井巷工程3巷道破岩

2020/6/11,井巷工程,3巷道破岩,1,2020/6/11,3巷道破岩,3.1爆破破岩3.1.1爆破破岩原理在采矿工程中，主要是应用炸药爆炸时产生的巨大能量破碎岩石，进行巷道掘进。如果将一个球形或立方体形炸药包(爆破上称之为集中药包)埋入岩石中，岩石与空气接触的表面称为自由面。药包中心到自由面的垂直距离W称为最小抵抗线。,2,2020/6/11,3,2020/6/11,当W很大时，自由面对爆破不产生影响。由药包中心向外依次形成粉碎区、裂隙区、震动区，爆破的破坏范围较小。,4,2020/6/11,当W2逐渐减小，应力波在自由面处反射形成拉伸波，产生了由自由面向药包一层层剥落的拉伸破坏（拉断区）,当W3在小一些，拉断区和裂隙区连接起来，通过爆生气体的做功，形成爆破漏斗。,5,2020/6/11,衡量爆破作用的效果：爆破作用指数r爆破漏斗半径；W最小抵抗线。当n=1时，形成标准抛掷漏斗（c）；13时，破坏岩石很少，无使用价值。井巷掘进的爆破作用指数一般在0.81.0之间，掏槽眼可稍大于1。,6,2020/6/11,自由面数对爆破效果的影响,如果自由面不止一个，则应力波在各个自由面都能形成反射，也都能形成由自由面向药包中心的拉断破坏区。因此增加自由面就可使炸落单位体积岩石的炸药消耗量降低，而且岩石的块度比较小而均匀。有些资料认为，两个自由面的炸药消耗量只是一个自由面的60，三个自由面可以降低到40。因此，在爆破工程实践中，使几个炮眼首先爆破，为后继炮眼的爆破创造附加的自由面，这种方法称之为掏槽。岩石的爆破破碎、破裂是爆炸应力波的压缩、拉伸、剪切和爆生气体的膨胀、挤压、致裂和抛起等共同作用的结果。,7,2020/6/11,3.1.2炸药基本知识3.1.2.1炸药爆炸原理炸药：是在一定条件下，能够发生快速化学反映，放出能量，生成气体产物，并产生爆炸效应的化合物或混合物。爆炸：物质发生快速的物理或化学变化，瞬间放出大量能量，借助于系统原有气体或生成的气体的膨胀，对周围介质做功，使之发生巨大的破坏效应，同时可能伴随有声光热效应。爆炸现象可分为三类：物理爆炸：化学爆炸：炸药爆炸的三个基本特征1反应的放热性；产生29006300kJ/kg的热量，20003000C。2生成大量气体；压缩、膨胀，周围介质受到破坏。3反应和传播的快速性；爆炸速度可达每秒数千米。,核爆炸:,8,2020/6/11,9,2020/6/11,3.1.2.2炸药的分类,炸药：在一定条件，能够发生快速的化学反应，放出能量，生成气体产物，显示爆炸效应的化合物或混合物，主要元素C、H、O、N，爆炸过程的实质是H、C被氧化的过程，O是炸药本身所含有，自带氧。炸药按其组成成分可分为：1.单质炸药（单体炸药）如硝化甘油，梯恩梯。2.混合炸药硝酸铵类炸药、硝化甘油类炸药。炸药按其用途可分为：.起爆药雷汞（Hg(CNO)2）、氮化铅Pb(N3)2、和二硝基重氮酚C6H2（NO2）2N2O等。2.猛炸药黑索金梯恩梯。3.发射药(火药)如黑火药。,10,2020/6/11,3.1.2.3炸药的氧平衡,炸药的氧平衡C+O2CO2+395KJ/mol；2H2+O22H2O+240.7KJ/mol；NN2由于O的量不足或有剩余，会生成CO、H2、C、NO、NO2等。氧平衡：就是用来表示炸药内含氧量与充分氧化可燃元素所需氧量之间的比例关系。用每克炸药不足或多余氧的克数来表示。炸药的分子式可写成CaHbNcOd，a、b、c，d分别代表一个炸药分子中碳、氢、氮、氧的原子个数，或一摩尔质量炸药中，碳，氢、氮、氧的克原子数。,11,2020/6/11,氧平衡计算公式：,适用混合炸药,Kb0时正氧平衡,剩余的氧和N反应生成NO和N2O5，等有害物质，吸热反应，氮氧化物还对瓦斯爆炸起催化作用。Kb0时负氧平衡，生成CO、C、H2，CO有毒气体。Kb=0时，零氧平衡,充分氧化，生成大量热，不会生成有毒气体。,适用单质炸药,CaHbNcOd,12,2020/6/11,3.1.2.4炸药的爆炸作用炸药爆炸时形成的爆轰波和高温、高压的爆轰产物，对周围介质产生强烈的冲击和压缩作用，使之发生变形、破坏、运动或抛掷，称为炸药的爆炸作用。分别以猛度与做功能力来表示。猛度：炸药爆炸瞬间爆轰波和爆轰产物对邻近的局部固体介质的破碎能力，表征炸药的动作用。用铅柱压缩法实验测定：炸药爆炸后量出压缩前后的高度差（），即炸药的猛度。,H=H1-H2,13,2020/6/11,炸药的做功能力：（也叫炸药爆力）是指爆生气体在高温下膨胀作功破坏周围介质的能力。