巷道掘进中中深孔爆破技术讲义

1、巷道掘进中中深孔爆破技术讲义巷道掘进爆破作业中采用中深孔爆破的必要性1.1钻眼爆破的技术发展趋势钻眼爆破工作是一项主要工序，质量好坏，对巷道掘进进度、规格质量、支护效果、掘 进工效和成本都有很大影响，因此必须采用最优的施工工艺参数，才能获得最佳的施工效果。目前，钻眼爆破的主要技术发展趋势是发展中深孔、光面爆破和断裂成型（刻槽）爆破 技术。增加眼深，完善深孔直眼掏槽方式，减少炮眼数量，加快钻眼速度和提高爆破效率。 现代工程是以每米巷道所需的钻爆工时最短、炮眼利用率最高和光爆质量标准评价施工效 果。1. 2解决开拓紧张问题岩巷掘进中，增大炮眼深度，使用中深孔爆破技术，可以增大循环进尺，增加一次爆破

2、 岩石量，提高耙斗装岩机的有效工时利用率和生产效率，减少钻眼、装岩等工序的辅助时间， 有利于提高掘进速度和工效。1. 3提高硬岩巷道掘进爆破的效率在巷道掘进过程中，当遇到石灰岩、中细砂岩等一类较为坚硬的岩石时，钻眼时间明显 延长（如在f=10的石灰岩层中采用ZY24型手持式风钻的平均钻眼速度约为0.1m/min），岩石 爆破困难.经常出现放炮“打筒”现象，爆破效率普遍较低，有时只能达到50%左右，工程 进展缓慢。为提高爆破效率，增加循环进尺人们只是盲目地增加炮眼数量、加大装药量和加 长炮眼封泥。结果往往是事与愿违，白白地浪费了大量的人力物力和时间，令施工人员感到 一筹莫展。为克服硬岩石的高阻抗

3、，确实需要适当增加炮眼数量和装药量，但应引起注意的 是增加的炮眼和装药是否得到了充分合理的利用，一些无效的投入只能是事倍功半。如何提 高硬岩巷道的爆破效率，需要探讨。4中深孔爆破适用条件中深孔爆破要求岩石自稳定能力允许，岩石硬度系数越大，越适合深孔爆破。实现中深孔爆破的关键技术及其爆破机理2.1适合于硬岩巷道掘进中深孔爆破的掏槽方式选择合理有效的掏槽形式和确定装药量，使岩石完全破碎形成槽洞和达到较高的炮眼利 用率，是掘进施工中重要的一环。常用掏槽形式三种：斜眼、直眼和混合掏槽，一般认为斜眼掏槽适用于任何岩层，且有 良好的的掏槽效果。实际施工中也多以斜眼楔形掏槽为主。但硬岩层中掘进的实践却表明：

4、 采用斜眼掏槽，爆破效率多数情况下只能达到50%左右，放炮“打筒”现象非常严重，有时 甚至完全无法把岩石爆破下来。而改用直眼掏槽后，在同等炮眼数量和装药量的前提下爆破 效率却可以达U80%以上。实践表明，硬岩中采用中深孔爆破技术，直眼掏槽爆破优于斜眼掏槽爆破。造成这种情况的主要原因认为有如下两方面。（1）能量匹配问题。将一定体积岩石自岩体上爆破下来，并达到所要求的破碎度，必 须满足两个条件：该介质中产生的应力必须超过岩石破碎的极限强度，为裂隙的发生、发展和爆破漏 斗的形成创造条件；能量密度（单位体积内的能容量，又称比能），应超过某一最小极限，以保证达到 所要求的破碎度。因此，掏槽眼应首先把槽腔

5、内的岩石破碎，尔后方可将其抛掷出去，斜眼掏槽其炮眼与 工作面夹角一般为5570，岩石越硬，夹角越小。这一方而限制了循环进尺，增加了打眼 操作的难度，另一方面斜眼掏槽眼口间距大，爆破岩石体积相对较大，作用于岩体上的比能 量较小且能最分布不均匀，自眼底向外岩石体积不断增大。当单位岩石体积超过炸药能量破 碎的临界值后，会出现以下两种结果。采用正向装药时，外部先爆的炸药由于无法破碎岩石而产生“打筒”现象；采用反向装药时，外部大块完整的岩石对里面破碎的岩石有一个较大的阻力，同样 容易产生“打筒”现象。爆炸产中的高温高压气体最多在岩体内部形成一扩大空腔，而无祛 克服岩石阻力并将其抛掷出去。直眼掏槽相对爆破

