煤矿井巷掘进爆破技术教案课件.ppt_163文库

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3、高;掘进速度快；爆破块度均匀、集中，便于装碴；材料消耗少，成本低。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 6 第一章概述钻眼爆破法是目前井巷施工中的主要施工方法，特别是在中等以上硬度的岩层中，是惟一的经济有效的施工方法，其缺点是各工序不连续，组织管理复杂。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。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。为此，需要在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。井巷钻眼爆破掘进时，通常将炮眼分为4种，即掏槽眼、辅助眼

4、、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，故能在该自由面方向上形成较大体积的破碎漏斗;周边眼又称轮廓眼，主要用途是使爆破后的巷道断面、形状和方向符合设计要求。巷道中的周边眼按其所在位置又分为顶眼、帮眼和底眼。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 7 1-掏槽孔；2扩槽孔；3辅助孔（下部扩大孔）；4边墙周边孔；5底板炮孔；6辅助孔（上部扩大孔）；7拱内圈辅助孔；8拱顶周边孔井巷宽度AA87654321井巷掘进

7、age过渡页钻眼爆破参数概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 13 第二章钻眼爆破参数2.1 单位炸药消耗量的确定单位炸药消耗量是指爆破1m3原岩所需的炸药重量，通常用q来表示，单位为kg/m3。单位炸药消耗量随炸药性能、岩石性质、井巷断面以及爆破参数等因素的不同而不同。该值的大小对爆破效果、凿岩和装岩的工作量、炮眼利用率以及巷道成形和围岩稳定性等均有较大影响。单位炸药消耗量较小时，会造成欠挖，爆后断面往往达不到设计要求;单位炸药消耗量较大时，不仅浪费炸药，而且还可能因过剩能量造成围岩破坏超挖、损坏支护和设备。因此，如果q值选用不当，将导致掘进工程技术经济指标降

8、低，影响工程进度。单位炸药消耗量确定以后，再乘以巷道断面积和每次爆破的进尺即可得到每循环应使用的炸药消耗总量：Q=qSL，kg式中 S井巷掘进断面积，m2;L平均炮眼深度，m;炮眼利用率，一般为80%95%。上式求得的q和Q值是平均值。具体到每个炮眼的装药量应根据炮眼的作用来确定，一般情况下，掏槽眼装药量最大，周边眼装药量最小。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 14 第二章钻眼爆破参数2.2 炮眼直径的选用炮眼直径对凿岩速度、眼数、单位炸药消耗量和巷道成形等都有影响。炮眼直径和相应药卷直径的增大，使炸药能量相对地集中，可提高爆速和炸药稳定性。但是，炮眼直径过

10、明书 16 第二章钻眼爆破参数2.4 炮眼深度的确定炮眼深度和炮眼长度不同，它是指炮眼底到工作面的垂直距离。炮眼深度决定每班循环次数和进尺。为了实现快速掘进，在提高掘进机械化程度和改善劳动组织的前提下，应力求加大眼深和增加循环次数。加大眼深可提高工时利用率，即增加了凿岩和装岩所占工时的百分率，降低了装药、爆破、通风和准备所占工时的百分率。实际施工时，应选用浅眼多循环，还是深眼少循环，应根据施工技术条件、工程地质条件、劳动组织配备和安全要求确定。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 17 Contents Page钻眼爆破参数掏槽爆破光面爆破炮眼布置概述爆破作业说

11、明书爆破作业说明书Transition Page过渡页掏槽爆破概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 18 第三章掏槽爆破3.1 斜眼掏槽斜眼掏槽时各炮眼与巷道中线和工作面水平方向成一角度。其优点是：掏槽体积较大，能将掏槽内的岩石全部抛出，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。若角度和装药量掌握不好，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，爆破分散，不利于清道和装车等。在现有技术装备和掘进断面大于4m2的各类巷道，2m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

13、掏槽爆破3.1 斜眼掏槽 3.1.2 扇形掏槽适用于软岩层中有弱面可利用的巷道。它是一排布置在较软的煤岩层中的炮眼，向同一方面倾斜，与工作面的平面夹角一个比一个大(为4590)，形成扇形。掏槽眼的方向可随软岩层的位置选定。眼数根据断面大小和岩石的硬度选定，一般为35个，眼距为0.3m0.6m，眼深为1.3m2.0m，装药满度系数为0.5左右，各槽眼利用多段延期电雷管依次起爆，如图3.1.2所示。图3.1.2 扇形掏槽炮眼布置图概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 21 第三章掏槽爆破3.1 斜眼掏槽 3.1.3 锥形掏槽在只有一个自由面的坚硬岩层或均质岩层中爆破