常用铅铸扩孔法来衡量，表征炸药的静作用。炸药爆炸后，孔眼扩大成梨形，可用量筒向内注水测得其容积，从中减去原孔眼体积和雷管扩孔体积，即为炸药做功能力数据，单位为mL。试验时标准温度为15，若试验时的温度不同于标准温室，扩孔值应进行修正。,炸药做功能力测定爆炸前的铅铸；爆炸后的铅铸,=V-V1-V2,14,2020/6/11,（三）炸药的感度炸药在外界起爆能的作用下发生爆炸的难易程度，称为炸药的感度。（1）热感度是指在热能作用下引起炸药爆炸的难易程度。加热感度：通常用爆发点来表示，用爆发点测定器，炸药温度升高后，自行加速分解，转为爆炸时的温度，称为爆发点。火焰感度：是炸药在明火(火焰、火星)作用下发生爆炸的难易程度，常以导火索燃烧时喷出的火焰点燃0.5g炸药试样的最大距离来表示。,爆发点测定器1-合金浴锅；2-电热丝；3-隔热层；4-铜试管；5-温度计,15,2020/6/11,（2）机械感度,机械感度是炸药对冲击、摩擦、挤压、针刺等机械作用的敏感程度。其中最主要的是冲击感度，常以立式落锤仪测定。即以10kg落锤自25cm的高度自由下落，冲击位于砧子和冲杆之间的0.05g炸药试样。重复试验25次，用25次实验中炸药试样发生爆炸的百分数表示该炸药的冲击感度。,16,2020/6/11,（3）起爆感度,起爆感度是指炸药对别的炸药爆炸时所产生的爆轰冲击的敏感程度。单质炸药：通常用起爆它所需要的最小起爆药量来表示。混合炸药：用殉爆距离来表示。殉爆：装有雷管的主动药包爆炸时，能使相隔一定距离的另一同种药包发生爆炸的现象。,17,2020/6/11,3.1.2.5矿用工业炸药工业上使用的炸药几乎全部都是混合炸药。成分：氧化剂：为爆炸提供足够的氧。敏化剂：提高炸药的感度和做功能力。可燃剂：提高炸药的爆热，增加炸药的做功能力。防潮剂：增强炸药的防水能力。疏松剂：可以防止炸药吸湿结快。1）基本成分（1）硝酸铵（2）梯恩梯（3）黑索金2）矿用工业炸药简介矿用工业炸药是以硝酸铵为主要成分的混合炸药。（1）铵梯炸药；（2）铵油炸药；（3）高威力硝酸铵类炸药；（4）水胶炸药；（5）乳化炸药。,18,2020/6/11,3）煤矿许用炸药简介允许用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面的炸药应该具有如下特点：（1）煤矿许用炸药的爆炸能量要有一定的限制，其爆热、爆温、爆压和爆速都要求低一些，使爆炸后不致引起矿井大气的局部高温，使瓦斯、煤尘爆炸的发火率降低。（2）煤矿许用炸药应有较高的起爆感度和良好的传爆能力，以保证爆炸的完全性和传爆的稳定性，使爆炸产物中未反映的炽热固体颗粒量大大减少，从而提高其安全性。（3）煤矿许用炸药的有毒气体生成量符合国家规定，氧平衡值应接近于零。（4）煤矿许用炸药组分中不能含有金属粉末，防止爆炸后形成炽热固体。应在煤矿许用炸药组分中添加一定量的消焰剂。按瓦斯安全性进行分。炸药的安全等级，是指炸药爆炸对瓦斯、煤尘的引爆能力的大小。煤矿许用炸药的瓦斯安全性分为五级。,19,2020/6/11,20,2020/6/11,21,2020/6/11,煤矿安全规程煤矿许用炸药的选用应遵守下列规定：低瓦斯矿井的岩石掘进工作面必须使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药。低瓦斯矿井的煤层采掘工作面、半煤岩掘进工作面必须使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药；高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药；有煤（岩）与瓦斯突出危险的工作面，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药。岩石硝铵炸药，适用于井下无瓦斯煤尘爆炸危险的岩石爆破作业，抗水型用于有水工作面，2号、3号煤矿硝铵炸药及其相应的抗水炸药，分别适用于低瓦斯矿井和高瓦斯矿井，抗水型适用于有水工作面，国产岩石硝铵炸药、煤矿硝铵炸药的成份、性能与爆炸参数。,22,2020/6/11,3.1.3炸药起爆知识,23,2020/6/11,3.1.3.1电雷管,煤矿许用瞬发电雷管、煤矿许用毫秒延期电雷管,24,2020/6/11,1）电雷管构造,（1）瞬发电雷管,管壳：金属或纸制圆筒；起爆药：二硝基重氮酚；加强药：黑索今；电点火装置：直插式：桥丝直接插入二硝基重氮酚，脚线、密封塞，无加强帽；药头式：脚线、密封塞、桥丝周围涂有引火药，制成圆珠状的引火头（氯酸钾、木炭、二硝基重氮酚和骨胶），有加强帽。