1、硬岩巷道爆破法快速掘进技术硬岩巷道爆破法快速掘进技术1主要内容：主要内容：一、炸药及雷管简介一、炸药及雷管简介二、二、岩巷掘进钻眼爆破法研究现状岩巷掘进钻眼爆破法研究现状三、硬岩巷道爆破法快速掘进爆破参设计三、硬岩巷道爆破法快速掘进爆破参设计四、岩石物理力学性质测试报告四、岩石物理力学性质测试报告五、爆破法快速掘进技术实例分析五、爆破法快速掘进技术实例分析六、经济效益报告六、经济效益报告2 目目 标标在岩巷掘进中，破碎岩石是一项主要工序。目前国内在岩巷掘进中，破碎岩石是一项主要工序。目前国内外大量使用的破岩方法还是钻眼爆破法。因此，钻眼爆破外大量使用的破岩方法还是钻眼爆破法。因此，钻眼爆破工作
2、的好坏，对巷道掘进速度、规格质量、支护效果以及工作的好坏，对巷道掘进速度、规格质量、支护效果以及掘进工效、成本等，都有较大的影响。巷道掘进中良好的掘进工效、成本等，都有较大的影响。巷道掘进中良好的钻眼爆破工作应该达到以下几项要求：钻眼爆破工作应该达到以下几项要求：1炮眼利用率要高，炸药和雷管的消耗量要低。炮眼利用率要高，炸药和雷管的消耗量要低。2巷道断面尺寸应符合设计要求和巷道断面尺寸应符合设计要求和井巷工程施工井巷工程施工及验收规范及验收规范的标准，巷道的方向与坡度均应符合设计规的标准，巷道的方向与坡度均应符合设计规定。定。3对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维对巷道围岩的震动和破坏要
3、小，以利于巷道的维护。护。4岩石块度和岩堆高度要适中，以利于提高装岩效岩石块度和岩堆高度要适中，以利于提高装岩效率和钻眼与装岩工作的平行作业。为了获得良好的爆破效率和钻眼与装岩工作的平行作业。为了获得良好的爆破效果，必须正确地布置工作面炮眼，合理确定爆破参数，选果，必须正确地布置工作面炮眼，合理确定爆破参数，选用适宜的炸药和先进爆破技术。用适宜的炸药和先进爆破技术。3一、炸药与雷管一、炸药与雷管4 （一）、煤矿许用炸药（一）、煤矿许用炸药 凡是允许在有瓦斯和可燃性煤尘爆炸危险的矿凡是允许在有瓦斯和可燃性煤尘爆炸危险的矿井中使用的炸药称为煤矿许用炸药。井中使用的炸药称为煤矿许用炸药。当掘进巷道通
4、过煤系地层时，必须根据瓦斯等当掘进巷道通过煤系地层时，必须根据瓦斯等级使用相应安全等级的煤矿许用炸药。级使用相应安全等级的煤矿许用炸药。煤矿安全规程煤矿安全规程（20052005年）第年）第320320条规定，井下条规定，井下爆破作业必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管。爆破作业必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管。高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区必须使用安全高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药。等级不低于三级的煤矿许用炸药。5 煤矿许用炸药的特点是对爆温、爆热、爆炸产生煤矿许用炸药的特点是对爆温、爆热、爆炸产生的火焰长度及持续时间、爆炸产物中的有害气体及灼
5、的火焰长度及持续时间、爆炸产物中的有害气体及灼热固体颗粒等都有严格的限制。热固体颗粒等都有严格的限制。煤矿许用炸药主要有以下几种：煤矿许用炸药主要有以下几种：1.1.添加惰性消焰剂的炸药：常用的添加惰性消焰剂的炸药：常用的惰性消焰剂是氯化惰性消焰剂是氯化钠（食盐）和氯化铵，用来吸收热量，降低爆温，并钠（食盐）和氯化铵，用来吸收热量，降低爆温，并抑制瓦斯的链锁反应。抑制瓦斯的链锁反应。目前，我国使用的煤矿许用炸目前，我国使用的煤矿许用炸药主要是添加食盐的硝酸铵系列炸药。药主要是添加食盐的硝酸铵系列炸药。6 2.2.被筒炸药（被筒炸药（sheathed explosivesheathed expl
6、osive）:以煤矿许用炸药为药芯，外面包有由消焰以煤矿许用炸药为药芯，外面包有由消焰剂（氯化钠、氯化钾等）做成的被筒而制成剂（氯化钠、氯化钾等）做成的被筒而制成的安全性等级比原来药芯炸药高的煤矿许用的安全性等级比原来药芯炸药高的煤矿许用炸药。炸药。7炸药的爆力与爆速炸药的爆力与爆速8常用的煤矿许用炸药：常用的煤矿许用炸药：2级煤矿许用水胶炸药：级煤矿许用水胶炸药：密度密度1.13g/cm3,药卷直径药卷直径35mm，药卷质量药卷质量333g，药卷长度，药卷长度310mm，爆速爆速3200m/s。3级煤矿许用水胶炸药级煤矿许用水胶炸药密度密度1.05g/cm3，药卷直径，药卷直径29mm，药卷