14、时，采用锥形掏槽，即将几个掏槽炮眼的眼底，集中在一点附近，实行集中装药，一齐起爆，如图所示。锥形掏槽可分为三眼或四眼锥形掏槽，眼数、眼深和眼距根据断面大小及岩石软硬而定，眼数一般为36个，多为4个。眼口左右间距一般为0.8m1.2m，上下间距为0.6m1.0m，与工作面夹角为5570，眼底间距为0.1m0.2m，眼深应小于巷道高或宽的1/2，各槽眼同时起爆。为了加深掏槽深度和循环进度，可采用分段锥形掏槽。锥形掏槽因槽眼方向不易掌握，钻眼工作不方便，眼深受到限制，在目前巷道掘进中已很少使用。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 22 第三章掏槽爆破3.1 斜眼掏槽

15、图3.1.3 锥形掏槽炮眼布置图3.1.3 锥形掏槽（a）角锥形掏槽（a）（b）圆锥形掏槽概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 23 第三章掏槽爆破3.1 斜眼掏槽 3.1.4.楔形掏槽楔形掏槽和锥形掏槽一样，根据眼底集中装药，爆破成抛掷漏斗的原理，集中装药在眼底成一条直线。槽眼为对称布置，分水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽，如图所示。垂直楔形掏槽每对水平方向槽眼眼口间距为1.0m1.4m，眼底间距为0.2m0.3m，但对于坚硬难爆的岩石，眼底距离不超过0.2m。装药深度系数一般为0.7。槽眼排距(每对槽眼垂直距离)、眼数及槽眼角度根据岩石软硬决定，排距一般为0.3m0

17、掏槽 3.1.4.楔形掏槽岩石特别难爆、井巷断面大或孔深超过2m时，可增加2-3对深度较小的初始掏槽孔，组成双楔形掏槽，如图3.1.4b所示。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 26 第三章掏槽爆破3.2 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，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，爆堆集中，便于清道装岩

18、;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，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。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 27 第三章掏槽爆破3.2 直眼掏槽 3.2.1 直线掏槽各个炮眼相距0.1m0.2m，适用于整体性好的韧性岩石和较小的巷道断面，炮眼布置如图3.2.1所示。图3.2.1 直线掏槽法炮眼布置O空眼;1、2、3

20、造出爆破效率很高的桶形掏槽方案，下图中列出其中一部分以供参考。图2-1-8 桶形掏槽的几种方案装药孔；空孔；1、2、3、起爆顺序 21 3 2 3 1 2 31 2 21 1 2 2 1 1 2 31 3 2 1 2 32 13 21 1 2 1 2 3第三章掏槽爆破3.2 直眼掏槽桶形掏槽的掏槽孔因与工作面相垂直，没有向外抛碴的作用，通常可将空孔打深一点，并在延深的炮孔底部装入半个或一个药卷，该药卷安排在全部掏槽装药孔的装药响炮之后起爆，以便将岩碴推出槽腔。向上掘进天井时，采用桶形掏槽特别合适，因为岩碴的自重可以有助于向下崩落。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业

21、说明书 30 第三章掏槽爆破3.2 直眼掏槽 3.2.3 五星掏槽五星掏槽法适用于井下各种条件，掏槽效果比较可靠，中深孔爆破时，可采用4号岩石铵锑炸药或高威力炸药。用毫秒电雷管起爆时，起爆顺序为：1号眼为1段，25号眼为2段，装药深度系数为0.70.8，如图3.2.3所示。图3.2.3 五星掏槽法炮眼布置O空眼;1、2、3、4装药眼概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 31 第三章掏槽爆破3.2 直眼掏槽 3.2.4 螺旋掏槽螺旋掏槽适用于中硬以上岩石，是较好的直眼掏槽方式之一。它以中空眼为中心，周边布置四个掏槽眼，逐个加大距离，形成螺旋。在1、2、3号眼连线中

22、间各加一个空眼，作为自由面以防炸药压死，如图3.2.4所示。图3.2.4 螺旋掏槽法炮眼布置O空眼;1、2、3、4装药眼，按顺序起爆，d-炮眼直径L1L2L3 L41234炮泥炸药300500图2-1-10 螺旋掏槽概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 32 第三章掏槽爆破3.3 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掏槽。斜眼作垂直楔状布置，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0.7左右，如图3.3所示。图3.3 混合式掏槽法炮眼