,起爆过程：药头式：脚线通电桥丝在电流作用下点燃引火头火焰通过加强帽的中心孔使起爆药起爆猛炸药爆炸；直插式：脚线通电桥丝在电流作用下使起爆药起爆猛炸药爆炸；,25,2020/6/11,（2）秒延期雷管,定义：通电以后经过一段时间后，才爆炸的雷管，叫延期雷管，延期时间以秒为单位计量的，叫秒延期雷管。结构：与瞬发雷管的不同之处在于引火头与起爆药之间有一段精致的导火索做延期药，用导火索的长度来控制延期秒量。引火头周围的管壳上有排气孔，排除燃烧生成的气体，避免压力升高，影响燃烧速度。,26,2020/6/11,（3）毫秒延期雷管,定义：通电后经过若干毫秒起爆的雷管。结构：延期内管，固定和保护延期药，并作为容纳延期药燃烧时生成的气体的空间，保证压力不变。延期药有两种：硅铁、铅丹、硫化锑、硅藻土；过氧化钡、硫化锑、硅藻土。延期秒量根据延期药量控制。硅藻土能吸收气体，减小压力。国产延期雷管系列见表。,27,2020/6/11,（4）抗杂散电流电雷管,抗杂散电流电雷管主要有以下几种形式：(1)无桥丝电雷管。在电雷管的电点火元件中取消桥丝，使脚线直接插在点火药头上，点火药中加入一定导电成分，当脚线两端电压较小时，点火药电阻很大，电流很小，点火药升温小，不足以引起点火药燃烧；当电压很大时，电流很小，点火药电阻减小，电流大，点火药升温高，被点燃，雷管被引爆。这种雷管在杂散电流影响下不会被引爆。此外，还有利用电极的高压放电来点燃点火药的无桥丝电雷管。(2)低阻率桥丝电雷管。这种雷管桥丝电阻较低，增大桥丝直径或长度，只有大电流才能引爆雷管。(3)电磁雷管。雷管的脚线绕在一个环状磁芯上呈闭合回路，放炮时将单根导线穿过环状磁芯，用其两端接至高频发爆器，高频电流由环状磁芯产生感应电流引爆雷管。这种雷管不会受到杂散电流的影响。,28,2020/6/11,2）电雷管主要性能参数,（1）电雷管电阻,脚线电阻：包塑镀锌铁脚线，d=0.52mm，每米不大于0.6。桥丝电阻：l=4，康铜丝，d=50m，电阻0.80.13；镍铬丝，d=40m，电阻30.4。按脚线2m计算，康铜丝雷管电阻不大于4，镍铬丝雷管不大于6.3，煤矿安全规程规定电雷管在发给放炮员前，必须对电雷管进行逐个检查，严禁发放不导通和电阻不合格的电雷管。常用的检测仪器有205型爆破电桥和欧姆表等，不论用哪种仪表，测量时的工作电流都必须小于50mA，为保证起爆可靠，成组起爆电雷管，其雷管之间的电阻差不能大于0.25,29,2020/6/11,（2）（最大）安全电流和最小发火电流,电雷管引爆灼热原理：Q=I2Rt（最大）安全电流雷管技术标准规定，通以恒定直流电5min不爆的电流值为最大安全电流，实测的最大安全电流值都在150mA以上。为了安全起见，技术标准中规定：安全电流以通入50mA直流电持续5min不爆为合格，这是雷管对于电流的安全指标，所有检测雷管的仪表，其电流值都不能超50mA，杂散电流也不能超过这一值。最小发火电流：若从最大安全电流开始，将电流逐渐增大，则雷管爆炸的百分数也逐渐增加，当电流达到某一数值时，将会达到99.9999%发火，这时的电流值称为最小发火电流。按雷管技术标准规定，以700mA的恒定直流电通入1min发火的雷管应达到上述百分数，故700mA为规定的最小发火电流，这是起爆单发雷管必须满足的电流值。,30,2020/6/11,（3）传导时间与成组雷管的准爆条件,传导时间：从点火头开始燃烧到雷管爆炸或延期药点燃的这一段时间。准爆条件：tmaxtmin+tmin最敏感雷管的发火时间；tmax最钝感雷管的发火时间；传导时间。各雷管的值也不是一致的，为使成组雷管的爆炸可靠，应取最小值。雷管技术标准规宅，直流电起爆时，串联准爆电流值，康铜丝雷管为2A镍铬桥丝雷管为1.5A。串联准爆电流能满足并联的要求。使用交流电起爆，准爆电流值应取得高些。,31,2020/6/11,3）电雷管的起爆能力,按起爆能力，工业雷管分为10个号别(110号)，号数愈大，起爆能力愈大。但通常只生产6号和8号两种雷管，使用最多的是8号雷管。雷管的起爆能力决定于它的装药量。8号雷管的装药量：起爆药(二硝基重氮酚)不低干0.28g（无加强帽者不低于0.32g），加强药(黑索金)不低于0.60g。雷管起爆能力通常用铅板穿孔法(图232)来检验验。铅板直径为30mm，厚度：6号雷管为4，8号雷管为5。起爆后，炸穿铅板的孔径不得小于雷管的外径。,32,2020/6/11,煤矿安全规程规定，不同厂家、不同品种、不同期生产的雷管不能同时使用。