地下爆破工程培训资料

1、地下开采爆破工程培训讲座主讲：金智慧爆破工程师安全工程师采矿高级工程师电话：139725905721第八章 地下爆破工程 第一节 井工矿山的巷道掘进一、巷道掘进的特点与要求井巷掘进爆破： 一般是指井工矿山用于地下巷道（含竖井、斜井）的爆破工程施工掘进。特点： 炮孔深度小于5m； 炮孔直径小于50cm； 地下的浅孔爆破，只有一个临空面。爆破作业要求： 1、开挖的断面符合设计要求，周边平整，尽量减少对原岩的破坏；（光面爆破） 2、炮眼利用率高，增加每一循环进尺； 炮眼利用率：（地下井巷掘进和隧道掘进）一次爆破循环的进尺与炮孔平均深度之比，单位为%。 (深孔爆破）贫困装药长度与孔深之比。 3、爆落岩

2、块块度均匀，爆堆集中，提高装岩效率。 大块率：一次爆破后所产生的不合格大块在总爆破岩石量中所占的比率。 a、超过工程的块度要求，需进行二次破碎；2 b、超过设计要求； c、超过作业设备的能力。 4、原材料消耗小，成本低。 爆破成本： 爆破1立方米岩石所消耗的与爆破作业有关的材料、人工、设备及管理等方面的费用。二、炮孔排列1、分类 按作用： 掏槽孔：形成新的自由面（超深150-200mm，增药15%-20%，必须先爆） 辅助孔：矿大掏槽 周边孔：控制断面形状 按位置： 顶孔、底孔、帮孔。2、掏槽孔 倾斜掏槽与垂直掏槽倾斜掏槽：掏槽孔方向与自由面斜交，孔底至自由面的岩石被破碎抛出。 三种形式： 单

3、向掏槽、锥形掏槽、碶形掏槽3 各自特点与要求：a、 单向掏槽： 掏槽孔排列一行，曹一个方向倾斜。适用于软岩或层理、节理、裂隙和软弱夹层的岩石，与层理、裂隙垂直或斜交。一般50-70。一般1-2排炮孔，可分别采用顶部、底部、侧部、扇形掏槽。b、锥形掏槽： 各掏槽孔以相等或近似相等的角度向工作面中心轴线倾斜，孔底趋于集中，相互保持10-20cm的距离并不贯通。爆破后形成锥形槽。 孔数为3-6个。 三角锥形与正四角锥形：平巷掘进中使用较多 圆锥形：多用于竖井掘进 断面4平方米以上的致密均质岩石断面 孔精度较高即凿岩技术较高c、碶形掏槽： 两对称的倾斜炮孔组成，爆破后形成碶形槽。 一般垂直碶形掏槽，只

4、有工作面岩石为水平层理时才采用水平碶形掏槽 常用于中硬以上均质岩石，4平方米以上断面，炮孔2-3对 参数：孔距0.2-0.6m，交角55-75，孔底距10-20cm优点： 1、掏槽孔少 2、掏槽体积大 3、岩石易抛出4缺点： 1、孔深受限制（影响循环进尺）。 2、岩石抛得太远，岩堆分散，影响装岩效率。垂直孔掏槽：所有掏槽孔相互平行且垂直于工作面，其中有一个或数个不装药的空孔（辅助自由面） 缝形（掏槽体积小，少用）、桶形、螺旋形各自特点与要求：a、 桶形掏槽： 参数：空孔可以采用75-100mm的大孔径，孔间距10-20cm。优势： 1、掏槽体积大； 2、有利于辅助孔爆破； 3、操作相对方便、简

5、单，广泛使用。见图：桶形掏槽的几种变形b、螺旋形掏槽： 特点：装药孔到空孔的距离依次递增，由近及远依次起爆。 充分利用自由面的作用扩大掏槽效果。布孔参数： 炮孔直径d，孔距依次L1=(1-1.8）d L2=(2-3.5）d L3=(3-4.5）d L4=(4-5.5）d 依次类推等等.5 槽中岩石被压实，影响掏槽效果怎么办？ 1、增加1-2个空孔； 2、空孔长度比装药孔加长30-50cm； 3、空孔底部装200-300g炸药，都塞10cm； 4、掏槽孔爆完后紧跟着反向起爆，抛渣。c、混合掏槽 两种掏槽方式混合使用。使用条件： 1、岩石特别坚硬； 2、巷道断面较大。一般方式： 1、复式（V）碶形

6、掏槽； 2、桶、锥混合掏槽。布孔要求： 周边孔：1、断面轮廓上； 2、向外倾斜3-5； 3、距轮廓边缘10-25cm； 4、孔间距一般50-80cm。 辅助孔：1、均匀布置在所爆区域内； 2、孔间距一般40-60cm。6三、爆破参数 1、孔径 一般风钻38mm左右；凿岩台车50mm左右；小断面4平方米以下，遇特别坚硬岩石并使用高威力炸药时采用小直径炮孔（药卷直径25-30mm），爆破效果更好。 2、炮孔深度与炮孔长度 炮孔深度：炮孔底到工作面的垂直距离。L 炮孔长度：沿炮孔方向的实际深度。H 特别强调： 孔深是决定掘进循环进尺的主要因素。a、掘进量b、掘进时间c、爆破效果d、掘进速度 如何快速