23、布置 (a)菱形直眼混合掏槽;(b)三角柱直眼混合掏槽O空眼;1、2、3起爆顺序概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 33 第三章掏槽爆破掏槽效果保证措施归纳（直孔掏槽）：（1）孔距密：x1.5（102mm，则x1820cm）（2）孔要直：钻机压力适中（3）空孔深：空孔比装药孔超深2030cm（4）空孔药：空孔底部装填300500g抛射药（要填塞）（5）孔延爆：空孔延时75100ms起爆延时确定依据：脆性岩石从爆轰至岩石开始运动需时822ms；韧性岩石（如页岩）需时3868ms。而岩石运动速度为4060m/s，即每毫秒5cm，100ms运动5m左右。（6）孔填塞

24、：减少能量损耗（LT=(0.050.1L)（7）药适中：先爆孔线密度550800g/m，以后逐孔（次）增为1200g1400g/m。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 34 第三章掏槽爆破两类掏槽方式的优缺点及其分析：楔形掏槽优点：1、所需炮孔数目少；2、炸药单耗低；3、爆破单位体积岩石所需炮孔长度少。直孔掏槽优点：1、炮孔利用率高；2、孔深不受断面限制；3、破碎块度均匀；4、钻孔方便，准确性高。楔形掏槽的缺点正是直孔掏槽的优点。分析：直孔掏槽在单位炸药耗药量和爆破单位体积岩石所需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。

25、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，但在中大断面中，由于槽腔体积所占掘进面积的比例小，爆破效率明显提高。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 35 第三章掏槽爆破综上所述，可以看出，垂直掏槽不是以工作面作主要自由面，而是以空孔壁作为主要自由面，它的最小抵抗线是装药孔到空孔间的距离。因为掏槽孔互相平行，故以孔口到孔底的最小抵抗线都是一样大，这样有利于岩石的破碎均匀和获得较深的爆破进尺，这一优点在较小断面井巷掘进时尤为明显。空孔的作用一方面是对爆破应力起集中导向作用，另一方面使岩石有足够的碎胀补偿空间。因此，空孔的大小、数量和位置在垂直掏槽方式

27、概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 38 第四章光面爆破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不耦合装药，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，光面爆破时由于采用不耦合装药，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。4.1 光面爆破机理当炮孔压力值低于岩石动抗压强度时，在炮孔壁上就不致造成“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。裂隙数目及其长度随不耦合系数和装药量而不同。一般在药包直径一定时，不耦合系数值越

29、书 40 第四章光面爆破不耦合装药系数K是指炮孔直径d和药卷直径d。之比。K=d/do不耦合装药系数K=1，表示炮孔直径和药卷直径完全耦合，炮孔全部被炸药装满，药卷与孔壁之间没有空隙。此时爆轰压力对孔壁作用明显。4.2 光面爆破参数4.2.1 不耦合装药系数 K1，表示炮孔直径与药卷直径不耦合，药卷与孔壁之间有孔隙。K越大，则空隙也越大。大量实践证明，K25时，光面效果最好。大部分情况选用K=1.52.5。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 41 第四章光面爆破一般为炮孔直径的l020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。4.2

30、光面爆破参数4.2.2 炮孔间距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。4.2.3 最小抵抗线概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 42 第四章光面爆破炮眼临近系数m过大时，爆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=0.81.0时，爆后的光面效果最好。4.2 光面爆破参数4.2.4 炮眼临近系数线装药密度又叫装药集中度，它是指单位长度炮眼中装药量的多少(g/m)。为了控制裂隙的发育.以保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮孔连心线破裂的前提下，应尽可能少

31、装药。一般线装药密度如下：软岩中为70g/m120g/m，中硬岩中为100g/m150g/m，硬岩中为150g/m250g/m。4.2.5 线装药密度概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 43 第四章光面爆破掏槽孔与周边孔之间的炮孔叫辅助孔，其作用是扩大和延伸掏槽，确保出碴量以及为周边孔创造均匀的抵抗层（光爆层）。按其所在部位和作用，又区分为扩槽孔（掏槽孔周围的药孔）、下部扩大孔（扩槽孔两侧的药孔）、上部扩大孔（扩槽孔上部的药孔）和拱内圈辅助孔（紧靠周边的一圈药孔）等。4.3 辅助孔与周边孔4.3.1 辅助孔沿断面轮廓布置的药孔称为周边孔（目前多为光面孔），其