,33,2020/6/11,3.1.3.2导爆索和继爆管,导爆索：导爆索是以猛炸药为药心，外面缠绕数层纱线、纸条，并有两层防潮层而制成的绳索状起爆材料。种类：普通导爆索和安全导爆索(加裹一层食盐)两类。国产导爆索以黑索金为药心，药量不小于12g/m，普通导爆索外径不大于6.2mm，爆速不低于6500m/s安全导爆索外径不大于7.3mm爆速不低于6000ms。,普通导爆索的结构,34,2020/6/11,导爆索起爆先由雷管爆炸引爆导爆索，再由导爆索起爆炸药爆炸。起爆装药群时，可将导爆索敷设成网路，由于导爆索爆速很高，无论采取哪种网路形式，都能使各装药几乎同时起爆。,35,2020/6/11,继爆管,由消爆管和不带点火装置的毫秒延期雷管组成，对导爆索起延期作用。分单向继爆管和双向继爆管。,36,2020/6/11,导爆索多用于露天深孔爆破和硐室大爆破。近年煤矿爆破作业中，出现了深孔爆破等新技术，相应提出使用导爆索起爆问题。但煤矿井下不准使用普通导爆索，只能使用安全导爆索。,导爆索和继爆管起爆,37,2020/6/11,（1）发爆器,煤矿安全规程规定，井下放炮都必须使用发爆器(矿用防爆型)。发爆器有发电机式和电容式两类，目前常用的，几乎都是电容式的。电容式发爆器通常由以下几部分组成：直流电源。交流器。整流线路。充电器。充电电压指示。毫秒限时开关及放电回路。防爆外壳。,3.1.3.3电雷管起爆法1）起爆电源,38,2020/6/11,（2）照明或动力线路电源,220v或380v交流电源：这种电源的电流强度大，因此在电爆网路中的雷管数量多，网路连接复杂，需要总电流强度大时应用较多。煤矿安全规程规定，煤矿井下放炮不能用这种电源，只能用于无瓦斯的井筒工作面和露天放炮。采用交流电源时，必须在放炮的安全地点设置放炮接线盒。接线盒应满足：设置电源开关刀闸和放炮刀闸两个开关，且都必须是双刀双掷刀闸；设置指示灯，当电源开关刀闸合上以后，指示灯发光表明电源接通；在煤矿立井施工中，在接近和通过瓦斯煤层时，在接线盒上应设置毫秒限时开关。为提高交流电源的起爆能力，可采用三相交流全波整流技术，将三相交流电源变成直流电源，并提高电源的输出电压。,39,2020/6/11,串联：并联：串并联电路：,2）电爆网路联接,40,2020/6/11,3）电爆网络的安全网络设计要求流过每个电雷管的电流都达到或超过安全起爆电流。一般爆破直流电为2A，交流电为2.5A。每次爆破所用电雷管应用同厂、同类型、同批生产的电雷管，电阻差值康铜桥丝不应超过0.3，镍铬桥丝不超过0.8。起爆电缆应绝缘良好，截面大小合适，接头部位要用绝缘胶布包好。电源接通前，应该用专用仪表测量起爆网络上每个串并联组，保证电阻值与设计值相符。,41,2020/6/11,3.1.4钻眼爆破技术3.1.4.1炮眼布置技术1）柱状装药的岩石爆破原理,长条装药可以看作是若干个小的集中药包，最接近眼口几段，抵抗线短，具有加强抛掷的作用，接近眼底的几段，由于抵抗线大，可能只具有松动作用，炮眼最底部的药包甚至不能形成爆破漏斗，总的漏斗坑形状，就是这些漏斗的外部轮廓线，大致呈喇叭形，眼底破坏极少，形成残孔-“炮窝子”。通常把实际爆落深度与炮眼深度之比叫炮眼利用系数。炮眼不装药部分必须进行良好的填塞，这样爆生气体作用时间长，有利于破碎岩石并能减少引爆瓦斯、煤尘的危险性。,42,2020/6/11,2）光面爆破,定义光面爆破的实质，是在井巷掘进断面的轮廓线上，布置间距较小、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药同时起爆，使爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂隙，并沿各炮眼的连线井巷轮廓线，将岩石崩落下来。光面爆破的质量标准为：1围岩面上留下均匀眼痕的周边眼数应不少其总数的50%。2越挖尺寸不应大于150，欠挖尺寸不得超过质量标准规定；3围岩面上不应有明显的炮震裂缝。,43,2020/6/11,光面爆破机理当光爆炮眼同时起爆后，在各炮眼的眼壁上产生细微的径向裂隙，由于起爆器材的起爆时间误差，各炮眼不可能在同一时刻爆炸，先爆炮眼的径向裂隙，成为相邻后爆炮眼的导向，结果沿相邻两炮眼的连心线的那条裂隙得到优先发展，并在爆生气体的静压作用下扩展，形成贯穿裂缝。贯穿裂缝形成后，周围岩体内的应力因释放而下降，从而能够抑制其他方向上有害裂隙发展，同时又隔断了从自由面反射的应力波向围岩传播，因而爆破形成的壁面平整。