煤矿巷道掘进技术讲座教学ppt

巷 道 爆 破 技 术,贵州盘江投资控股（集团）有限公司技工学校,赵晓齐,1,主要内容,一、围岩分类二、炸药爆炸及岩石爆破破碎机理三、如何确定炸药量四、如何搞好光面爆破五、现场巷道爆破存在问题及注意事项六、中深孔爆破,2,一、围岩分类：（一）普氏岩石分类（坚硬程度）,3,4,（二）锚喷围岩分类（稳定性分类）,5,6,7,二、炸药爆炸及岩石爆破破碎机理,（一）炸药1.什么是炸药？ 炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，并显示爆炸效应的化合物或混合物。2.什么是爆炸？ 爆炸是物质系统一种极速物理或化学变化，在变化过程中，瞬间放出其内含能量，并借助系统内原有气体或爆炸生成气体的膨胀，对系统周围介质做功，使之发生巨大破坏效应，并伴有发光和声响。,8,3. 炸药爆炸的作用特点 概括起来：“三高”、“三波”、“一破坏”“三高”：高速化学反应、高压气体、高温气体；“三波”：冲击波、爆轰波、声波；“一破坏”：炸药爆炸时的破坏作用。,9,4.炸药爆炸的作用形式冲击作用：是炸药爆炸时产生的冲击波和爆轰波共同作用的结果。膨胀作用：是爆生的高温、高压气体作用的结果。,10,（二）岩石爆破破碎机理 1.爆生气体膨胀作用理论,爆生气体膨胀推力造成岩石质点径向位移，由于药包距自由面距离在各个方向上不一样，质点位移所受的阻力不同，岩石质点移动速度就不同，因此造成岩石中的剪应力。一旦剪应力大于岩石抗剪强度，岩石即发生剪切破坏。破碎岩石在爆生气体推动下沿径向抛出，形成椎形爆破漏斗。,11,A.爆破漏斗的四种基本形式,a-松动漏斗b-减弱抛掷漏斗c-标准漏斗d-加强抛掷漏斗井下巷道爆破宜选择减弱抛掷漏斗爆破较好。,12,最小抵抗线W：装药中心到自由面的垂直距离。装药密集系数m：相邻两装药的间距a与最小抵抗线W的比值。m = a / W实践证明：当m=0.8-1.0时，两装药爆破后合成一个爆破漏斗，底部平坦，体积最大。,B.相邻装药的装药密集系数对爆破漏斗的影响,13,2.爆炸应力波反射拉伸作用理论,爆炸应力波在自由面反射成反射拉伸波。岩石的破坏是拉应力大于岩石的抗拉强度而产生的，岩石是被拉断的。右图：岩石杆件爆破试验,14,三、如何确定炸药量,1.炸药量的多少取决于要求爆破的岩石体积、爆破类型等。2.井下爆破选择减弱抛掷（加强松动）漏斗爆破。3.每孔装药量: Q=（0.330.55）qVQ-炸药量，kg ; q-单位耗药量（可查表），kg/m3;V-爆破漏斗体积，m3 ; L-炮孔深度，m;-岩石重力密度，kg/m3,15,四、光面爆破,什么是光面爆破?为什么要搞光面爆破?光面爆破的机理是什么?光面爆破应达到什么效果?如何搞好光面爆破?,16,（一）什么是光面爆破？,光面爆破是合理选择爆破参数的一种控制爆破技术。它是通过合理选择爆破参数，使爆破后的巷道成形规整，减少超挖和欠挖，最大限度地保持围岩的自身强度。光面爆破主要是对断面周边层的爆破，也称作轮廓爆破或周边爆破。,17,（二）为什么要采用光面爆破?,煤矿安全规程第44条规定：采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。应用光面爆破有以下优点：（1）能减少超挖，对松软岩层更显其优点。（2）爆破后成形规整，提高巷道轮廓质量。（3）减少炮震裂隙，有利于巷道围岩稳定。（4）加快掘进速度，降低成本，保证安全。,18,（三）光面爆破的机理是什么？,适当选择周边眼间距和装药量，爆破后，在爆生冲击压缩应力作用下，沿周边眼连线上产生了贯穿裂隙。同时，爆生冲击应力波传到自由面上，反射成拉伸应力，将光爆层的岩石由自由面向周边眼连线方向一层层地拉断，形成拉断裂隙。当周边眼抵抗值选择适当，周边眼连线上的贯穿裂隙刚刚形成，正好与光爆层上的拉断裂隙贯通。与此同时，在爆生气体膨胀作用下，将光爆层的岩石沿周边眼连线规整的切割下来。,19,要实现光爆，就必须实现在周边眼连线上形成贯穿裂隙之时，光爆层上形成的拉断裂隙正好到达周边眼连线位置。,20,（四）光面爆破应达到什么样的效果？,1、眼痕率不小于50%；2、超挖尺寸不大于150mm，欠挖尺寸不超过质量标准要求；3、岩面上不留明显的炮震裂隙。眼痕：爆破后留下的半边炮眼。当炮眼眼痕累计长度大于炮眼长度的70%时，才算一个眼痕。眼痕率：是指光爆后，可见眼痕的炮眼个数与不包括底眼的周边眼总数之比。,21,（五）如何搞好光面爆破？,1.掌握光爆打眼要领光爆打眼要 “准、正、齐”。即点眼要准，要按巷道中腰线画出巷道轮廓线；按照炮眼布置图标出炮眼位置；炮眼方向要正；眼底要落在一个垂直面上。为什么？看线画圈标眼位，定人定钻定眼位；点眼准，钻平直，眼底落面一般齐。,22,2.选择效果好的光爆方法,（1）轮廓线钻眼法：沿巷道轮廓线钻一排紧密相邻的眼，不装炸药，在轮廓线以里打眼、装药、爆破。 