7、掘进？a、加大孔深；b、增加循环次数。平巷孔深1.5-2.5m，个别3m；凿岩台车4m 3、单位炸药消耗量q 单耗影响：装岩效率、炮孔利用率、断面平整度、围岩稳定性等。影响单耗的因素：岩性、断面、孔径、孔深。如何定单耗？ 1、 定额2、类比、3、试验调整7注意：1、单耗与断面积成反比 2、单耗与岩石坚固性系数f成正比一般见表 掘进爆破炸药单耗（kg/m）掘进断面面积（）岩石坚固性系数f2-34-68-1012-1415-2041.231.772.482.963.364-61.051.502.152.462.936-80.891.281.892.332.598-100.781.121.692.0

8、42.3210-120.721.011.611.902.1012-150.660.921.361.781.9715-200.640.901.311.671.85200.600.861.261.621.808循环所需炸药量Q计算： 单耗Q、断面积S、炮孔均深L、炮孔利用率(一般0.8-0.95）之积4、炮孔数目 岩性、断面积、药性决定炮孔数 孔少：大块增多、断面周壁不平整、炸不开 孔多：凿岩工作量增大在保证爆破效果的前提下尽可能减少孔数。 根据炮孔平均分配炸药量的原则计算炮孔数。 每个炮孔装药量Q0，kg Q0=aLG/ha:平均装药系数（装药深度与炮孔深度之比）一般0.5-0.8h：药卷长度,

9、mG:药卷重量，kg 循环炮孔数N： N=Q/ Q09第二节 隧道掘进 一、掏槽孔的布置 复式碶形掏槽 原则要求：对称、由浅入深、由小变大；钻孔精、ms延时爆破。二、开挖方法 1、全断面开挖法适用条件：断面尺寸小，高度不超过5m，岩石均匀比较坚固。（特殊情况与支护工序相间配合进行也可） 2、台阶开挖法适用条件：高，不便钻爆作业(如无大型凿岩台车)分为上下两层施工。上超下缓：正台阶工作面施工法（不太松软的岩层效率较高）先稳后跟：岩体松软地段 3、导硐开挖法以小断面导硐（坑）超前掘进，逐步矿大到设计断面。适用条件：岩层松软破碎、涌水量大、跨度很宽的隧道。分为：a、中央下导硐超前全断面开挖法b、中央

10、下导硐超前半断面开挖法c、顶部导硐开挖法10第三节 地下工程控制爆破一、预裂爆破与光面爆破光爆层：周边炮孔与最外层主爆孔之间的一圈岩石层。 其厚度就是周边孔的最小抵抗性W.二、控制爆破的优点：1、巷道或隧道的围岩受到的破坏力降低，振动减少；2、断面平整；3、改善围岩支护结构的受力状况，利于围岩稳定。预裂爆破:首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏；光面爆破:是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。11三、重点讲讲光面爆破光爆层

11、厚度W、周边孔孔距EL两者的比值m=E/W一般0.8左右为优选值1、光面爆破原理和优点：一种能够有效控制洞室开挖轮廓的爆破技术。基本原理是：在断面设计开挖线上布置间距较小的周边孔，采用特定的减弱装药结构（不耦合装药与间隔装药）等一系列施工工艺，于崩落孔爆破后起爆周边孔内的装药，炸除沿洞周留下的厚度为周边孔爆破最小抵抗线的爆体（光爆层），从而获得较为平整的开挖轮廓。优点：不仅可以实现巷道断面轮廓成型规整、减少围岩应力集中和局部落石现象、减少超挖和支护工作量，而且能够最大限度地减轻爆破对围岩的扰动和破坏，尽可能保存围岩自身原有的承载能力，改善支护结构的受力状况。评价的主要标准： （1） 开挖轮廓成

12、型规则，岩面平整； （2） 围岩壁上的半孔壁保存率不低于50%，且孔壁上无明显爆破裂隙； （3）超欠挖符合规定要求，围岩上无危石等。122、光面爆破主要参数a、装药量：普通爆破法的1/3-1/4.b、孔距：巷道爆破孔径一般为35-45mm，相应的孔距要求一般为500-700mm。 特别提醒： 岩石节理、裂隙发育地区或光爆面质量要求高的部位，孔距相应更小，效果越好。 隧道中的光面爆破一般采用小直径药卷或专用的炸药（低爆速、低密度、低威力）光面爆破的主要参数包括： 周边炮孔的间距a、光爆层厚度（或最小抵抗线）W、周边孔密集系数m、炮孔线装药密度QX、炮孔装药不耦合系数k等。 光面爆破参数选择的影响