33、爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 45 第四章光面爆破（1）均匀、既要充分利用炸药能量，又要保证岩石按照设计轮廓崩落。药孔间距根据岩石性质而定，一般辅助孔孔距取0.40.8m，周边孔取0.51.0m，周边孔距离轮廓线一般取0.10.2m。（2）底孔布置较为困难，有积水时易产生盲炮。4.3.3 辅助孔与周边孔布置原则孔底间距一般取0.40.7m，抛渣爆破时取小值；孔底孔口应比巷道底板高出0.10.2m，抛渣爆破时炮孔深度应加深0.2m。孔底装药量介于掏槽孔和辅助孔之间，装药长度取孔深的0.50.7倍，抛渣爆破时，每孔增加12个药卷。4.3 辅助孔与周边孔概述|钻

36、炮眼布置概述爆破作业说明书爆破作业说明书Transition Page过渡页炮眼布置概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 50 第五章炮眼布置5.1 对炮眼布置的要求合理的炮眼布置应能满足下列要求：(1)有较高的炮眼利用率;(2)先爆炸的炮眼不会破坏后爆炸的炮眼，或影响其内装药爆轰的稳定性;(3)爆破块度均匀，大小符合装岩要求，大块率小;(4)爆堆集中，爆破高度和宽度符合要求;飞石距离小，不会损坏支架或其他设备;(5)爆破后断面和轮廓符合设计要求，不会发生欠挖和过量超挖;壁面平整并能保持巷道围岩本身的强度和稳定性;，(6)便于打眼，并尽可能减少钻眼机械和设备的移

37、动。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 51 第五章炮眼布置5.2 炮眼布置方法与原则 (1)周边眼按光面爆破参数布置(特殊情况除外，不包括底眼)。原则上，周边眼应布置在设计轮廓线上，但为便于打眼，通常向外(或向上)偏斜一定角度。偏斜角又称外甩角，根据炮眼深度来调整(一般为35)。眼底落在设计轮廓线外不超过100mm。最小抵抗线应从眼底算起。采用普通光面爆破时，周边眼深度不应大于崩落眼深度。全断面炮眼数目较一般爆破约增加15%20%。炮眼封泥严格按煤矿安全规程规定执行。(2)选择适当的掏槽方法和掏槽位置。掏槽位置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度，也会影响炮眼的数目

38、，通常将掏槽眼布置在巷道的中部偏下。除断面很大以外，在槽概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 52 第五章炮眼布置洞和底眼之间不再布置崩落眼。直眼掏槽面积(包括辅助掏槽眼)占巷道总断面的5%10%，楔形掏槽面积占巷道总断面的10%20%，掏槽眼比其他眼加深 10%25%，装药系数也应比其他炮眼大。(3)布置好周边眼、掏槽眼后，布置崩落眼。崩落眼以槽洞为中心，层层布置，如图所示。崩落眼的最小抵抗线可根据有关计算确定，也可根据工程条件类比确定。(4)底眼的最小抵抗线和炮眼间距通常与崩落眼相同。为避免爆破后在巷道底板留下根底或使坡度增大，并为铺轨创造有利条件，可增大眼底

40、面爆破|炮眼布置|爆破作业说明书 55 第六章爆破作业说明书爆破作业说明书是作业规程的主要内容之一，是爆破作业贯彻煤矿安全规程的具体措施，是爆破工进行爆破作业的依据。煤矿安全规程规定：煤矿所有爆破作业地点必须编制爆破作业说明书，爆破工必须依据爆破作业说明书进行爆破作业。说明书的内容及要求包括：1.炮眼布置图必须标明采煤工作面的高度和打眼范围或掘进工作面的巷道断面尺寸，炮眼的位置、个数、深度、角度及炮眼编号，并用正面图、平面图和剖面图表示。2.炮眼说明表必须说明炮眼的名称、深度、角度、使用炸药、雷管的品种、装药量、封泥长度、连线方法和起爆顺序。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置

41、|爆破作业说明书 56 第六章爆破作业说明书3.爆破作业说明书必须编入采掘作业规程，并根据不同的地质条件和技术条件及时修改补充。除上述煤矿安全规程规定的要求外，爆破作业说明书还必须有预期爆破效果表，说明炮眼利用率、每循环进尺和炮眼总长度，炸药和雷管总消耗量及单位炸药消耗量等主要技术经济指标。4.爆破实例1 掘进断面拱形锚网支护，净断面宽3m*高3m，掘进断面宽3.2m*高3.1m，掘进净断面积8.82m2，岩层坚固性系数f为3-5，使用32mm钻头打眼，3号煤矿许用炸药（321）mm(2008)g/药卷爆破。采用楔形掏槽光面爆破。概述|钻眼爆破参数|掏槽爆破|光面爆破|炮眼布置|爆破作业说明

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