眼爆破工作除符合安全施工的要求外，还应当做到以下几点: 1 巷道断面形状与规格、方向与坡度均应符合设计要求和施工规范、验收规范的 标准，要求巷道超挖不得大于 150mm，欠挖不得超过质量标准规定。 2 爆破后的岩石块度应有利于提高装岩生产率（一般不大于 300mm） ，岩堆形状 河南理工大学井巷工程课程设计 第四章 爆破图表的编制 15 有利于组织装运与钻眼的平行作业，巷道底板平整有利于各种设备和人员行走。 3 对围岩的震动和破坏要
34、小，以利于巷道支护和长期稳定。 4 爆破单位体积岩石所需炸药和雷管的消耗量低，炮眼利用率要达到 85%以上。 因此，为了获得良好的爆破效果，必须正确地布置工作面的炮眼，合理确定爆破参 数，选用适宜的炸药和不断改进爆破技术。 4.1 爆破参数的确定 爆破参数主要包括炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、单位炸药消耗量等 4.1.1 炮眼直径 炮眼直径对钻眼效率、全断面炮眼数目，炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度 均有影响。因此，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能综合考虑， 进行选择。 炮眼直径大， 可减少炮眼数目， 炸药能量相对集中， 可提高爆破效率， 但钻速下降， 影响爆破质量和降低
35、围岩稳定性。现场多根据药卷直径来确定炮眼的直径。目前国内岩 巷掘进均采用直径为 27mm、32mm、和 35mm 三种药卷，炮眼直径需比药卷直径大 6-8 米左右，所以目前岩巷掘进的炮眼直径多采用 35-42mm。 在这里我们采用药卷直径为 32mm，炮眼直径为 41mm。 4.1.2 炮眼深度 炮眼深度决定了每一掘进循环钻眼和装岩的工作量、 循环进尺以及每班的循环次数。 炮眼深度主要根据岩石性质、巷道断面、循环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人 技术水平等因素确定。从今年发展趋势来看，炮眼平均深度逐渐由浅孔向中深孔 （2.02.5m）发展，一些采用凿岩台车凿岩的掘进队正在向较深孔发展。 合
36、理的炮眼深度应以高速、高效、低成本、便于组织正规循环作业为原则。采用气 腿凿岩机时，炮眼深度以 1.62.3m 为宜，眼深超过 2.5m 后，钻眼速度则明显降低。采 用配有高效凿岩机的凿岩台车时，应向深眼发展，一般眼深可达 3.0m 以上。我国煤矿 巷道掘进中， 通常是以月进尺任务和凿岩、 装岩设备的能力来确定每一循环的炮眼深度， 即 (4.1) 河南理工大学井巷工程课程设计 第四章 爆破图表的编制 16 式中：炮眼深度，m； L计划月进度，m； k每月实际用于掘进的天数，30 天； n正规循环率，即每月实际用于掘进工作的天数与 30 天之比，一般取 0.80.9； N每日完成掘进循环数，次；
37、 炮眼利用系数，一般要求。 本次施工中设定计划月进度为 150m，正规循环率设为 0.9，每日完成掘进的循环次 数为 4 次，炮眼利用率为 0.8。 所以即炮眼深度选为 1.8m。 4.1.3 单位炸药消耗量 单位炸药消耗量是指爆破 1.0m3 实体岩石所需的炸药量，也是工作面一次爆破所 需的总炸药量和工作一次爆下的实体岩石总体积 V 之比。即 (4.3) 不过计算数据一般仅作为参考，所以多按定额选用，查井巷工程表 4-2 知 q=1.48kg/m3。 4.1.4 炮眼数目估算 炮眼数目直接影响着钻眼工作量、爆破岩石的块度、巷道形成质量等。炮眼数目取 决于岩石性质、巷道断面形状和尺寸、炮眼直径