6、体积较小，作用于岩体上的比能量较高且能量分布较均匀，因此对破 碎岩石将更为有利。并且炮眼深度不受巷道断面和岩性的限制可以进行较深炮眼的爆破。（2）操作问题。斜眼掏槽对炮眼间距及角度要求精度较高，而实际施工中打眼方向及 角度均不便掌握，因此不规范的操作对爆破效果的影响较大。而直眼掏槽则操作简便，风钻 方向易于控制，爆破效果受人为因素影响较小。并且利于多台风钻同时作业，加快施工速度。根据以上分析可以看出，在硬岩层中掘进，直眼掏槽优于斜眼掏槽。2.2中深孔直眼掏槽爆破效果的影响因素直眼掏槽效果取决于空孔数目，空眼直径及空眼与装药眼之间的距离（即最小抵抗线）。一般来说，空孔数目越多，空孔直径越大，掏槽

7、效果越好。当炮眼深度在.5m以内时，建议 采用爆破漏斗式掏槽，是一种最为简便的直眼掏槽方法，尤为适合现场施工。这种掏槽是利 用密集槽眼（间排距300400mm左右）装药起爆，不留空眼。当眼底装药同时起爆后，破碎 的岩石在爆生气体余力的作用下向外抛掷形成槽洞。此种掏槽方式布孔灵活，操作简便，掏 槽效果良好，可以有效地避免因空眼设置不当带来的负面影响：缺点是槽眼数最及装药量相 对较多。掏槽爆破起爆方式的选择为使炮眼中炸药具有较好的传爆长度，以便达到良好的深孔爆破效果，起爆方式的选择 也具有重要影响。根据起爆装药的位置，可以分为正向和反向装药。试验表明，反向起爆的炮眼利用率优 于正向起爆。这是因为反

8、向爆破增长了应力波的动作用时间和爆生气体的静作用时间。可以避免由于正向 起爆时，起爆药在孔口位置，有可能被邻近爆破“挤死”或提前爆开，甚至发生“带炮”的 现象，尤其是炮孔深，间隔时间长，炮眼眼间距小时更易产生上述现象；反向爆破提高了爆炸冲击波的有效作用。反向爆破时爆速和应力波将叠加成一个高 压应力波阵面指向自由面，使得在自由面反射后能形成强烈的拉伸应力波，提高了自由面附 近岩石的破碎效果。正向爆破时，叠加后的高应力波阵面指向岩体内部，应力波能量为无限 岩体吸收，降低了爆破效果。因而在无瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面一般多采用反向装药以 提高炮眼利用率。但是，我们应当看到这样一种现象，当爆破完成以后

9、，在迎头的残眼中常发现有残留未 爆的炸药。这是由于炸药受本身特性、制造过程以及炮眼内沟槽效应的影响导致爆轰中断、 装药不能做到完全起爆造成的。这种现象在正向装药时较为常见，而在反向装药中也同样存 在不完全爆破的问题，只不过人们一般无法看到而已。所以尽管多装了炸药，却没有起到应 有的作用。改善爆破效果的有效途径是提高炸药能量的有效合理利用，如果装药不能完全起 爆，所产生的能量达不到破碎岩石所需的能量，将会降低槽眼利用率，进而影响整体爆破效 果。可见，在爆炸过程中还存在一个炸药利用率的问题。炸药利用率越高爆破效率也越高。 炮眼利用率的高低应该和炸药利用率的高低直接相关，不应只看到反向装药的有利一面

10、而忽 略了对炸药能量的充分刊用。采用多点起爆可以有效地改善这种状况。目前，因没有实现多 点起爆的完善方法故在大多数情况下，仍采用单点起爆。这时可通过调整起爆药的位置以使 装药得到充分起爆。比较好的办法是：起爆药应放在所有装药的“重心”位置，这样传爆效 率最高。装药的重心是根据传爆方向以及装药数量来确定的，而非装药的几何中心，我们在 现场采用如下图所示的装药结构迸行实验，效果十分明显。在采用此种装药方式的时候，要注意装药聚能穴的方向和雷管安置的位置。雷管安置在 起爆药的尾端，自起爆药向外（含起爆药）的所有装药为反向装药，自起爆药向里的所有装 药为正向装药，正反向装药之比约为1：3。使整体装药近似