光面爆破的施工精确的钻眼是极为重要的，是保证光面爆破质量的前提。对钻眼的要求是平、直、齐、准，眼位严格按照设计施工。,44,2020/6/11,45,2020/6/11,预留光爆层施工法：,46,2020/6/11,全断面一次掘进,47,2020/6/11,3）毫秒爆破,利用毫秒雷管或其他设备控制放炮的顺序，使每段之间只有几十毫秒的间隔，叫做毫秒爆破或微差爆破。实践证明，毫秒爆破具有爆破岩石块度小而均匀，炮眼利用率高，岩帮震动小、巷道规格好等特点。几种假说：应力波干涉假说若相邻两装药间隔若干毫秒爆炸，先起爆的装药在岩体内形成的应力场尚未消失，而后起爆装药又立即起爆，使两者产生的应力波相互叠加，从而加强破碎效果。自由面假说先起爆的装药在岩体内已已造成某种程度的破坏，形成一个新的爆破漏斗，有一定宽度的裂隙和附加自由面，对后起爆的装药将是一个有利的条件，相当于新增加自由面并处于应力状态作用下。,48,2020/6/11,4）工作面炮眼布置,49,2020/6/11,（1）掏槽眼,掏槽眼的作用是首先在工作面上将某一部分岩石破碎并抛出，在一个自由面的基础上崩出第二个自由面来，为其它炮眼的爆破创造有利条件。掏槽效果的好坏对循环进尺起着决定性作用。掏槽眼一般布置在巷道断面中央靠近底板处，这样便于打眼时掌握方向，并有利于其它多数炮眼的岩石能借助于自重崩落。在掘进断面中如果存在有显著的软弱岩层，一般应将掏槽眼布置在这些软弱层中。,50,2020/6/11,斜眼掏槽法,单向掏槽法,这种方法炸药集中程度低，在均质坚硬的岩石中很少使用，只是在有明显松软夹层时才能取得良好的爆破效果。,51,2020/6/11,多向掏槽法,52,2020/6/11,斜眼掏槽的特点是：适用于各种岩层，可充分利用自由面，逐步扩大爆破范围；掏槽面积较大，适用于较大断面的巷道，但因炮眼倾斜，掏槽眼深度受到巷道宽度的限制，循环进尺也同样受到限制；碎石抛掷距离大，易损伤设备和支护，当掏槽眼角度不对称时尤其如此。,53,2020/6/11,直眼掏槽法,直线掏槽,螺旋掏槽,54,2020/6/11,角柱式掏槽三角柱掏槽菱形掏槽五星掏槽,55,2020/6/11,直眼掏槽的特点是：所有掏槽眼都垂直于工作面，各炮眼之间保持平行；炮眼深度不受断面限制，利于采用中、深孔爆破，便于采用高效凿岩机和凿岩台车钻眼；直眼掏槽炮眼眼距较小，每一个装药炮眼的爆炸都可以破坏两个炮眼之间的岩石；直眼掏槽一般都有不装药的空眼，它起者附加自由面的作用。空眼的作用，一方面对爆炸应力和爆破方向起集中导向作用；另一方面使受压岩石有必需的碎胀补偿空间。附加自由面,缺点是：凿岩工作量大，钻跟技术要求高，一般需要雷管的段数也较多。,56,2020/6/11,混合式掏槽,为了加强直眼掏槽的抛渣力和提高炮眼利用率，形成了以直眼掏槽为主并吸取斜眼掏槽优点的混合式掏槽。斜眼布置成垂直楔形，与工作面的夹角为：7585，装药系数不要太大，以0.40.5为宜。其起爆顺序应安排在所有垂直槽眼起爆之后，以发挥抛渣扩槽的作用。,57,2020/6/11,（2）辅助眼,辅助眼又称崩落眼，既是大量崩落岩石和继续扩大掏槽的炮眼。辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其眼距一般为500700，炮眼方向一般垂直于工作面，装药系数（装药长度与炮眼长度之比）一般为0.50.60，如采用光面爆破，则紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光面层，即光面层厚度要比较均匀，且等于周边眼的最小抵抗线。,58,2020/6/11,（3）周边眼,周边眼是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。,式中，K为炮眼密集系数，一般为0.81.0，岩石坚硬时取大值，较软时取小值；E为周边眼间距，一般取400600，W为最小抵抗线。,现在光面爆破已较成熟，一般应按光爆要求进行周边眼布置。光面爆破周边眼间距与其最小抵抗线存在着一定的比例关系，即,59,2020/6/11,底眼负责控制标高。底眼眼口位置应比巷道底板高出150200，以利钻眼和防止灌水，但眼底应低于底板标高100200，以免巷道底板漂高。底眼眼距一般为500700，装药系数一般为0.50.7。水沟的炮眼应与其它炮眼同时钻眼与爆破。有时为了给钻眼与装岩同时作业创造条件，需采用抛渣爆破，则将底眼眼距缩小为400左右，眼深增加200左右，每个底眼增加12个药卷。