该法爆破效果较好，但钻眼量大，费用高，影响掘进速度，一般很少采用。（2）预裂爆破法：在轮廓线上打互相平行的密眼，首先起爆，使炮眼间形成贯穿裂隙。 该法打眼较多，难度大，除超深孔光爆采用外，目前很少采用。（3）修边爆破法：与普通爆破相似。先掏槽，再由里向外一圈一圈地爆破，最后通过合理选择爆破参数，轻轻地将周边岩石沿轮廓线切割下来。 该法打眼少，光爆效果好，普遍采用。,23,修边爆破法：分全断面一次爆破法和预留光爆层爆破法。预留光爆层爆破是分两次爆破，周边眼以里炮眼先起爆，周边眼光爆层最后一次起爆，光爆效果好。 大断面巷道和硐室常采用预留光爆层爆破法。,24,3.选择合理的光爆参数,（1） 炮眼布置与装药量 炮眼名称：掏槽眼辅助眼三圈眼二圈眼周边眼,25,掏槽眼 掏槽方式：直眼掏槽、斜眼掏槽、混合掏槽 光爆宜采用直眼掏槽，直眼掏槽不受断面限制，易掌握眼底位置，迎头齐，需打空眼。掏槽眼距控制在100-250mm（硬岩取小值，软岩取大值）。装药系数为60%-75%（软岩取小值，硬岩取大值）。,26,辅助眼（又称扩槽眼） 炮眼个数为4-6个（软岩取小值，硬岩取大值）；间距一般为200-350mm (硬岩取小值，软岩取大值），大约是掏槽眼距的2倍。装药系数60%-75% （软岩取小值，硬岩取大值）。,27,三圈眼 若巷道断面较大，如双轨巷道，可以在辅助眼以外布置三圈眼。炮眼间距一般为650-800mm；装药系数40%-55%。,28,二圈眼（又称抵抗眼） 二圈眼参数选择应引起重视，它要确保光爆层的厚度。装药量一般为周边眼的3倍，其每米装药量为250-600g（软岩取小值，硬岩取大值），其抵抗值为500-600mm （硬岩取小值，软岩取大值）；炮眼间距略大于抵抗值，一般为550-650mm （硬岩取小值，软岩取大值）。,29,周边眼 周边眼直接保护围岩，其参数应严加控制。其抵抗值一般为400-500mm（硬岩取小值，软岩取大值），炮眼间距一般为350-450mm（与一般规律相反，软岩取小值，硬岩取大值）。,30,周边眼装药量：软岩50-100g/m,中硬岩100-150g，硬岩150-250g。注意： 在软岩和裂隙发育处，应减小炮眼间距或加空眼。,31,合理选择光爆炮眼（装药）密集系数m,贯穿裂隙与拉断裂隙同时形成是实现光爆的关键。周边眼间距a与周边眼最小抵抗W必须有一个适当的比值。软岩可取0.6-0.7；硬岩可取0.8-1.0。m=a/W ：如果m选择不当，将导致巷道超、欠挖，达不到好的光爆效果。,32,光爆装药与炮眼布置原则,光爆装药看岩石，重掏心、轻扒皮；由里向外依次减，二圈周边三比一；炮眼布置有诀窍，中间周边要加密；掏槽辅助最重要，“槽一辅二”近距离。,33,不同岩石各圈炮眼光爆参数,34,4.选择爆破效果好的装药结构,（1）正向装药结构与反向装药结构 正向装药：所有炸药与雷管的聚能穴都指向炮眼底 。,35,反向装药：所有炸药与雷管的聚能穴都指向炮眼口 。 反向装药要比正向装药爆破效果好。煤矿安全规程 第322条规定：高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域的采掘工作面采用毫秒爆破时，若采用反向起爆，必须制定安全技术措施。,36,一般炮眼直径42mm，药卷直径32mm，不偶合系数为1.31。若减小药卷直径，不偶合系数增大，周边眼留下半边眼痕就越多，光爆效果越好。所以，我们推广使用小炸药。,（2）细药卷不偶合装药结构,37,分为眼底集中空气柱装药和分节空气柱装药。眼底集中空气柱装药：是现将药卷装入眼底，再装入小块炮泥，最后在眼口用长度不小于300mm的炮泥塞紧。结构简单，爆破效果较好，浅孔爆破普遍采用。,（3）空气柱装药结构,38,分节空气柱装药：是在眼底和眼中分两节或两节以上装药。光爆效果好，一般中深孔和深孔爆破采用。炸药之间用导爆索引爆。,39,（一）煤巷、半煤岩巷爆破存在问题及注意事项煤巷和半煤岩巷多采用普通爆破方法，存在两帮布置炮眼少，炮眼间距大，装药量大，巷道成形差，爆破对两帮岩体破坏严重，造成滞后溜帮等问题。应采用光面爆破的原理和方法，合理选择周边眼间距、周边眼装药量、周边眼密集系数等爆破参数，提高巷道成形质量，减少巷道两帮超挖和片帮现象，降低架棚支护背帮及背顶材料消耗，提高锚杆支护巷道锚杆对围岩的加固作用效果，提高掘进效率。,五、现场巷道爆破存在问题及注意事项,40,1.岩巷虽然采用光面爆破设计方法，光爆参数选择基本合理，但是在实际施工中，存在不按照设计参数打眼、装药爆破的现象。导致光爆效果不理想，巷道局部超、欠挖超过规定，造成人、财、物的浪费。2.光爆参数没有根据岩性条件的变化随时调整，一套参数掘到底。,（二）岩巷光面爆破存在问题及注意事项,41,（三）装药结构选择不合理，不耦合系数小。选用眼底空气柱式、不耦合装药结构有力于提高浅孔