11、反向装药，以充分利用反向爆破 炮眼利用率高的优点。炮眼封泥长度与爆破效果关系炮眼封泥的材料、长度和填塞质量也会影响应力波的参数，从而影响岩石的破碎过程和 炸药能量的有效利用。但这种作用是有限的，在有些情况下炮眼封泥则完全不起作用。炸药爆炸对岩石的破坏主要靠两种作用，动作用和静作用。利用爆炸产生冲击波或应力 波形成的破坏称为动作用，利用爆炸气体产物的流体静压或膨胀功形成的破坏或抛掷称为静 作用。动作用产生的冲击破坏要远大于流体静压作用。岩石被破碎并被抛掷出去的基本条件 是动作用至少应等于或大于岩体的阻力（抗剪、抗压、抗拉强度）。如果炸药猛度不够，所 产生冲击能量无法破碎岩石，将迅速转变为流体静压

12、作用在炮眼壁及炮跟封泥上，很显然封 泥的强度与周围岩体相比相差甚远，将成为最薄弱的一环而被首先突破。所以在掘进过程中 经常出现“拔炮”现象，所以不应在炮眼封泥上大做文章，而应首先考虑的应该是炸药种类 和炮眼布置的问题。除了合理布置眼位外，应缩小炮眼间距，相应增大炸药的单位能量密度， 再一个就是采用高猛度炸药可以获得较高的爆破冲击能量，提高炸药爆破后所产生的爆破 力。从快速施工的要求来看，采用高猛炸药更为有利。5实例11工程概况14采上部回风巷，巷道净宽3600mm，净高3400mm，设计断面11.2m2，掘进断面11.9m2， 巷道沿3%。上坡掘进，全长165m。本区段位于C7背斜的翼部，沿施

13、工方向岩层平均57 下降。巷道将要穿过的层位自下而上为：煤5顶板泥岩（5.6-6.2m）、煤4底板铝质泥岩（1.0 1.2m ）、煤4顶板泥岩（5.0-5.4m）、粉砂岩（3.23.6m）、中细砂岩（3.64.2m）、粉细砂岩（4.65.0m）、中砂岩（3.03.4m）、粉砂岩（0.81.0m）、3煤3.6 （0.6） 6.5m、泥岩1.5m。岩石普氏系数(f=610)。其中中硬岩层厚度达10余m。2施工组织及爆破方法全迎头采用多台ZY24型气腿式凿岩机打眼，032mm中柱齿钻头、022mm中空六角钢钎， 30kw扒装机出矸。在由软岩进入硬岩层施工的初期，采用斜眼楔形掏槽，槽眼探度1.7m，炮

14、眼深度1.5m 0 27mm乳化炸药，秒延期电雷管，反向柱状装药，炮眼用塑料炮塞加黄泥封堵，封泥长度30Omm, 串并联连线，MFB-150型发爆器起爆。平均爆破效率只有58%。后期改用直眼漏斗式掏槽，采用中深孔爆破，炮眼深度2.3m，掏槽眼深度2.5m，0 27mrn 乳化炸药，秒延期电雷管，近似反向柱状装药，三只塑料炮塞封堵，串并联连线，MFB 150 型发爆器起爆。平均爆破效率达到91%。但由于乳化炸药包装质量较差，存储过程中变形较 为严重，因无现则的聚能穴而极大地影响了炸药的传爆效果，造成了爆破效率不稳定的现象。 经过调研发现水胶炸药具有猛度高、装填快速、管道效应小的特点，用于爆破中硬

15、岩层，效 果明显。特别是水胶炸药无聚能穴的包装结构非常符合职工的操作习惯。后改用水胶炸药彻 底解决了炸药传爆的问题，爆破效率也因此稳定在93%左右。6.实例21薛村矿三水平西翼皮带暗斜井地质条件薛村矿三水平西翼皮带暗斜井全长1000m，埋藏深度平均450。现经轨道暗斜井运输掘 上山，巷道顶板岩性稳定，为距大煤底板10m的细砂岩，岩石硬度f 4。巷道设计为半圆 拱形断面，净宽4. 2m，净高3. 3m，毛断面17m2，+6。上山施工，采用光面爆破锚喷挂钢筋 网支护。锚杆采用树脂锚杆，锚杆长度m，018mm螺纹钢秆体，间排距700mmX700mm，喷浆 厚度150mm。钻头直径27mm “ 一宇”