13、因素主要包括： 地质条件、岩石特性、炸药品种、一次爆破的断面大小、断面形状、凿岩钻孔机具配置等。光面爆破设计参数通常是采取简单的计算并结合工程类比初步确定后，再通过施工生产性试验加以调整和改善。 光面爆破装药量以线装药密度QX（g/m）表示。恰当的装药量应是既具有破岩所需的能量，又不造成围岩的过度破坏。施工中应根据孔距、光爆层厚度、岩质及炸药种类等综合考虑确定装药量。13c、光面爆破技术措施 1）钻孔精度对获得良好光面爆破效果具有关键作用。在施工中，要采取适当措施确保周边孔达到准、正、平、直、齐的设计要求。 1、保证布孔在设计轮廓线上；2、孔不得向外偏斜超过3-5，眼底保证落在轮廓线10-20

14、cm范围内。 2）采用不耦合装药结构 光面爆破的不耦合系数k一般在1.252.50范围内。（水工隧洞光面爆破的不耦合系数在2.0左右比较合适） 3）严格控制装药集中度 装药过于集中或炮孔全长均匀装药都将影响光爆质量，应优先考虑选用专用炸药卷进行续装药，并在孔底部位当加强装药；否则一般选用导爆索加自制小药卷，用竹片加工成串状装药结构。装药集中度：整个炮孔的平均单位长度装药量（含填塞长度）线装药密度：炮孔装药量除以装药段的长度。 4）力争同时起爆在不耦合系数较大并用光爆专用炸药连续装药情况下，应在炮孔内装入一根导爆索，以免由于管道效应而引起熄现象。同时，周边孔应尽量同时起爆为好；若同时起爆引起的爆

15、破地震效应过大，可适分段起爆。14d、炮孔布置开挖断面上的炮孔布置往往分成三类： （1）掏槽孔： 布置在开挖断面的中下部，是整个断面炮孔中必须首先起爆的炮孔，由于其密集的布孔与装药，先在开挖面（只一个自由面）上炸出一个槽腔，为后续炮孔的爆破创造新的自由面。 （2）辅助孔（崩落孔）： 在掏槽孔起爆后，崩落孔由中心往周边逐层顺序起爆。其作用是扩大掏槽孔炸出的槽腔，崩落开挖面上的大部岩石，同时也为周边孔创造自由面。 （3）周边孔： 沿断面设计边线布置的炮孔，一般在断面炮孔中最后起爆。其作用是爆出较为平整的洞室开挖轮廓。 这三类炮孔可以通过微差起爆网路实现毫秒延迟间隔的顺序起爆，先起爆的炮孔为后起爆的

16、炮孔减小岩石的夹作用，并增大自由面。15举例示意图：（隧道施工） 16四、工程照片 1718五、煤矿井下爆破1、瓦斯 主要指沼气（主要成分是CH4),N2和CO2。 瓦斯如何产生? 采掘工作面推进时，从新自由面和煤堆中放出瓦斯，一旦空气中瓦斯含量达到4%-15%时，就形成了爆炸性的气体混合物，这种混合物有温度为650的热源，经10s的感应时间，即可爆炸。2、煤尘 主要指0.75-1mm的粉煤。当煤尘在空气中的含量达到一定数值时，遇火源也可能爆炸。 煤矿事故的80%是瓦斯爆炸。 一次死亡10人以上的特大事故中，瓦斯占90%。3、煤矿瓦斯等级 低：10m/日*t 高：10m/日*t。4、煤矿爆破作

17、业条件： a、工作面有新鲜风流、风量、风速； b、爆破器材有煤矿矿用产品的安全标志，应是国家授权的检验机构检验合格； c、20m巷道内洒水； d、一炮三检制度（装药前、爆破前、爆破后要认真检查爆破地点附近20m的瓦斯，瓦斯超过1%，不准爆破）195、煤矿专用炸药 1）、炸药分级使用： a、低瓦斯岩石掘进作业面，安全等级不低于1级的煤矿许用炸药； 低瓦斯煤层掘进工作面，安全等级不低于2级的煤矿许用炸药. b、高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域，安全等级不低于3级的煤矿许用炸药. c、有煤（岩)与瓦斯突出危险的工作面，安全等级不低于3级的煤矿许用含水炸药.特别提醒：不应使用黑火药；同一工作面不应使用两种不同品种的炸药。 ）、起爆器材规定 a、使用防爆型发爆器； b、使用煤矿许用瞬发或毫秒延期雷管； c、不准使用导爆管或普通导爆索； d、不准使用火雷管。 3）、炮孔填塞要求： a、填塞材料应是黏土或不燃性材料，如砂子、黏土和砂子的混合物。 不准含有煤矿、煤粉材料或其他可燃 性材料。 b、孔深小于0.6m，不应装药爆破； c、孔深0.6-1m时，填塞长度不应小于炮孔长度的1/2； d、孔深超过1m时，填塞长度不少于0.5m； e、孔深超过2.5m时，填塞长度不少于1m; f、