,光面爆破周边眼满足以下要求：周边眼中心都应应布置在巷道设计掘进断面轮廓线上，而眼底应稍向轮廓线外偏斜，一般不超过100150mm,可使下一循环打眼时凿岩机有足够的工作空间，同时要尽量减少超挖量。,60,2020/6/11,4）炮眼的布置方法和原则除合理选择掏槽方式和爆破参数外，还需合理布置炮眼，以取得理想的爆破效果。炮眼的布置方法和原则如下：工作面上各类炮眼布置是“抓两头，带中间”。即是先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置崩落眼。掏槽眼通常布置在断面的中央偏下，并考虑使崩落眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其它设施的可能，周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破的要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上。崩落眼均匀的布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置。,61,2020/6/11,5）爆破器材和爆破参数的确定（1）爆破器材选择我国目前使用的矿用炸药有硝铵类炸药和含水炸药（乳化炸药、浆状炸药、水胶炸药），当穿过有瓦斯地段时，应采用煤矿硝铵炸药和煤矿含水炸药。对于坚硬岩石可考虑采用粉状高威力炸药。硝铵类炸药价格较为低廉，为煤矿普遍使用，一般装成直径32、35、38，重量100g、150g、200g的药卷，有效使用期为6个月。,起爆材料一般采用8号电雷管，其中秒延期雷管、半秒延期雷管以及毫秒延期雷管都能满足巷道爆破的起爆要求，但是在穿过有瓦斯地层时选用豪秒延期雷管，总延期时间不能超过130ms。起爆电源用电容式发爆器。,62,2020/6/11,（2）爆破参数的确定,炮眼直径炮眼直径的大小对钻眼效率、全断面炮眼数目、单位炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度等均有影响，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等综合考虑，进行选择。炮眼直径大，可减少炮眼数目，炸药能量相对集中，也可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。,在采用气腿式凿岩机的情况下，现场多根据约卷直径来确定。目前国内岩巷掘进均采用32、35两种药卷。炮眼直径比药卷直径大68左右，所以目前的炮眼直径多采用4042。,63,2020/6/11,炮眼深度,影响炮眼深度的主要因素有：岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等因素。确定合理的炮眼深度的依据是：炮眼利用率比较高（一般不低于590%）；钻眼和掘进速度快；掘进成本低。据此分三个方面来讨论炮眼深度的合理性：,1)合理的炮眼深度必须与具体施工条件相适应：气腿式轻型凿岩机，较适宜的钻眼深度一般为1.82.5m;采用凿岩台车配备重型凿岩机，炮眼深度在3m以上则更为有利。2)合理的炮眼深度必须保证较高的爆破效率，为了达到较高的炮眼利用率，除了考虑岩石条件和合理的炮眼布置外，还与炮眼的质量和爆破材、装药结构等有密切关系。3)合理的炮眼深度应尽可能使每班能够完成整循环。这样每班的工作任务明确，便于组织和管理，有利于实现正规循环作业，眼深与循环时间的确定必须和现有技术装备水平和施工条件密切结合，在合理的炮眼深度范围内，应力争达到每班多循环，以加快掘速度。,64,2020/6/11,炮眼数目,合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率(炮眼利用率不小于8590%)，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。另外，也可以按一个循环的总装药量平均装入所有炮眼的原则进行估算，作为实际排列炮眼的参考。,总炮眼数为:,个,q单位炸药消耗量，kgm3；S一巷道掘进断面积，；炮眼利用率；N炮眼总数，个；a炮眼的平均装药系数，一般取0.5左右；m每个药卷的长度，m；P每个药卷的质量，kg。,65,2020/6/11,6）装药结构与起爆,（1）掏槽眼和辅助眼的装药结构正向连续装药(a),反向连续装药(b),66,2020/6/11,（2）周边眼装药结构,单段空气柱式装药（a）,空气间隔分段装药（b）,不耦合装药,67,2020/6/11,（3）炮眼的填塞,炮眼的填塞质量对提高爆破效率和减少爆破有害气体也有很大作用。