16、型小钻头，配备YTP-26型凿岩机3台，ZYP-17型耙斗装岩 机1台，1. 2t矿车运输。2爆破设计爆破参数的确定根据地区岩性特点，决定采用中深孔爆破。眼深2.2m，最大空顶距2.3m，循环进度2m， 每日两个循环，即“两掘一准”，“三八”作业制，采用正台阶掘进，台阶超前-8m，施工 工艺仍执行“三掘三喷”要求。炮眼布置详见图2。爆破枝术要求为提高中深孔直眼掏槽的爆破效果，必须合理确定掏槽眼的几何形状、装药结构等。实践证明角柱式掏槽和螺旋掏槽效果较好，三角柱式掏槽布置筒单，打眼施工方便，所用雷管 段数较少，易于实现全断面一次爆破，且我矿现场使用也较多。为提高中深孔直眼掏槽的爆破效果，必须合理

17、确定掏槽眼眼距。试验表明：直眼掏表1爆破参数表炮眼名称个数编号眼深装药量联线方式爆破顺序掏槽眼91924000. 9串联1辅助眼30103922000. 7串联2周边眼19405822000. 6串联3底眼7396522000. 7串联4合计6514480045. 4备注掏槽眼中间两个炮眼（7, 8）为空眼，分两次爆破，即底部眼后爆破（眼号为 5865, 40）图1地眼那置三祝图槽装药中心面的距离应大于压碎区直径，小于环向裂隙区的直径，这时掏槽效果最佳。通过 中国矿业大学荣际凯教授在井下实际测得的各爆破作用区的半径可知（见表2）：各爆破作 用区平均直径随岩石坚固性系数的增加和每米炮孔装药量的增

18、大而增加。合理的眼间距应近 似等于环向裂隙的直径，并与空眼直径和炮眼深度有关。因此要求每班或验收员必须按设计 要求，在打眼前，画好掏槽眼的位置，确保眼位符合设计要求。表2各爆破作用区的平均直径（mm）表岩石坚固性系数f=46f=68每米炮眼装药量g/m375480321536压碎区58.566.7575147.5环向裂隙区272.5280240294径向裂隙区583595530726.3严格按光爆要求施工，应采用不偶合装药，确保不偶合系数在2.5左右；同时要合理选 择周边眼最小抵抗线(W )与周边眼距(E)的比例关系，即：m =E / W式中m-炮眼密集系数，一般取1. 01.2；E-周边眼距

19、，一般取400600mm；W-周边眼最小抵抗线。3试验过程及结果2003年9月1日至9月20日未采用中深孔爆破，总进尺40m，而从9月21日至9月30日采用 中深孔爆破后，实进40m，施工速度提高一倍，工程质量保持精品。施工作业方式采用“三八”作业制，每小班一个循环，日循环2个，一班准备、抬底出碴。即“喷、 锚、掘”，正台阶施工。上部超前38m，掘进高度不低于2. 5m。规定拉炮出碴净头后， 先初喷3050mm混凝土封闭围岩，基本成形后，按规定全断面打齐锚杆上网，移耙岩机后， 必须复喷成巷，达到规定喷浆厚度。要求初喷必须紧跟工作面，网和锚杆紧贴初喷面，耙岩 机前锚杆网边必须外露，锚杆距头原则上

20、不超过一个排距，每15m移耙岩机一次，当班移机 后复喷成巷。工艺流程早中班:交接班一安全检查一打上部前进眼-装药放炮一安全检查一装碴净头一初喷混 凝土一打锚杆眼及挂网安装锚杆。夜班:交接班-安全检查一打下部前进眼-装药放炮一出碴净头一初喷混凝土一打锚杆 眼及挂网安装锚杆。劳动组织详见表3。表3劳动组织表工种人数打眼兼锚杆工4打眼兼装岩司机1喷浆工1推罐工2供料工2电修工1其它1合计12循环图表详见表4。表4循环图表班次工序工序时间(分)早中夜681012141618202224246交接班10安检10打掘进眼/抬底眼170掺浆配料90连续放炮30通风10出砰初喷150打锚杆120其它20备注每

21、5天移一次爬岩机，铺道一次，占用早班。施工中采取的措施每班必须由班长或验收员记录每一个循环实际进尺。并记在区内记录本上，记明当 班遇到的情况，如炮眼利用率、周边眼爆破情况等，作为分析、研究施工过程中存在问题的 依据，以便及时采取技术措施解决。加强现场技术管理。打眼工必须经过专门培训，定人、定锤、定眼，确保打眼质量， 同时，根据爆破效果，及时修改有关技术参数，确保光爆质量符合规定。严格抓光面爆破成型技术。要求每班打眼前必须先找好中腰线，画出巷道轮廓线、点好眼位，打眼工严格按光面爆破要求实施打眼，重点控制周边眼的眼距。严格抓初喷质量。拌料工要严格按规定配比拌料，拌料要均匀，量要足，初喷要及 时，要