7、质量药卷质量294g，药卷长度，药卷长度430mm，爆速爆速3000m/s。9（二）、起爆器材和起爆方法（二）、起爆器材和起爆方法工业炸药必须使用起爆器材才能被安全、工业炸药必须使用起爆器材才能被安全、可靠地激发爆炸。起爆器材包括：导火索、导可靠地激发爆炸。起爆器材包括：导火索、导爆索、继爆管、导爆管、雷管、起爆药柱、起爆索、继爆管、导爆管、雷管、起爆药柱、起爆器和起爆所需的其它用品。爆器和起爆所需的其它用品。常用的工业炸药起爆方法可分为导火索起常用的工业炸药起爆方法可分为导火索起爆法、电力起爆法、导爆索起爆法和导爆管起爆法、电力起爆法、导爆索起爆法和导爆管起爆法。爆法。10爆破器材爆破器材1
8、1工业电雷管工业电雷管简称电雷管。简称电雷管。普通电雷管普通电雷管12 按通电后爆炸时间的不同以及是否按通电后爆炸时间的不同以及是否允许用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的工允许用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的工作面，作如下分类：作面，作如下分类：普通电雷管：普通电雷管：普通瞬发电雷管普通瞬发电雷管普通延期电雷管普通延期电雷管煤矿许用电雷管：煤矿许用电雷管：煤矿许用瞬发电雷管煤矿许用瞬发电雷管 煤矿许用毫秒延期电雷管煤矿许用毫秒延期电雷管13 电雷管结构电雷管结构 电雷管壳使用的材料有纸、铜、覆铜钢、铝、铁等，但煤矿许用型电雷管的管壳只允许使用纸、铜、覆铜钢等材料。14 瞬发电雷管由火瞬发电雷管由火雷管和电点
9、火元件组雷管和电点火元件组装而成，电点火元件装而成，电点火元件由聚氯乙烯绝缘镀锌由聚氯乙烯绝缘镀锌铁脚线、桥丝（直径铁脚线、桥丝（直径40m40m的镍铬合金的镍铬合金丝）、引火药头和塑丝）、引火药头和塑料塞组成。料塞组成。桥丝和引火头桥丝和引火头1516 煤矿许用电雷管煤矿许用电雷管煤矿许用电雷管煤矿许用电雷管：允许在有瓦斯和煤允许在有瓦斯和煤尘爆炸危险的环境尘爆炸危险的环境中使用的电雷管统中使用的电雷管统称煤矿许用电雷管。称煤矿许用电雷管。煤矿许用电雷管分煤矿许用电雷管分为瞬发和毫秒延期为瞬发和毫秒延期两种类型。两种类型。17 为确保雷管的爆炸不致引起瓦斯和煤尘的爆炸，煤矿为确保雷管的爆炸不
10、致引起瓦斯和煤尘的爆炸，煤矿许用电雷管在普通电雷管的基础上采取了以下措施：许用电雷管在普通电雷管的基础上采取了以下措施：1 1为消除雷管爆炸时产生的高温和火焰的引燃作用，在雷管的主为消除雷管爆炸时产生的高温和火焰的引燃作用，在雷管的主装药内加入适量的消焰剂。装药内加入适量的消焰剂。2.2.为消除雷管爆炸飞散出的灼热碎片或残渣的引燃作用，禁止使为消除雷管爆炸飞散出的灼热碎片或残渣的引燃作用，禁止使用铝质管壳。用铝质管壳。3.3.采用铅质五芯延期体，减少了延期药用量，并能吸收燃烧热，采用铅质五芯延期体，减少了延期药用量，并能吸收燃烧热，同时具有抑制延期药燃烧残渣喷出的作用。同时具有抑制延期药燃烧残
11、渣喷出的作用。4.4.采用燃烧温度低、气体生成量少的延期药。加强雷管的密封性，采用燃烧温度低、气体生成量少的延期药。加强雷管的密封性，避免延期药燃烧时，火焰喷出管体引爆瓦斯或煤尘。避免延期药燃烧时，火焰喷出管体引爆瓦斯或煤尘。5.5.煤矿许用毫秒延期电雷管的段别分为五段，最长延期时间不超煤矿许用毫秒延期电雷管的段别分为五段，最长延期时间不超过过130ms130ms。18 串联的雷管数目越多，不爆的雷管（俗称串联的雷管数目越多，不爆的雷管（俗称“丢丢炮炮”）也越多。如果将这些丢炮再逐个通入最小发火）也越多。如果将这些丢炮再逐个通入最小发火电流，则它们又单独地都爆炸了。电流，则它们又单独地都爆炸了
12、。产生上述现象的产生上述现象的原因在于电雷管电学性质的不均原因在于电雷管电学性质的不均匀性匀性。就是说，即使是同一批合格产品，由于桥丝电。就是说，即使是同一批合格产品，由于桥丝电阻、桥丝焊接质量及引火药的物理状态存在着一定的阻、桥丝焊接质量及引火药的物理状态存在着一定的差异，各雷管之间的各项电学特性参数值都不可能完差异，各雷管之间的各项电学特性参数值都不可能完全一样，因而表现为对电具有不同的敏感度。全一样，因而表现为对电具有不同的敏感度。19 在串联情况下，当电流通过时，总是最敏感的雷在串联情况下，当电流通过时，总是最敏感的雷管先得到足够的电能而爆炸，造成串联网路断路，此管先得到足够的电能而爆
