巷道爆破设计与施工技术

巷道爆破设计与施工技术第1页/共63页主要内容1巷道爆破总体设计与施工2掏槽爆破设计3光面爆破设计与施工4国外巷道爆破技术新进展第2页/共63页（一）爆破参数设计1、单位炸药消耗量q（1）普氏公式式中q—单位炸药消耗量，kg/m3;f—岩石的坚固性系数；

S—断面，m2;k0—爆力修正系数，k0＝525/p，p为爆力。一、巷道爆破总体设计与施工第3页/共63页（2）定额掘进断面积／m2岩石普氏坚固性系数f2～34～68～1012～1415～20＜41.231.772.482.963.364～61.051.502.152.642.936～80.891.281.892.332.598～100.781.121.692.042.3210～120.721.011.5l1.902.1012～150.660.921.361.781.9715～200.640.901.3l1.671.85＞200.600.861.261.621.80一、巷道爆破总体设计与施工第4页/共63页（3）每循环总药量Q式中S――巷道掘进断面，m2；

l――炮眼深度,m；

η――炮眼利用率。一、巷道爆破总体设计与施工第5页/共63页药量分配原则：掏槽爆破条件最困难，分配较多；崩落限分配较少；在周边眼中，底眼分配药量最多，帮眼次之，顶眼最少。

围岩类别炮眼名称Ⅱ、ⅢⅣⅤⅥ掏槽眼辅助眼周边眼0.50.40.40.550.450.450.600.500.550.65～0.800.55～0.700.60～0.75装药系数α值一、巷道爆破总体设计与施工第6页/共63页2、炮眼直径主要考虑断面大小、炸药性能和钻眼速度来确定炮眼直径。目前我国多用35～45mm的炮眼直径。3、炮眼深度小断面平巷多为1.5～2.5m。中等断面以上台车凿岩，眼深可增至3～3.5m。

一、巷道爆破总体设计与施工第7页/共63页炮眼深度计算方法：式中lb

——炮眼深度，m；

L——施工长度，m；

t——规定完成巷道掘进任务的时间，月；

nm——每月工作日数；

nt——每日工作班数；

nc——每班循环数；

η——炮眼利用率。一、巷道爆破总体设计与施工第8页/共63页4、炮眼数目式中，N为炮眼数目，个；f为岩石坚固性系数；S为掘进断面，m2。5、炮眼利用率一般为0.85～0.95。

炮眼量岩石等级

开挖面积4~67~910~1213~1540~43软石（Ⅱ~Ⅲ）次坚石（Ⅲ~Ⅳ）坚石（Ⅳ~Ⅴ）特坚石（Ⅵ）10~1311~1612~1818~2515~1616~017~2428~3317~1918~2521~3037~4220~2423~3027~3543~6875~9080~100炮眼数量参考值

一、巷道爆破总体设计与施工第9页/共63页（二）炮眼布置1、对炮眼布置的要求（1）有较高的炮眼利用率；（2）先爆炮眼不破坏后爆炮眼；（3）爆破块度均匀，大块率少；（4）爆堆集中，飞石距离小；（5）爆后断面要求，壁面平整、围岩稳定。一、巷道爆破总体设计与施工第10页/共63页2、炮眼布置的方法和原则（1）工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”。（2）掏槽眼布置在断面中央偏下，并考虑崩落眼布置较均匀。（3）周边眼布在断面轮廓线上，相互平行，眼底在同一平面。（4）布置好周边眼和掏槽眼后，布置崩落眼。崩落眼以槽腔为自由面而层层布置，均匀分布在被爆岩体上，调整好最小抵抗线和邻近系数。一、巷道爆破总体设计与施工第11页/共63页盘江集团山脚树矿皮带斜井一、巷道爆破总体设计与施工第12页/共63页（三）装药结构连续装药间隔装药耦合装药不耦合装药正向起爆装药反向起爆装药炮孔的填塞一、巷道爆破总体设计与施工第13页/共63页（四）爆破说明书和爆破图表爆破说明书的主要内容包括：（1）爆破工程的原始资料。（2）选用的钻眼爆破器材。（3）爆破参数计算。掏槽方式和参数，光爆参数，崩落眼参数；（4）爆破网路的计算和设计；（5）爆破安全措施。一、巷道爆破总体设计与施工第14页/共63页爆破图表主要包括：炮眼布置图和装药结构图；炮眼布置参数和装药参数的表格；预期的爆破效果和经济指标。一、巷道爆破总体设计与施工第15页/共63页黄泥水炮泥炸药一、巷道爆破总体设计与施工第16页/共63页一、巷道爆破总体设计与施工第17页/共63页（五）巷道爆破施工方法1、一般方法（1）全断面一次爆破（2）台阶爆破一、巷道爆破总体设计与施工第18页/共63页2、高应力岩体爆破问题