22、严格按操作规程要求操作，并做到初喷不够厚、巷道不成型时不打锚杆、不挂网。锚杆工打设锚杆前先点出眼位，严格按设计间距打设，锚杆托盘要紧贴岩面，安装 要用力矩扳手，拉力达到64kN，凡不合格者必须进行处罚。严格挂网、联网。规定网与网之间要搭接一网格，每200mm联一道，并且耙岩机前锚 杆、网边应外露以便于检查。（6）应改进的问题循环图表表4 爆破后，巷道超挖现象比较严重，同时有一部分欠挖，巷道成型比较差。经过我们 现场调查后，决定增加周边眼数量及炮眼装药量，问题得到了解决（见图2,新炮眼布置图）。 令后应根据实际地质条件，及时调整炮眼布置图和炮眼装药量。表5爆破参数表炮眼名称个数编号眼深装药量联线

23、方式爆破顺序掏槽眼91924001. 0串联1辅助眼30103922000. 8串联1周边眼21406022000. 5串联1底眼7616722000. 8串联2合计6714480048. 1备注掏槽眼中间两个炮眼（7, 8）为空眼，分两次爆破，即底部眼后爆破（眼号为 6067, 40）图2新炮眼布置图角柱掏槽虽然布置简单，易掌握，但爆破效果有时不太好，易产生留岩埂现象，应探索螺旋式掏槽。在条件允许的情况下，应推广应用刻槽爆破技术，以获得更大的经济效益。（7）施工中应注意的问题（1）选择中深孔爆破地区必须慎重，要掌握好地质条件，并且做好“三掘三喷”工作， 尽量减少空顶时间。（2）炮眼存在炸药能

24、量利用率低问题，井且也不能控制初始裂隙的扩展方向，所以对 保留的岩体依然有相当程度的破坏。为使光面爆破能够产生更理想的效果，应探索断裂控制 爆破，即刻槽爆破。（3）确保后路运输供罐正常。由于施工速度加快与后路供罐产生矛盾，故工作面掘几 个循环后，必须将碴耙离工作面一定距离后，再打眼放炮，严重制约施工迸度，有时不得停 工而装碴，确保工作面行人畅通。（4）控制打眼质量，特别是周边眼质量。各光爆炮眼的最小抵抗线应当均一，眼间距 要等距离分布，眼口距帮应尽可能地近些，炮眼方向要稍向外偏，并在一个平面内，以防巷 道越掘越小。（5）直眼掏槽一般都是过量装药，装药长度占全眼长的70 %80 %，若装药长度

25、不够，则易发生留岩埂现象。（6）提高打眼效率。每个工作面至少有两台凿岩机打眼，并在打眼前画好炮眼轮廓线、 眼位，分区打眼。（7）必须保证供风、供电、供罐正常，一旦出现影响，很难实现正规循环作业，将严 重影响施工迸度。（8）效益分析通过9月份后10天的统计，取得了可喜成果。未执行中深孔爆破前此掘迸工作面施工进度为15m/日，9月份后10天采用中深孔爆 破后，进尺达到40m，单进大幅度地提高。用工少，效益高。同样的班组，原先每班最高进尺为0.8m/d，改用中深孔爆破后， 小班进尺能够达到2m，工效提高了一倍多。通过我们十月份统计，全月此掘进工作面比原先施工法提高进尺为90-45=45m （人员定

26、额，后路使用设备不变），按每米巷道少用工7个（以月进45m每日用工40个计算），创 经济效益：45X27X50元/m=60750元。若按年度计算，一组施工队伍可创经济效益12X60750=72.9 万元。7实例3双鸭山矿业集团双阳煤矿450左翼大巷，位于中细砂岩中，岩石硬度系数f=46,掘进 断面15.3m2。施工中，采用炮眼深度1.5m的浅眼钻爆掘进工艺，岩巷掘进水平一直徘徊在50m /月左右，造成采掘接续紧张。因此，在不大量增加投资的情况下，如何利用现有掘进机械， 通过采用中深孔爆破技术，提高掘进速度，成为岩巷施工中急需解决的技术问题。岩巷掘进采用中深孔爆破可减少辅助作业时间，提高单循环进