13、炸，造成串联网路断路，此时，敏感度较低的一些雷管，还没有获得足够的能量时，敏感度较低的一些雷管，还没有获得足够的能量来点燃引火药，但由于网路已断，这些雷管因不能继来点燃引火药，但由于网路已断，这些雷管因不能继续获得电能而形成丢炮被遗留下来。续获得电能而形成丢炮被遗留下来。试验表明：通过串联网路的电流越大，丢炮就越试验表明：通过串联网路的电流越大，丢炮就越少，当电流增大至某一数值时，就不再有丢炮。少，当电流增大至某一数值时，就不再有丢炮。能使能使规定发数的串联电雷管全部起爆的规定恒定直流电流规定发数的串联电雷管全部起爆的规定恒定直流电流称为串联准爆电流称为串联准爆电流。20 国家标准规定：对于串
14、联连接的国家标准规定：对于串联连接的2020发电雷管通发电雷管通以以1.2A1.2A恒定直流电流，应全部爆炸。恒定直流电流，应全部爆炸。其中的其中的1.2A1.2A恒恒定直流电流就是国家标准规定的串联准爆电流，它定直流电流就是国家标准规定的串联准爆电流，它是选用起爆电源以及进行电爆网路设计的重要依据。是选用起爆电源以及进行电爆网路设计的重要依据。爆破安全规程爆破安全规程规定：电力起爆时，流经每规定：电力起爆时，流经每个雷管的电流为：一般爆破，个雷管的电流为：一般爆破，交流电不小于交流电不小于2.5A2.5A，直流电不小于直流电不小于2A2A；大爆破，；大爆破，交流电不小于交流电不小于4A4A，
15、直流直流电不小于电不小于2.5A2.5A。21 起爆材料一般采用起爆材料一般采用8号电雷管，其中号电雷管，其中有秒延期雷管和毫秒延期雷管。对巷道和有秒延期雷管和毫秒延期雷管。对巷道和立井浅孔爆破一般采用毫秒延期雷管，对立井浅孔爆破一般采用毫秒延期雷管，对中深孔爆破应采用间隔时间较长的延期雷中深孔爆破应采用间隔时间较长的延期雷管，它有利于提高炮眼利用率。在穿过有管，它有利于提高炮眼利用率。在穿过有瓦斯、煤尘爆炸危险的地层时，必须选用瓦斯、煤尘爆炸危险的地层时，必须选用毫秒延期雷管，而且最后一段的总延期时毫秒延期雷管，而且最后一段的总延期时间不得超过间不得超过130ms。另外，所选用的电雷。另外，
16、所选用的电雷管的各电阻值差不得超过管的各电阻值差不得超过0.2，否则不能，否则不能使用。严禁不同工厂、不同品种、不同时使用。严禁不同工厂、不同品种、不同时期的电雷管混用。期的电雷管混用。22 岩石（或其它介质）的密度同岩石（或其它介质）岩石（或其它介质）的密度同岩石（或其它介质）纵波速度的乘积，称为该纵波速度的乘积，称为该岩石（或介质）的波阻抗岩石（或介质）的波阻抗。它的物理意义是：在岩石（或其它介质）中引起扰动它的物理意义是：在岩石（或其它介质）中引起扰动使质点产生单位振动速度所必需的应力。使质点产生单位振动速度所必需的应力。波阻抗大，产生单位振动速度所需的应力就大；反波阻抗大，产生单位振动
17、速度所需的应力就大；反之，波阻抗小，产生单位振动速度所需的应力就小。之，波阻抗小，产生单位振动速度所需的应力就小。因此，波阻抗反映了岩石（或其它介质）对波传播的因此，波阻抗反映了岩石（或其它介质）对波传播的阻尼作用。炸药的密度与其爆速的乘积称作炸药的波阻尼作用。炸药的密度与其爆速的乘积称作炸药的波阻抗。阻抗。23 实验表明，当炸药的波阻抗值同岩石的波实验表明，当炸药的波阻抗值同岩石的波阻抗值愈接近，炸药传给岩石的能量就愈多，阻抗值愈接近，炸药传给岩石的能量就愈多，在岩石中所引起的破碎程度也愈大。从能量在岩石中所引起的破碎程度也愈大。从能量观点来看，为提高炸药能量的有效利用，观点来看，为提高炸药
18、能量的有效利用，炸炸药的波阻抗应尽可能与所爆破岩石的波阻抗药的波阻抗应尽可能与所爆破岩石的波阻抗相匹配。因此，岩石的波阻抗愈高，所选用相匹配。因此，岩石的波阻抗愈高，所选用炸药的密度和爆速应愈大。炸药的密度和爆速应愈大。24二、岩巷掘进钻眼爆破法研究现状 岩巷掘进中钻眼爆破法发展的三个岩巷掘进中钻眼爆破法发展的三个重要阶段重要阶段 以后发展的主要技术以后发展的主要技术25岩巷全断面一次爆破岩巷全断面一次爆破岩巷毫秒爆破技术岩巷毫秒爆破技术光面爆破技术光面爆破技术岩巷掘进中钻眼爆破法岩巷掘进中钻眼爆破法发展的三个重要阶段发展的三个重要阶段 目前岩巷掘进中钻眼爆破法仍是破岩的主目前岩巷掘进中钻眼爆
19、破法仍是破岩的主要手段要手段,爆破效果直接影响着掘进后续工序爆破效果直接影响着掘进后续工序,如如装岩、运输、支护等的效率和质量装岩、运输、支护等的效率和质量,从而影响从而影响着掘进速度。标志爆破技术提高发展的三个重着掘进速度。标志爆破技术提高发展的三个重要阶段要阶段:26岩巷全断面一次爆破 解放初期解放初期,我国煤矿岩巷掘进爆破是我国煤矿岩巷掘进爆破是人力抱钻人力抱钻,打眼深度打眼深度1.01.01.3m,1.3m,瞬发雷管瞬发雷管起爆起爆,工作面要分工作面要分3 34 4次放炮次放炮,效率很低。效率很低。19531953年采用秒延期雷管进行全断面一次起年采用秒延期雷管进行全断面一次起爆试验获