一、巷道爆破总体设计与施工第19页/共63页高应力岩体的特点震动敏感性，触发岩爆。减震方法：减小最大一响药量；多向聚能爆破技术。一、巷道爆破总体设计与施工第20页/共63页3、大断面巷道爆破施工问题

全断面一次起爆问题减震问题双掏槽爆破技术鲁能菏泽煤电公司彭庄矿一、巷道爆破总体设计与施工第21页/共63页多向聚能装药断面示意图聚能装药爆炸后作用过程示意图1-V型锥；2-成型装置；3-炸药；4-聚能穴；5-爆轰产物4、多向聚能切割爆破新技术一、巷道爆破总体设计与施工第22页/共63页常规掏槽爆破破裂模式数值模拟一、巷道爆破总体设计与施工第23页/共63页多向聚能掏槽爆破破裂模式一、巷道爆破总体设计与施工第24页/共63页常规崩落眼爆破多向聚能崩落眼爆破一、巷道爆破总体设计与施工第25页/共63页实验验证

一、巷道爆破总体设计与施工第26页/共63页

圆柱装药爆破

多向聚能爆破一、巷道爆破总体设计与施工第27页/共63页

Experimentalresultsofblastingcraters炮孔深度（cm）残留深度（cm）漏斗可见深度（cm）底面近似半径（cm）底面积（cm2）漏斗体积（cm3）A孔2016415706.8942.5B孔201010262123.77078.8C孔20164181017.81357.1D孔20119251963.45890.3注：A、C炮孔为普通爆破，B、D炮孔为多向聚能爆破。一、巷道爆破总体设计与施工第28页/共63页

圆柱装药爆破多向聚能爆破一、巷道爆破总体设计与施工第29页/共63页

垂向（X）径向（Y）炮眼最大值（cm/s）时刻（ms）主频（Hz）最大值（mm/s）时刻（ms）主频（Hz）A眼1.58834.80416.74.36251.60178.6B眼1.151106.80208.33.56258.6092.6C眼2.30042.80277.85.05355.40156.2D眼1.32253.40250.04.331113.20125.0

Experimentalresultsofblastingvibration一、巷道爆破总体设计与施工第30页/共63页改进：第31页/共63页（一）掏槽爆破的重要意义二、掏槽爆破设计炮孔深度岩石夹制力第32页/共63页（二）掏槽方式的选择二、掏槽爆破设计1、斜眼掏槽(1)单向掏槽

1、由数个炮眼向同一方向倾斜组成。

2、适用于中硬（f＜4）以下具有层、节理或软夹层的岩层中。第33页/共63页(2)锥形掏槽

1、锥形掏槽适用于f＞8的坚韧岩石。

2、其掏槽效果较好，但钻眼困难，主要用于井筒掘进。二、掏槽爆破设计第34页/共63页（3）楔形掏槽

1、一般为2～4对对称的相向倾斜的炮眼组成。

2、适用于各种岩层，特别是中硬以上的稳定岩层。二、掏槽爆破设计第35页/共63页岩石坚固性系数f炮眼与工作面夹角(。)两排炮眼眼口距离(m)炮眼数目2～675～700.6～0.546～870～650.5～0.44～68～1065～630.4～0.35610～1263～600.35～0.30612～1660～580.30～0.20616～2058～550.206～8楔形掏槽的主要参数二、掏槽爆破设计第36页/共63页（4）扇形掏槽