27、尺。但由于巷道工作面狭 小，岩石所受夹制作用较强，其技术参数特别是对于决定着循环进尺的掏槽爆破，无论是掏 槽形式和掏槽参数都与浅眼爆破不同。再者，施工中常存在惧怕爆不下来的心理，往往周边 眼装药过多，造成超挖严重，周边光爆效果不好，不仅增加了出矸量和支护村料消耗，也降 低了巷道的稳定性。因此，在岩巷中深孔爆破施工中，需要从掏槽爆破和周边爆破这两个 主要方面加以研究。1掏槽爆破参数的确定炮眼深度中深孔爆破需首先确定炮眼深度。炮眼深度主要根据岩石性质、巷道断面大小、循环作 业方式、凿岩机类型等因素来确定。其中最重要的是设备条件和循环作业时间凿岩机钻眼时，钻眼速度与钻眼深度成反比；随着炮眼深度的增加

28、，当达到一定深度后， 凿岩机的钻眼速度明显下降。现场凿岩设备为7655型气腿式凿岩机，经调查分析，采用7655 型气腿式凿岩机，钻眼速度在眼深2口左右变化不大，超过2.5m以后钻眼工效明显降低。因 此，确定炮眼深度为2m。掏槽爆破岩巷掘进影响进尺的关键因素是掏槽爆破，要提高炮眼利用率，首先应选择合理的掏槽形式 和掏槽参数。-掏槽形式在浅眼爆破时，较多地采用斜眼掏槽，但在中深孔爆破时，斜眼掏槽的应用受到了巷道 断面宽度的限制，多采用直眼掏槽。直眼掏槽形式有多种，较为常见的有菱形掏槽、角柱掏 槽、螺旋掏槽等。各种掏槽形式的共同特点，是利用数量不等的平行孔眼作为首爆装药眼的 辅助自由面和破碎岩石的膨

29、胀补偿空间。试验中采用了三角分阶分段直眼掏槽以及双空眼菱 形掏槽和单空眼四角柱掏槽，通过比较，认为三角分阶分段掏槽可增大槽腔体积，提高掏槽 深度，抛掷作用小，爆堆集中，利于装岩。-直眼掏槽炮眼布置参数掏槽爆破主要是利用炸药爆破的破裂作用，使槽腔内的岩石充分破坏。因此，掏槽眼应布置在破裂区内，即：aRK （a为槽眼间距，Rk为破裂区半径）。& =，b 槌 Pr / St W 赐式中rb -炮眼半径；St岩石抗拉强度，MPa ；入一一侧压力系数，入二口/（1-口）；u岩石泊松比；a应力波衰减指数，a=2-入；P眼壁上的初始压力，MPa。对于高阻抗坚硬的岩石，破碎区主要由爆炸应力波形成，不耦合装药时

30、：Pr 二峙2 号6式中：P0炸药密度，kg/m；D炸药爆速，m/s；Cp岩石纵波波速，m/s；rc装药半径；n 爆生气体撞击孔壁时压力增大倍数，取n=102周边光面爆破较好的光面爆破效果是保证巷道成形规整，减少周边围岩破坏的关键。岩巷掘进均应实 施周边光面爆破，要根据岩石性质和巷道断面合理地确定光爆参数。（1）周边眼装药量的确定光面爆破要求周边眼装药爆炸后，周边应留有炮眼痕迹。根据应力波作用理论，在爆破 荷载作用下，炮眼壁上产生的冲击压力不应大于处于体积应力状态下岩石的抗压强度。假定 光爆孔为不耦合分段装药，每米炮眼的装药长度为：It =np 0 D 2式中：lL炮眼装药长度，m ；Sc岩石

31、单轴抗压强度，Pa ；Kb在体积应力状态下岩石抗压强度增大系数，取 =10 ；db炮眼直径，m；dc药卷直径，mm；其它符号意义同前。每米炮眼装药量为：/兀d2qLlL P0（2）炮眼间距合理的炮眼间距应保证爆破后贯通裂隙完全形成。综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯 通裂缝形成过程中的作用，炮眼间据可按下式计算：E = 2 # + 2 &St式中 E 周边眼距；Pb 爆生气体充满炮眼时的准静压力。 TOC o 1-5 h z 4/4/P PPL9 V3P 一 PPkVb式中Pk -爆生气体膨胀过程中的临界压力，近似可取为200MPa；P 爆生气体初始平均压力（P=1 p D 2）； 8 v装药体