20、得成功爆试验获得成功,改变了多次放炮的落后改变了多次放炮的落后面貌。并运用抛渣爆破面貌。并运用抛渣爆破,实现钻眼与装岩实现钻眼与装岩的平行作业的平行作业,使岩巷掘进速度大幅度提高。使岩巷掘进速度大幅度提高。27岩巷毫秒爆破技术 毫秒雷管的生产毫秒雷管的生产,促使在岩巷掘进中大力推促使在岩巷掘进中大力推广毫秒爆破技术。不仅巩固了全断面一次起爆的广毫秒爆破技术。不仅巩固了全断面一次起爆的成果成果,而且推动了直眼掏槽的试验和应用。平行而且推动了直眼掏槽的试验和应用。平行龟裂、螺旋掏槽、筒形掏槽等方法得到实际应用龟裂、螺旋掏槽、筒形掏槽等方法得到实际应用,炮眼深度加大到炮眼深度加大到1.51.51.8
21、m,1.8m,提高了爆破效率提高了爆破效率,降降低了炸药消耗低了炸药消耗,提高了循环进尺。在此条件下提高了循环进尺。在此条件下,实实现了多台凿岩机作业和浅眼多循环的作业方式现了多台凿岩机作业和浅眼多循环的作业方式,使掘进速度得到进一步提高。围绕着提高爆破效使掘进速度得到进一步提高。围绕着提高爆破效果果,相继开展了掏槽方法、合理爆破参数、合理相继开展了掏槽方法、合理爆破参数、合理延期间隔时间等的试验研究延期间隔时间等的试验研究,巩固了毫秒爆破技巩固了毫秒爆破技术在岩巷掘进中的应用术在岩巷掘进中的应用,并使其成为常规的应用并使其成为常规的应用技术。技术。28光面爆破技术 7070年代初年代初,光面
22、爆破以其优越的爆破光面爆破以其优越的爆破质量和效果在岩巷掘进中得到推广质量和效果在岩巷掘进中得到推广,并与并与锚喷支护相结合成为岩巷掘进中新的工锚喷支护相结合成为岩巷掘进中新的工艺系统。在煤系地层中以及在松软破碎艺系统。在煤系地层中以及在松软破碎岩层中光面爆破已成为锚喷支护的前提岩层中光面爆破已成为锚喷支护的前提条件。光面爆破技术使爆破技术在新水条件。光面爆破技术使爆破技术在新水平上得到进一步地发展。平上得到进一步地发展。29以后发展的主要技术直眼掏槽方式直眼掏槽方式中深孔爆破技术中深孔爆破技术小直径药包爆破技术小直径药包爆破技术30中深孔爆破技术在光面爆破推广应用中在光面爆破推广应用中,就合
23、理炮眼深度问就合理炮眼深度问题从掏槽方法、装药结构、凿岩机效率及掘进题从掏槽方法、装药结构、凿岩机效率及掘进循环的工时有效利用等方面进行了综合研究。循环的工时有效利用等方面进行了综合研究。研究表明研究表明:加大炮眼深度可提高工时利用率和掘加大炮眼深度可提高工时利用率和掘进速度进速度;但眼深又受凿岩机能力的制约但眼深又受凿岩机能力的制约,用气腿用气腿凿岩机钻眼深度超过凿岩机钻眼深度超过2.5m2.5m后钻速剧烈下降后钻速剧烈下降,眼深眼深太大将加大钻眼时间太大将加大钻眼时间,从凿岩机能力方面考虑从凿岩机能力方面考虑以不超过以不超过2.5m2.5m眼深是较适宜的眼深是较适宜的;同时同时,眼深还受眼
24、深还受岩层稳定程度和断面的限制。因此岩层稳定程度和断面的限制。因此,在实践中在实践中,中深孔中深孔(2.0(2.02.5m)2.5m)爆破应得到推广应用。爆破应得到推广应用。31直眼掏槽方式影响直眼掏槽效果的因素是炮眼间距、线影响直眼掏槽效果的因素是炮眼间距、线装药密度、起爆时差和空眼数量装药密度、起爆时差和空眼数量4 4个主要参数。个主要参数。空眼在直眼掏槽中的作用是作为首爆炮眼的破空眼在直眼掏槽中的作用是作为首爆炮眼的破裂导向和碎胀空间裂导向和碎胀空间,所以大直径空眼或多空眼所以大直径空眼或多空眼形式可增加掏槽效果的可靠性。空眼的多少依形式可增加掏槽效果的可靠性。空眼的多少依岩性而定。眼距
25、是影响直眼掏槽效果最敏感的岩性而定。眼距是影响直眼掏槽效果最敏感的参数参数,选择不当易造成掏槽失败。直眼掏槽的选择不当易造成掏槽失败。直眼掏槽的装药属超量装药装药属超量装药,一般是以装药长度达眼深的一般是以装药长度达眼深的75%75%以上来控制。以上来控制。32小直径药包爆破技术为加快岩巷掘进速度为加快岩巷掘进速度,1991年煤炭部提出了年煤炭部提出了“三三小小”工作面工作面(小钻头、小锚杆、小药包小钻头、小锚杆、小药包)示范性推广示范性推广项目。通过兖州兴隆庄矿、鹤壁等矿的试验和正项目。通过兖州兴隆庄矿、鹤壁等矿的试验和正规循环作业表明规循环作业表明:在巷道断面在巷道断面12m2条件下取得了