因此，装药完毕必须充填以符合安全要求长度的炮泥并捣实。常用1：3的泥沙混合炮泥，湿度为1820%。这种炮泥既有良好的可塑性，又具有较大的摩擦系数。第三百二十八条炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分应用粘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眼封泥。无封泥、封泥不足或不实的炮眼严禁爆破。禁裸露爆破。第三百二十九条炮眼深度和炮眼的封泥长度应符合下列要求：炮眼深度小于0.6m时，不得装药、爆破；在特殊条件下，如挖底、刷帮、挑顶确需浅眼爆破时，必须制定安全措施，炮眼深度可以小于0.6m，但必须封满炮泥。炮眼深度为0.61m时，封泥长度不得小于炮眼深度的1/2。炮眼深度超过1m时，封泥长度不得小于0.5m。炮眼深度超过2.5m时，封泥长度不得小于1m。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0.3m。工作面有2个或2个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m，在岩层中最小抵抗线不得小于0.3m。浅眼装药爆破大岩块时，最小抵抗线和封泥长度都不得小于0.3m。,68,2020/6/11,（4）起爆方法,岩巷掘进采用发爆器起爆，网路连接多采用串联，雷管不能使用不同种类、不同工厂、不同期出厂的雷管，并且要求康铜丝雷管的电阻差不能超过0.3，镍铬桥丝雷管电阻差不能超过0.5。起爆方法，起爆时差及起爆系统的可靠性，是影响爆破安全和爆破效果的重要因素。在煤矿巷道掘进中，最好使用多段毫秒雷管，按照爆破图表规定的起爆顺序全断面一次起爆。在有瓦斯爆炸危险的地点，只能使用毫秒雷管，且总延期时间不能超过130ms。,69,2020/6/11,爆破安全注意事项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，照明灯和导线也应撤离工作面一定距离。放炮母线要妥善的挂在巷道的侧帮上，并且要和金属物体、电缆、电线离开一定距离；放炮前检查放炮母线是否导通。在规定的地点装配起爆药卷。检查工作面20m范围内的瓦斯含量，按煤矿安全规程有关规定处理。装药时要细心的将药卷送到眼底，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给药卷加防水套，以免受潮拒爆。,70,2020/6/11,装药联线后应由放炮员与班、组长进行技术检查，做好放炮前安全布置。放炮后要等工作面通风散烟后，放炮员率先进入工作面，检查认为安全后方能进行其它工作。发现瞎炮要及时处理。因联线不良、错接、漏接造成的瞎炮可重新联线放炮，但重新联线放炮前，要检查工作面的顶板、支架和瓦斯情况，确认安全并确保起爆线路完好时，方可重新起爆。因其它原因造成的瞎炮，则应在距至少0.3m处重新打一个和瞎炮眼平行的新炮眼，重新装药放炮。重新打眼时，应先弄清瞎炮的角度、深度，切不可距瞎炮太近，以免发生事故。,71,2020/6/11,7）爆破说明书及爆破图表,爆破说明书是井巷施工组织设计中的一个重要组成部分，是指导、检查和总结爆破工作的技术文件。爆破说明书的主要内容有：爆破工程的原始资料，包括掘进井巷名称、用途、位置、断面形状和尺寸，穿过岩层的性质，地质条件以及瓦斯情况；选用的钻眼爆破器材，包括炸药、雷管的品种，凿岩机具的型号和性能；爆破参数的计算选择，包括掏槽方法，炮眼的直径、深度、数目、炸药单位消耗量；爆破网路的计算和设计；安全措施。爆破作业图表是在爆破说明书基础上，编制出来的指导和检查钻眼爆破工作的技术文件，包括炮眼布置图，装药结构图，炮眼布置参数、炸药参数的表格，预期的爆破效果和经济指标。爆破作业图表的编制，首先要调查原始条件，然后根据所用钻眼设备和爆破器材，进行综合分析，确定出一个初步的爆破作业图表，经过若干个循环的爆破实践，发现问题加以改进，使之不断完善，然后才能正式作为指导钻眼爆破工作的依据。,72,2020/6/11,三表一图,爆破原始条件表,装药量及起爆顺序表,预期爆破效果表,73,2020/6/11,工作面炮眼布置图,74,2020/6/11,3.1.4.2钻眼技术1）风动凿岩机,以压缩空气为动力的钻孔机具。按支架形式分为：手持式、气腿式、向上式、导轨式。