32、积；vb炮眼体积。（3）光爆层最小抵抗线确定周边光面爆破必须合理确定周边眼的最小抵抗，即光面层的厚度。最小抵抗线过大，光 爆层岩石将得不到适当的破碎，甚至不能使其沿炮眼底部最小抵抗线切割下来；反之，最小 抵抗过小，在反射波作用下，围岩内将产生较多、较长的裂隙，影响巷道围岩的稳定性， 甚至造成超挖。光爆层岩石的崩落类似于露天台阶爆破，可用豪柔公式来确定最小抵抗线W：式中：qb -炮眼内的装药量(qb = lb X qL )；lb -炮眼长度； -炮眼间距；c爆破系数，对于f=410的岩石，c值变化范围为0.20.5kg/m3。周边眼较合理的光爆装药结构为径向空气间隙不耦合和轴向空气垫层装药。周边

33、眼采用 反向装药，孔内装填水炮泥，孔口封堵炮泥。炸药爆炸时，水炮泥变成水雾与空气一起充当 冲击波的传播介质，由于空气柱的存在，使冲击波强度降低，减轻了装药段对围岩的破碎， 同时空气柱使爆炸产物能在整个炮孔内发生膨胀，避免挂“门帘”现象，使周边眼眼痕完整， 岩壁无大裂缝。3试验结果试验选用二号煤矿硝铰炸药，药卷直径32mm，钻眼直径42mm，经采用以上公式进行理论 计算，并通过多次爆破试验，最终确定在该巷道中深孔爆破的合理爆破参数为：掏槽方式采 用三角分阶分段直眼掏槽，浅孔深1.0m，单孔药量0.6kg，深孔深2.Zm，单孔药量1.2kg；周 边眼眼距为500mm，光爆层厚度W为600mm，周边

34、眼单位长度装药量君为0.23kg，单孔药量 0.45kg。采用15段毫秒电雷管全断面一次起爆。三角分阶分段掏槽爆破示意图见图1，周 边眼装药结构见图2,试验前后爆破效果对比见表1。图。为段孔:为能孔图1 三角兑琦分段拘措元意回 2周辿眠装至生也元箱图表1爆破试验前后爆破效果对比项目炮眼数/个循环进尺 /m炮眼利用率/%周边眼痕/%炸药消耗 /kg.m-3雷管消耗/ 个.m-3试验前631.25831.523.3试验期621.8593641.462.24结语经过现场试验，在现有设备情况下，采用中深孔爆破，可以明显地提高单循环进尺，而 且通过对周边光爆的试验研究，可以达到较高的周边眼眼痕率（64%

35、以上），周边成型规整。 但由于目前使用7655风动凿岩机的钻眼效率比较低，孔深超过2.5m时，钻速明显降低，钻 孔偏斜率加大。要进一步加大炮眼深度，提高循环进尺，应使用新型高效的凿岩机。巷道施工是由多工序组成的系统工程，爆破效率提高的同时也要求其它工序效率相应的 提高，否则难以保证成巷速度的提高。8实例4：地质条件在光面爆破中的影响及对策1引言长期以来，爆破工程人员在设计爆破方案时，往往只考虑炸药、爆破工艺、爆破参数等 对光面爆破效果的影响，很少考虑爆破对象一一岩体在爆破中的重要作用，既使考虑了岩体 的影响，也只是把岩体看作是与其他建筑材料毫无区别的孤立的岩石，忽略了爆破中爆破对 象不是孤立的

36、岩石，而是长期地质作用的地质体。由于岩体中存在有多种多样的结构面及不 同于自重的应力场，因此与岩体的性质有着本质的区别。传统的爆破设计特点是根据岩石的性质（一般把岩石看作是均质的）确定炸药单耗，再 根据炮孔直径及自由面情况确定其他爆破参数。这种设计是把完整的岩石性质来表征大范围 的岩体性质。由于岩体力学性质主要受岩体中结构面及岩体的结构特征所控制，而不是受岩 石类型所控制。但在实际井巷工程中，岩体的性质变化非常频繁，时常伴有褶曲、断层及夹 层现象出现。如果按传统的方法来设计爆破方案，往往达不到预期的光爆效果，造成单位消 耗药量大，爆破震动和空气冲击波强度大，围岩超挖和损伤大等一系列问题，给企业