38、和炸药性能等因素。合理的炮眼数目一 般先以岩层性质和巷道断面大小进行初步估算，然后再设计断面图上作炮眼布置图，得 出炮眼总数，并通过实践调整与修正。 炮眼数目也可根据单位炸药消耗量，按下式估算后，再按上述经验方法确定炮眼数 目。 (4.2) 式中：N炮眼数目； 河南理工大学井巷工程课程设计 第四章 爆破图表的编制 17 q单位炸药消耗量，kg/ 3 m; S巷道掘进断面积， 2 m; m每个药卷长度，m; a装药系数，即装药长度与炮眼长度之比，一般取 0.5 左右; P每个药卷的重量，kg。 采用光面爆破，掘进断面 14.8m2，f=46。查井巷工程表 4-2 得，采用光面爆破 掘进 100
39、m 需消耗炸药 148kg/100m3。 计算得：，拟取 53 个。 4.1.5 爆破网路的设计和计算 采用电力起爆法，因矿井中含有沼气，故采用安全性较高，不易产生火花的串联方 式来连接电路。 4.1.6 装药结构与起爆 装药结构是指炸药药卷在炮眼内的装填情况，有连续装药和间隔装药、耦合装药和 不耦合装药、正向起爆装药和反向起爆装药之区别，是影响爆破效果的重要因素。 (1)掏槽眼和辅助眼的装药结构 本工程中掏槽眼和辅助眼采用正向不耦合装药结构。 (2)周边眼的装药结构 在药卷直接为 32mm 的情况下，为实现光面爆破，周边眼采用单段空气柱式装药结 构。 (3)炮眼填塞 炮眼封泥用水炮泥，水炮泥
40、外剩余的炮眼部分应用黏土炮泥或用不燃性的、可塑性 松散材料制成的炮泥封实。 4.2 工作面炮眼布置 由于爆破工作是在只有一个自由面的狭小空间内进行的，要达到理想的爆破效果， 必须将各种不同作用的炮眼合理地布置在相应位置上， 使每个炮眼都能起到应有的爆破 河南理工大学井巷工程课程设计 第四章 爆破图表的编制 18 作用。掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼、周边眼三类，采用 延期爆破的技术， 其起爆顺序是先掏槽眼， 然后辅助眼， 最后周边眼， 以保证爆破效果。 4.2.1 掏槽眼的布置 因为掘进断面较大， 为取得较好的掏槽效果， 采用楔形掏槽。 内楔由 24 个眼组成， 眼深较小
41、，它最先起爆掏出小槽，外楔眼随后起爆扩大，并加深掏槽。楔形掏槽法的炮 眼与工作面夹角也大致在 6575之间；成对的两眼口间距离，一般为 1.01.5 米，眼 底间距为 450 毫米左右，眼深比一般炮眼加深掏槽眼的排距约为 0.40.6 米。掏槽眼具 体炮眼数目布置如下： 掏槽眼共 4 个，每个孔均装药，每个深度为 2000mm。 4.2.2 辅助眼的布置 辅助眼共 25 个，每个孔与相邻的孔间距为 400600mm，每个深度为 1800mm。 其中第一圈辅助眼 8 个，第二圈辅助眼 8 个，第三圈 9 个。 4.2.3 周边眼的布置 (1)顶眼及帮眼的布置 顶眼共 11 个，帮眼共 6 个，相
42、邻的孔间距为 500m 其他与辅助眼类似。 (2)底眼的布置 底眼共 7 个，每个孔与相邻的孔间距约为 200mm，其他与辅助眼类似。 4.2.4 工作面实际炮眼数目 经作图效验，实际炮眼数目为：54 个 4.3 钻眼机具及爆破器材的选择 4.3.1 钻眼机具的选择 在煤矿岩巷中， 一般采用以压风为动力的各种凿岩设备和设施， 包括凿岩机、 钎头， 钎杆和钻架等。而在煤巷中，多采用煤电转、麻花钎杆和两翼（或三翼）旋转式钻头。 井巷掘进中，在岩石上钻眼，主要采用冲击式钻眼法；在煤上钻眼，主要采用旋转式钻 河南理工大学井巷工程课程设计 第四章 爆破图表的编制 19 眼法。 冲击式钻眼法使用的钻眼机械