1、扇形掏槽各糟眼的角度和深度不同。

2、主要适用于煤层、半煤岩或有软夹层的岩石中。二、掏槽爆破设计第37页/共63页2、直眼掏槽

（1）缝隙掏槽或龟裂掏槽二、掏槽爆破设计第38页/共63页（2）角柱状掏槽二、掏槽爆破设计第39页/共63页（3）螺旋掏槽二、掏槽爆破设计第40页/共63页（4）双螺旋构槽二、掏槽爆破设计第41页/共63页（一）光面爆破原理三、光面爆破设计与施工1、应力波叠加原理第42页/共63页2、爆生气体作用原理3、应力波与爆生气体共同作用原理三、光面爆破设计与施工第43页/共63页dc（二）光面爆破参数1、不耦合系数式中，db为炮孔直径；dc为装药直径。实践证明：K=1.5~4时，光面爆破效果最好；多用K=1.5~2.0。db三、光面爆破设计与施工第44页/共63页2、炮眼间距

1）按应力波干涉设作用于炮眼壁上的初始应力峰值为p2，则在相邻装药连线中点上产生的最大拉应力为：

令=t,则

2）按应力波和爆生气体共同作用理论

3）经验公式：R=（10~20）db三、光面爆破设计与施工第45页/共63页3）最小抵抗线

W=(1~1.25)a4）起爆时差小于0.1s。三、光面爆破设计与施工第46页/共63页光面爆破一般参考数值岩石类别炮眼间距a（cm）抵抗线W(cm)密集系数(n=a/W)装药集中度(kg/m)硬岩中硬岩软岩55～7045～6535～5060～8060～8040～600.7～1.00.7～1.00.5～0.80.30～0.350.20～0.300.07～0.12适用于炮眼深度1.0～3.5m，炮眼直径40～50mm，药卷直径20～25mm。三、光面爆破设计与施工第47页/共63页（三）光面爆破施工

1、光面爆破质量标准（1）周边眼半眼痕率不小于50％；（2）超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定；（3）岩石上应有明显的炮震裂缝。三、光面爆破设计与施工第48页/共63页2、钻眼的要求要达到钻眼的“平、直、齐、准”：（1）所有周边眼应彼此平行。（2）各炮眼均应垂直于工作面。（3）如果工作面不齐，应按实际情况调整炮眼深度及装药量，力求所有炮眼底落在同一个横断面上。（4）开眼位置要准确，偏差值不大于30mm。三、光面爆破设计与施工第49页/共63页三、光面爆破设计与施工第50页/共63页预留光爆层分次爆破全断面一次爆破3、施工方法三、光面爆破设计与施工第51页/共63页（四）提高光爆效果的方法

1、切槽爆破采用刻槽钻头钻带槽炮孔，槽深度3~7mm。三、光面爆破设计与施工第52页/共63页2、切缝药包爆破将炸药装入带对称切缝的PVC管中进行周边眼爆破。三、光面爆破设计与施工第53页/共63页3、双侧面聚能爆破双侧聚能装药断面示意图双侧聚能装药爆炸过程示意图1-V型锥；2-成型装置；3-炸药；4-聚能穴；5-爆轰产物三、光面爆破设计与施工第54页/共63页（一）起爆器材

电子雷管起爆系统系统组成

数字电子雷管编码器起爆器可实现以1ms差从1ms到8000ms全部编程，精度小于1ms。

四、国外巷道爆破技术新进展第55页/