37、造成不 同程度的经济损失。本文拟对光面爆破中存在的不足提出相应的对策。2根据岩体的性质，将等间距布置炮孔改为不等间距布置传统的设计方法是根据岩石的性质、炸药性质及炮孔直径等设计出炮孔间距、排距和最 小抵抗线等，然后按照这些数值在爆破体内均匀布置。由于这种方法没有考虑到岩体的力学 性质，结构面分布的不均匀以及结构面的方向性，必然造成有的地方过度粉碎，有的地方出现大块，影响机械运输，造成放二次炮，不利于安全管理。针对这种情况，在爆破工程实际中，采取不等间距布置炮孔，布孔原则主要是根据结构 面的分布状况和发育状况布孔，在结构面较密集较发育的地方，把炮孔间距加大，布置较少 炮孔。在结构面较小较不发育的

38、地方，减小炮孔距离，炮孔数量相对增加。这样总的炮孔数 量没有增加，但由于炮孔间距的调整，爆破效果可以得到较明显改善。3根据岩性条件确定单孔装药量光面爆破的实质就是利用岩石抗拉强度远远低于其抗压强度的特性，有效地组织幅员面 上的爆破应力对岩石作用而达到目的。在传统的爆破工程中，装药量的控制常根据炮孔的类型来确定同一类型的炮孔，装药量 通常是一样的。在岩巷断面上，岩性通常是不同的，因此实际装药不合理，影响光面爆破效果。为此在确定炮孔装药量时，应根据岩性不同计算其单孔装药量，可以采用如下公式来确定：(1)式中:g 一单孔装药量，kg；S 一光爆主要受控面积，mm2；R 岩石抗拉强度，N mm-2；D

39、 一不偶合影响值;8. 4Z 一每千克炸药产生的压力，Nkg-i。对于含有水平或近水平的软弱夹层的较厚岩体，在深孔爆破时采用分层装药、线性开挖方法在井下巷道工程中，经常会将巷道沿层位及岩性较为稳定的岩层走向进行布置，在岩体 中常会出现厚岩层中夹有软夹层或夹层线。这种情况若忽略夹层的存在，按常规布置炮孔进 行装药，爆破后，效果不好，大块非常多，给机械装岩带来麻烦。产生这种情况的原因是由 于软弱夹层的存在，爆轰气体过早地沿软弱层夹层逸出，不能保证足够的能量使岩体破碎， 因而产生大块。在这种情况下，应改变破岩机理，变拱形开挖爆破法为线性开挖方法，利用 岩石抗压不抗拉的特性，对岩石实施拉伸应力破坏。利

40、用软分层在掘进工作面中央开出裂缝，然后以裂缝为自由面顺序进行岩石的爆破作业。如图1,在线性开挖的爆破方式中采用110段毫秒高精度电雷管，克服传统的拱形开挖方式中由于15段电雷管致使再生自由面不能得到充分利用，爆破夹制作用大等缺点，减少围岩损伤和超挖，有利于巷道支护与使用图1线性开挖爆破示意图5根据岩性选择掏槽方式岩石破碎条件随着岩石的结构不同而发生变化。筒形掏槽时，第一个槽口有时会形成一 条窄缝，槽口能被加宽，形成一定角度，其边缘位于装药孔的中心并靠空心孔的轮廓。巷道 布置在单一稳定岩时，应根据岩石类型在选择平行空心孔掏槽时，选择合适的装药孔的间距 将会对爆破效果有大大改善。研究表明，平行空心

41、孔掏槽方式的最优孔距与岩石之间关系可用图2来作参考。图中 AG是根据施泰德（steidle）分类法。A一石膏，岩面参差不齐；B一软石灰岩；C一软沙岩;D一硬石灰岩；E一软花岗岩；F一石英石；G一硬花岗岩。图2平行空心孔掏槽祖35装药孔与空孔间距8. 6根据结构面发育状况不同，采用不同的起爆方法常规的起爆方法一般是根据自由面的方向采用逐排、波浪或V型起爆，这种起爆方法 简单易操作，但由于这种起爆方法是把整个爆区岩体看作是均质的岩体，而实际的情况并非 如此，因此爆破效果往往不能令人满意。为了改善爆破效果，可根据结构面的分布状况及发 育状况，采用相应的起爆顺序，即：对于结构面分布较密，发育状况较好的区域，先于其他 区域几十毫秒起爆。由于先起爆的区域均是较薄弱的环节，强度较弱，易于爆破，这样就有 利于创造更多的自由面，有利于改善爆破效果。8. 7根据结构面的产状不同确定最小抵抗线抛掷方向对于某些沉积岩（如石灰岩）和某些变质岩（如板岩）均有明显的层理，其产状对抛掷 方向和爆破效果均有显著的影响。当设计抛