26、条件下取得了显著的技术经济效益显著的技术经济效益,掘进速度各矿分别提高掘进速度各矿分别提高60%、80%和和39.6%,成本降低成本降低10%30%。小直径药包。小直径药包爆破技术在爆破技术在“三小三小”工作面中起到了主要作用工作面中起到了主要作用,更更适合光面爆破的需要。适合光面爆破的需要。33 三、爆破参数设计三、爆破参数设计目标目标:在岩巷掘进中，目前国内外大量使用的破岩方法在岩巷掘进中，目前国内外大量使用的破岩方法还是钻眼爆破法。因此，钻眼爆破工作的好坏，对巷道还是钻眼爆破法。因此，钻眼爆破工作的好坏，对巷道掘进速度、规格质量、支护效果以及掘进工效、成本等，掘进速度、规格质量、支护效果
27、以及掘进工效、成本等，都有较大的影响。巷道掘进中良好的钻眼爆破工作应该都有较大的影响。巷道掘进中良好的钻眼爆破工作应该达到以下几项要求：达到以下几项要求：1炮眼利用率要高，炸药和雷管的消耗量要低。炮眼利用率要高，炸药和雷管的消耗量要低。2巷道断面尺寸应符合设计要求和巷道断面尺寸应符合设计要求和井巷工程施工及井巷工程施工及验收规范验收规范的标准，巷道的方向与坡度均应符合设计规的标准，巷道的方向与坡度均应符合设计规定。定。3对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护。对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护。4岩石块度和岩堆高度要适中，以利于提高装岩效率岩石块度和岩堆高度要适中，以利于提高装
28、岩效率和钻眼与装岩工作的平行作业。为了获得良好的爆破效和钻眼与装岩工作的平行作业。为了获得良好的爆破效果，必须正确地布置工作面炮眼，合理确定爆破参数，果，必须正确地布置工作面炮眼，合理确定爆破参数，选用适宜的炸药和先进爆破技术。选用适宜的炸药和先进爆破技术。34 掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助跟和周边眼三类，其起爆顺序为先掏槽槽眼、辅助跟和周边眼三类，其起爆顺序为先掏槽眼，其次辅助眼，最后周边眼。影响炮眼布置的因眼，其次辅助眼，最后周边眼。影响炮眼布置的因素很多，主要有岩石性质和结构，巷道断面形状和素很多，主要有岩石性质和结构，巷道断
29、面形状和大小以及炸药性能和装药量等。特别是井下地质条大小以及炸药性能和装药量等。特别是井下地质条件往往变化很大，故工作面的炮眼布置不能一成不件往往变化很大，故工作面的炮眼布置不能一成不变，必须根据具体情况进行布置或调整。变，必须根据具体情况进行布置或调整。根据试验研究，井巷爆破合理布孔原则根据试验研究，井巷爆破合理布孔原则是是“抓两头，带中间抓两头，带中间”，即一头抓掏槽眼，即一头抓掏槽眼，一头抓周边眼的分类布孔法。一头抓周边眼的分类布孔法。“重掏心，轻扒边。重掏心，轻扒边。”35主要内容先进技术方法的提出先进技术方法的提出单位炸药消耗量单位炸药消耗量炮眼直径和装药直径炮眼直径和装药直径炮眼数
30、目炮眼数目炮眼深度炮眼深度炮眼填塞炮眼填塞炮眼布置与起爆网络炮眼布置与起爆网络周边光面爆破设计周边光面爆破设计36高瓦斯矿井硬岩巷道中深孔不同阶微差斜眼掏槽方法的提出 掏槽爆破技术是巷道掘进爆破的关键技术，直掏槽爆破技术是巷道掘进爆破的关键技术，直接关系到一茬炮的成败，必须认真进行科学、合理接关系到一茬炮的成败，必须认真进行科学、合理的技术设计。的技术设计。掏槽眼应根据巷道岩石的条件和巷道断面大小掏槽眼应根据巷道岩石的条件和巷道断面大小进行设置，通常布置在巷道中央偏下，并尽量选择进行设置，通常布置在巷道中央偏下，并尽量选择有弱面的地方。掏槽眼首先爆破时，自由面和空间有弱面的地方。掏槽眼首先爆破
31、时，自由面和空间小，受到的夹制作用大，一般装药量较大。小，受到的夹制作用大，一般装药量较大。目前在巷道掘进中常用的掏槽方式，按掏槽眼目前在巷道掘进中常用的掏槽方式，按掏槽眼的方向可分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。的方向可分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。37斜眼掏槽方式斜眼掏槽方式斜眼掏槽的特点是炮眼与工作面斜交。通常根斜眼掏槽的特点是炮眼与工作面斜交。通常根据岩巷断面的大小和岩层的坚固性来确定炮眼的角据岩巷断面的大小和岩层的坚固性来确定炮眼的角度和数目，一般为度和数目，一般为68个炮眼呈对称布置，角度为个炮眼呈对称布置，角度为6075，装药满度系数大约为，装药满度系数大约为0.7。垂直楔形