按冲击频率分为：低频、2000次/min以下，中频20002500次，高频超过2500次/min。应用广泛的是气腿凿岩机，其结构见图气腿凿岩机结构。,75,2020/6/11,76,2020/6/11,YT23（7655）型气腿凿岩机的工作系统,冲击机构：由气缸、活塞和配气系统组成，借助配气系统自动变换压气进入气缸的方向，使活塞完成往复运动，冲程和回程(冲击作用原理)。,转钎机构:YT23（7655）型采用棘轮、螺旋棒、并利用活塞的往复运动，经过转动套筒等运动来转动钎子（见转钎机构及炮眼形成过程）。,排粉机构:湿式排粉，利用轴向供水系统，水经过柄体上的给水接头和水道进入水针，水针插入钎子中心内，水经由钎子中心孔进入钻眼的眼底。注水与岩粉形成浆液后从钎杆与钻眼壁之间的间隙流出孔外，见排粉系统。,润滑系统:凿岩机正常工作减少机件磨损、延长机件寿命。现代凿岩机均采用独立的自动注油器实现润滑，悬挂式注油器见图。,77,2020/6/11,78,2020/6/11,转钎机构及冲击式凿岩炮孔形成过程,79,2020/6/11,80,2020/6/11,压气与油雾,81,2020/6/11,以液压为动力的新型凿岩机械，压力大、油循环使用。,2）液压凿岩机,冲击机构液压凿岩机借助配油阀使高压油交替的进入活塞的前后油腔形成压力差，使活塞做往复运动。,转钎机构液压凿岩机的转钎机构采用独立机构，由液压马达带动一组齿轮再带动钎子转动。,排粉机构，侧向供水排除岩粉。,凿岩台车：为了提高钻眼机械化程度，出现了高效能的凿岩台车，组成：行走部分、钻臂和凿岩机的推进机构。,82,2020/6/11,83,2020/6/11,凿岩台车,84,2020/6/11,3）电钻,在旋转式钻眼法破岩中，切割型钻头在轴压力P和回转力Pc的作用下，克服岩石的抗切削强度，将岩石一层层的切割下来，钻头运行轨迹是沿螺旋线前进，破碎的岩屑被排至孔外。,85,2020/6/11,煤电钻：电动机、减速器、散热风扇、开关、手柄、钻杆。,岩石电钻：适用在中等硬度（c=4080MPa）岩石上钻眼、扭矩功率大于煤电钻。,86,2020/6/11,87,2020/6/11,4）钻眼工具,两种：组合钎子和整体钎子,钻眼工具是安装在钻眼机械上用以破碎岩石的工具，在凿岩机上使用的叫钎子。,(b)整体钎子1-钎头；2-钎杆；3-钎肩；4-钎尾,88,2020/6/11,钎头：钎头形状,一字型、十字型和球齿钎头。,89,2020/6/11,钎头结构参数指标刃角：钎头两个刃面夹角，一般90120，多为110；隙角：钎头体两侧面夹角，3，球齿钎头7；钎刃：端面为一字型做成曲率为18的弧型，球齿钎头周边齿向外倾斜3035；钎头直径：3843，保证药卷装入炮眼；排粉沟：布置在钎头顶端和侧面的排出底部岩浆的沟槽。钎头材料：除硬质合金片外的钎头部分称为钎头体，合金钢。镶嵌在钎头上的硬质合金为钨钴类合金。炭化钨高硬度、高耐磨性、高抗压强度，钴韧性好。,90,2020/6/11,91,2020/6/11,钎杆：承受活塞冲击力和回转力矩，传递到钎头上去的细长杆体。两种：中空六角形和中空圆形。材料：钎钢。中空8铬、中空55硅锰钢、中空40硅钼钒。钎尾：承受和传递能量的部位，钎尾规格和淬火硬度对凿岩速度有很大的影响。钎肩：六角形钎杆用环行钎肩，圆形钎杆用耳形钎肩。,92,2020/6/11,电钻钻具,煤电钻:钻具由钻头和麻花钻杆组成；麻花钻杆用菱形断面或矩形断面T7、T8钢加热状态扭制而成。岩石电钻：钻杆由六角中空钢制成。,93,2020/6/11,5）钻眼工作,（1）测量工作为了在工作面上正确布置炮眼位置和掌握巷道的方向和坡度，钻眼前应将巷道的中线和腰线引到工作面，中线指示掘进方向，根据中线定出周边眼、辅助眼和掏槽眼的位置，巷道坡度可用腰线来控制。1)巷道中线的延长方法激光指向仪2)巷道腰线的延长方法延长腰线的方法可用倾斜仪（坡度规）挂在腰线上延至工作面,巷道腰线的标定,94,2020/6/11,近年来已研制生产了供井巷掘进定向用的矿用激光指向仪。利用矿用激光指内仪指示中线位置既准确又省时。,激光指向仪标定示意图,95,2020/6/11,（2）凿岩机的选择提高速度，缩短钻眼时间，采用多台凿岩机。每台凿岩机工作面积1.52.0m2，坚硬岩石1.01.5m2。凿岩台车,96,2020/6/11,根据多年的经验，应采用定人、定凿岩机、定位置、定眼数、定时间的岗位责任制。通常将工作面以中心线为基准，分为左右两部和中心区，将每区内的炮眼由上到下划分成若干组，并尽量使各组的炮眼数目相等。同时工