43、师凿岩机； 旋转式钻眼法使用的钻眼机械多是电钻。 凿岩机以使用的动力不同，分风动凿岩机、液压凿岩机及电动凿岩机。 本次工程采用气腿式 YT-23 风动凿岩机，3 台共同作业。 4.3.2 炸药和爆破器材的选择 起爆方法选择电雷管起爆法，炸药选用乳化炸药 EL-103，因采用光面爆破，使用 毫秒延期电雷管，起爆器则选用 MFB-100 型矿用电容式发爆器。 4.4 对爆破工作的主要要求 爆破工程不仅在总成本中占有重要位置， 而且还将直接或间接的影响采矿生产各个 工艺环节；爆破工作的好坏，在很大程度上决定着露天矿的生产、安全和工作质量。 4.4.1 总体要求 在巷道掘进中，一般是以采装工作为中心组
44、织生产的。为了保证挖掘机连续作业， 要求工作面每次爆破的矿岩量至少能满足挖掘机 510d 的采装要求。近年来，随着大 型设备和多排微差爆破的应用，贮备量已超过该数字。 露天爆破后的矿岩块度，既要小于挖掘机铲斗允许的块度，又要小于破碎机入口允 许的块度。 4.4.2 钻眼安全注意事项 1 开眼时必须使用钎头落在岩石上，如有浮矸，应处理好后再开眼； 2 不允许在残眼内继续钻眼； 3 开眼时给风阀门不要突然开大，待钻进一段后，再开大风阀门； 4 为防止断钎伤人，推进掘进机时不要用力过猛，更不要横向用力，凿岩时钻工 应站稳，应随时堤防突然断钎； 5 一定要注意把胶皮风管与风钻接牢，以防脱落伤人；缺水或
45、停水时，应立即停 止钻眼。 4.4.3 爆破安全注意事项 1 规定的安全地点装配起爆药卷。 河南理工大学井巷工程课程设计 第四章 爆破图表的编制 20 2 爆破母线要妥善地挂在巷道的侧帮上，并且要和金属物体、电缆、电线离开一 定距离；装药前要试一下爆破母线是否导通。 3 装药前应检查顶板情况，撤出设备与机具，并切断除照明以外的一切设备的电 源，照明灯及导线也应撤离工作面一定距离。 4 检查工作面 20m 范围内瓦斯含量，并按煤矿安全规程有关规定处理。 5 装药时要细心地将药卷送到眼底，防止擦破药卷、装错雷管段号、拉断脚线。 有水的炮眼，尤其是底眼，必须使用防水药卷或药卷加防水套，以免受潮拒爆。
46、 6 装药、联线后应有爆破员与班、组长进行技术检查，作好爆破前的安全布置。 4.5 爆破作业图表 表表 4 4- -1 爆破原始条件爆破原始条件 名称 单位 数量 名称 单位 数量 巷道的掘进断面 岩石的坚固性系数 f 炮眼深度 m2 m 14.8 46 1.8 炮眼数目 雷管数目 总装药量（2号岩石硝铵炸药） 个 个 kg 54 54 63.2 表表 4-2 预期爆破效果预期爆破效果 名称 单位 数量 名称 单位 数量 炮眼利用率 每循环工作面进尺 每循环爆破实体岩石 炸药消耗量 % m m3 kg/m3 90 1.8 26.60 2.38 每米巷道耗药量 每循环炮眼总长度 每立方岩石雷管消耗量 每米巷道雷管消耗量 kg/m m 个/m2 个/m 35.11 98 2.03 30 河南理工大学井巷工程课程设计 第四章 爆破图表的编制 21 表表 4-3 炮眼布置及装药参数炮眼布置及装药参数 眼号 炮眼名称 眼数 （个） 炮眼 深度 （m） 装药量 起爆 顺序 联线 方式 装药 结构 单孔 小计 卷/眼 质量 （kg） 卷 （个） 质量 （kg） 0 14 529 3032，4244