32、掏槽的特点及适用条件为：垂直楔形掏槽的特点及适用条件为：1)掏槽眼相交的轴线通常为巷道的垂直中线。掏槽眼相交的轴线通常为巷道的垂直中线。2)适应于巷道穿过具有垂直层理的岩层。适应于巷道穿过具有垂直层理的岩层。3)一般不受地质条件的限制，通常适用于极坚硬、一般不受地质条件的限制，通常适用于极坚硬、坚硬和中硬的均质岩层。坚硬和中硬的均质岩层。4)因掏槽眼是倾斜的，故巷道断面一般要大于因掏槽眼是倾斜的，故巷道断面一般要大于14m2，若巷道宽度小于，若巷道宽度小于2.8m，掏槽眼深度应小于，掏槽眼深度应小于2.0m。38直眼掏槽方式直眼掏槽方式直眼掏槽是指所有掏槽眼都垂直于工作直眼掏槽是指所有掏槽眼都
33、垂直于工作面，且互相平行，炮眼间距小面，且互相平行，炮眼间距小,并留有不装并留有不装药的空眼，炮眼的装药满度系数多为药的空眼，炮眼的装药满度系数多为0.70.70.80.8。一般适用于坚硬或中等坚硬的岩石及。一般适用于坚硬或中等坚硬的岩石及断面较小的巷道进行中深孔和深孔爆破，便断面较小的巷道进行中深孔和深孔爆破，便于采用凿岩台车打眼。直眼掏槽是以空眼作于采用凿岩台车打眼。直眼掏槽是以空眼作为自由面和岩石碎胀后的补偿空间。为自由面和岩石碎胀后的补偿空间。39混合掏槽方式混合掏槽方式在断面较大、岩石较硬的巷道掘进爆破中，为在断面较大、岩石较硬的巷道掘进爆破中，为确保掏槽效果，加大槽腔深度和体积，可
34、采用混合确保掏槽效果，加大槽腔深度和体积，可采用混合掏槽方式。掏槽方式。混合掏槽的炮眼布置形式很多，一般均为直眼混合掏槽的炮眼布置形式很多，一般均为直眼与斜眼的混合形式，弥补斜眼掏槽深度不够与直眼与斜眼的混合形式，弥补斜眼掏槽深度不够与直眼掏槽槽腔体积较小的不足。一般直眼布置在槽腔内掏槽槽腔体积较小的不足。一般直眼布置在槽腔内部，斜眼作垂直楔形布置，与工作面的夹角为部，斜眼作垂直楔形布置，与工作面的夹角为7575 8585 为宜；斜眼眼底与直眼眼底距离大约为宜；斜眼眼底与直眼眼底距离大约0.2m0.2m，斜眼，斜眼装药满度系数为装药满度系数为0.70.70.750.75；直眼装药满度系数为；直
35、眼装药满度系数为0.70.7左右。左右。40不同阶微差斜眼掏槽方法不同阶微差斜眼掏槽方法-提出的新的掏槽方法根据斜眼、直眼、混合掏槽眼的特点，针对高瓦根据斜眼、直眼、混合掏槽眼的特点，针对高瓦斯矿井硬岩巷道岩石较坚硬的特点，不能有空眼，一斯矿井硬岩巷道岩石较坚硬的特点，不能有空眼，一个炮眼内不能有两个炮头等因素，提出中深孔不同阶个炮眼内不能有两个炮头等因素，提出中深孔不同阶微差斜眼掏槽方法。在直眼掏槽的基础上，对空眼采微差斜眼掏槽方法。在直眼掏槽的基础上，对空眼采取措施，装取措施，装1 12 2支药卷，其余长度用水炮泥和黏土炮支药卷，其余长度用水炮泥和黏土炮泥封堵，起爆雷管为泥封堵，起爆雷管为
36、2 2段，保证在原直眼掏眼先爆的段，保证在原直眼掏眼先爆的基础上，把掏槽的残岩进一步抛出，它不仅起到一般基础上，把掏槽的残岩进一步抛出，它不仅起到一般空孔的作用，而且还能把装药孔破碎的岩石，进一步空孔的作用，而且还能把装药孔破碎的岩石，进一步破碎抛出槽外，从而大大加深掏槽的有效深度。如果破碎抛出槽外，从而大大加深掏槽的有效深度。如果岩石硬度较大，把直眼改为斜眼掏槽，角度小于正常岩石硬度较大，把直眼改为斜眼掏槽，角度小于正常的斜眼掏槽，保证掏槽眼能够顺利起爆，达到有效掏的斜眼掏槽，保证掏槽眼能够顺利起爆，达到有效掏槽的目的，这就是不同阶微差斜眼掏槽方法的实质。槽的目的，这就是不同阶微差斜眼掏槽方
37、法的实质。413694511217810水炮泥炮泥1-11号炮眼装药结构图5,6,7,8号眼9,10,11号眼水炮泥炮泥1,2,3,4号眼掏槽眼在巷道位置图掏槽眼在巷道位置图42孔内微差掏槽的基本原理孔内微差掏槽的基本原理 引起岩石的抗爆力重分布引起岩石的抗爆力重分布 采用孔内分段装药，形成孔内微差爆破。采用孔内分段装药，形成孔内微差爆破。因上分段爆破后给下段爆破创造了新的自由面因上分段爆破后给下段爆破创造了新的自由面，导致了岩石抗爆力的重分布，如图，导致了岩石抗爆力的重分布，如图1所示，所示，单次起爆时，孔底最大抗爆力为单次起爆时，孔底最大抗爆力为fs，远大于炸，远大于炸药的破碎能力药的破碎
38、能力fe，孔内微差爆破时，孔底的最，孔内微差爆破时，孔底的最大抗爆力为大抗爆力为fs1，fs1远小于远小于fs，大于，大于fe，所以采用，所以采用孔内微差可实现孔底的抗爆力小于装药的破碎孔内微差可实现孔底的抗爆力小于装药的破碎能力，使得有更多的爆破能量用于破碎岩石土能力，使得有更多的爆破能量用于破碎岩石土，提高破碎岩石的深度。，提高破碎岩石的深度。43 图为岩石抗爆力沿孔深的变化图为岩石抗爆力沿孔深的变化441一次起爆，一次起爆，2微差爆破微差爆破 爆破漏斗特征曲线爆破漏斗特征曲线孔内微差爆破漏斗曲线位于一次起爆漏斗曲线的右孔内微差爆破漏斗曲线位于一次起爆漏斗曲线的右侧，爆破漏斗体积及最佳深度
39、均大于孔内一次起爆的数侧，爆破漏斗体积及最佳深度均大于孔内一次起爆的数值，这说明孔内微差爆破可提高爆破效率，降低炸药单值，这说明孔内微差爆破可提高爆破效率，降低炸药单耗，从而减少对周围结构物的影响。耗，从而减少对周围结构物的影响。45单位炸药消耗量 合理的单位耗药量取决于多种因素，其中主要合理的单位耗药量取决于多种因素，其中主要有：岩石的物理力学性质、巷道断面大小、炸药性有：岩石的物理力学性质、巷道断面大小、炸药性质和炮眼直径与深度。用理论精确计算单位耗药量质和炮眼直径与深度。用理论精确计算单位耗药量是很难的，对于具体岩石条件可通过标准爆破漏斗是很难的，对于具体岩石条件可通过标准爆破漏斗试验来
40、确定。试验来确定。计算单位耗药量的经验公式多采用如下修正的计算单位耗药量的经验公式多采用如下修正的普氏公式：普氏公式：q=1.1 Ke(f/S)1/2 464748炮眼直径和装药直径 炮眼直径对凿岩速度、眼数、巷道成形情况和炮眼直径对凿岩速度、眼数、巷道成形情况和装药参数等都有影响。直径过小会影响装药和炸药装药参数等都有影响。直径过小会影响装药和炸药稳定爆炸；过大则影响凿眼速度。一般根据药卷直稳定爆炸；过大则影响凿眼速度。一般根据药卷直径和标准钻头直径来确定炮眼直径。径和标准钻头直径来确定炮眼直径。对掏槽眼采用偶合装药时，装药直径即为炮眼对掏槽眼采用偶合装药时，装药直径即为炮眼直径；对周边眼采
41、用不偶合装药时，装药直径一般直径；对周边眼采用不偶合装药时，装药直径一般指药卷直径。采用指药卷直径。采用3 3级煤矿许用水胶炸药，掏槽眼级煤矿许用水胶炸药，掏槽眼为为35mm35mm330mm330mm330g330g，周边眼为，周边眼为29mm29mm430mm 430mm 294g294g。周边眼和辅助眼相对较多，采用小直径炮。周边眼和辅助眼相对较多，采用小直径炮眼和小直径的药卷，可以缩短打眼时间。眼和小直径的药卷，可以缩短打眼时间。49炮眼数目 根据岩石性质、断面尺寸和炸药性质等，按炮根据岩石性质、断面尺寸和炸药性质等，按炮眼的不同作用对炮眼进行合理布置，最终排列出的眼的不同作用对炮眼进
42、行合理布置，最终排列出的炮眼数即为一次爆破的总炮眼数。一般还需要实践炮眼数即为一次爆破的总炮眼数。一般还需要实践验证后再作适当调整。炮眼数目过少，易出现大块，验证后再作适当调整。炮眼数目过少，易出现大块，不利于装岩，同时巷道周边轮廓会成型差；炮眼数不利于装岩，同时巷道周边轮廓会成型差；炮眼数目过多，会导致钻眼工时和成本增加。合理的炮眼目过多，会导致钻眼工时和成本增加。合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率，即炮眼利用率在数目应当保证有较高的爆破效率，即炮眼利用率在90%90%以上，爆下的岩块和爆破后的巷道轮廓，均能符以上，爆下的岩块和爆破后的巷道轮廓，均能符合施工和设计要求。合施工和设计要求。
43、50炮眼深度 炮眼深度直接决定每个循环的进尺量，也就是炮眼深度直接决定每个循环的进尺量，也就是决定着掘进中钻眼和装岩等主要工序的工作量和完决定着掘进中钻眼和装岩等主要工序的工作量和完成各工序所需要的时间，是确定掘进循环劳动量和成各工序所需要的时间，是确定掘进循环劳动量和工作组织的主要钻爆参数，需要综合考虑施工设备、工作组织的主要钻爆参数，需要综合考虑施工设备、掘进任务和劳动组织等多方面因素进行优化设计。掘进任务和劳动组织等多方面因素进行优化设计。眼深受凿岩机能力的制约眼深受凿岩机能力的制约,用气腿凿岩机钻眼深度用气腿凿岩机钻眼深度超过超过2.5m2.5m后钻速剧烈下降后钻速剧烈下降,眼深太深将
44、增加钻眼时间眼深太深将增加钻眼时间,从凿岩机能力方面考虑以不超过从凿岩机能力方面考虑以不超过2.5m2.5m眼深是较适宜的眼深是较适宜的;同时同时,眼深还受岩层稳定程度和断面的限制。另外，煤眼深还受岩层稳定程度和断面的限制。另外，煤矿安全规程规定，炮眼深度超过矿安全规程规定，炮眼深度超过lm时，封泥长度不得时，封泥长度不得小于小于0.5m；炮眼深度超过；炮眼深度超过2.5m时，封泥长度不得小于时，封泥长度不得小于1m。因此。因此,为了使槽眼药量加大为了使槽眼药量加大,炮眼深度不宜超过炮眼深度不宜超过2.5m2.5m。51表表3.3 YTP263.3 YTP26与与YT24YT24型凿岩机的比较
45、型凿岩机的比较钻眼设备 52炮眼填塞 适当的填塞能保证在炮眼内炸药全部爆炸结束前减少适当的填塞能保证在炮眼内炸药全部爆炸结束前减少爆生气体过早逸出，保证爆压有较长的作用时间，以充分爆生气体过早逸出，保证爆压有较长的作用时间，以充分发挥炸药的爆破作用。特别是正向起爆时，炮眼填塞的作发挥炸药的爆破作用。特别是正向起爆时，炮眼填塞的作用就更重要了。用就更重要了。炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分应用炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥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。黏土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮泥封实。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥封泥
46、。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥封泥。无封泥、封泥不足或不实的炮眼严禁爆破。严禁裸露无封泥、封泥不足或不实的炮眼严禁爆破。严禁裸露爆破。爆破。在有瓦斯煤尘的巷道工作面，采用水炮泥，不仅可以在有瓦斯煤尘的巷道工作面，采用水炮泥，不仅可以吸收热量，降低喷出气体的温度，而且可降低粉尘产生，吸收热量，降低喷出气体的温度，而且可降低粉尘产生，有利于施工环境改善和爆破安全。有利于施工环境改善和爆破安全。53 目前的巷道掘进多采用特制的黏土炮泥，目前的巷道掘进多采用特制的黏土炮泥，填塞长度要求为：填塞长度要求为：(1)炮眼深度为炮眼深度为0.61m时，封泥长度不时，封泥长度不得小于炮眼深度的得小
47、于炮眼深度的l/2；(2)炮眼深度超过炮眼深度超过lm时，封泥长度不得小时，封泥长度不得小于于0.5m；(3)炮眼深度超过炮眼深度超过2.5m时，封泥长度不得时，封泥长度不得小于小于1m；(4)光面爆破时，周边光爆炮眼应用炮泥光面爆破时，周边光爆炮眼应用炮泥封实，且封泥长度不得小于封实，且封泥长度不得小于0.3m。54炮眼布置与起爆网络 l巷道掘进炮眼布置的方法和原则巷道掘进炮眼布置的方法和原则l起爆顺序及时差起爆顺序及时差l起爆网络起爆网络l起爆网络的检测起爆网络的检测55l巷道掘进炮眼布置的方法和原则巷道掘进炮眼布置的方法和原则 1)首先选择掏槽方式和确定掏槽眼位置，再布置周边眼，最后布首
48、先选择掏槽方式和确定掏槽眼位置，再布置周边眼，最后布置崩落眼；置崩落眼；2)掏槽眼通常布置在巷道断面的中央偏下。除断面较大的巷道外，掏槽眼通常布置在巷道断面的中央偏下。除断面较大的巷道外，一般在槽眼底间不再布置崩落眼；掏槽眼深度应比其它炮眼深一般在槽眼底间不再布置崩落眼；掏槽眼深度应比其它炮眼深1020%；3)周边眼布置在巷道断面的轮廓线上，通常向外周边眼布置在巷道断面的轮廓线上，通常向外(或向上或向上)偏斜一定偏斜一定角度，一般为角度，一般为3 5。顶眼和邦眼一般按光面爆破要求，各炮眼。顶眼和邦眼一般按光面爆破要求，各炮眼尽量互相平行，眼底落在同一平面上。底眼眼口一般在巷道底板尽量互相平行，
49、眼底落在同一平面上。底眼眼口一般在巷道底板线上线上150200mm，眼底低于底板线，眼底低于底板线100200mm；4)崩落眼以掏槽眼形成的槽洞为中心，分层均匀布置在掏槽眼和崩落眼以掏槽眼形成的槽洞为中心，分层均匀布置在掏槽眼和周边眼之间。布置时应根据断面大小和形状调整抵抗线和眼距，周边眼之间。布置时应根据断面大小和形状调整抵抗线和眼距，以求炮眼数目少且能均布。有时可适当调整掏槽眼位置或在掏槽以求炮眼数目少且能均布。有时可适当调整掏槽眼位置或在掏槽眼旁增加辅助眼，以使崩落眼布置合理。崩落眼的抵抗线和眼距眼旁增加辅助眼，以使崩落眼布置合理。崩落眼的抵抗线和眼距应根据装药直径、岩层可爆性和块度要求
50、来确定，一般为应根据装药直径、岩层可爆性和块度要求来确定，一般为500700mm，邻近系数在，邻近系数在0.8左右。左右。56 工作面上的炮眼应按掏槽眼、辅助眼、崩落眼、帮眼、工作面上的炮眼应按掏槽眼、辅助眼、崩落眼、帮眼、顶眼、底眼的先后顺序放置段发雷管，以使先爆炮眼所形顶眼、底眼的先后顺序放置段发雷管，以使先爆炮眼所形成的槽腔可作为后爆炮眼的自由面。起爆顺序的间隔时间成的槽腔可作为后爆炮眼的自由面。起爆顺序的间隔时间采用毫秒延期。采用毫秒延期。目前巷道掘进中，考虑抵抗线较小，一般间隔时间在目前巷道掘进中，考虑抵抗线较小，一般间隔时间在1575ms之间选定，并随岩石性质、抵抗线大小而调整。之
