井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件.ppt

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1、井巷工程,第三章凿岩爆破,井巷工程第三章凿岩爆破,凿岩爆破工作是巷道掘进的最主要工序,良好的凿岩爆破工作应该是：,爆破后所形成的巷道断面应符合设计要求和井巷工程施工及验收规范的标准，巷道的方向与坡度应符合设计规定。,对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道维护。,爆下的岩石块度应有利于提高装岩生产率，岩石堆积状况便于组织装运、便于凿岩与装岩平行作业。,爆破单位体积的岩石所需的炸药和雷管的消耗量要低，凿岩工作量要小，炮眼利用率要达到85%以上。,凿岩爆破工作是巷道掘进的最主要工序,良好的凿岩爆破工作,第三章 凿眼爆破,第一节凿眼机具,第二节 爆轰感度及工业炸药简介,第三节起爆材料与起爆方法,第四节

2、破岩原理和爆破技术,第三章 凿眼爆破第一节凿眼机具第二节 爆轰感度及,第一节凿岩机具,一、风动凿岩机,二、液压凿岩机,三、电钻,四、凿岩机钎子,五、电钻钻具,第一节凿岩机具一、风动凿岩机 二、液压凿岩机 三、电钻 四,一.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。,一.风动凿岩机 以压缩空气为动力的钻孔机具,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件,压气与油雾,压气与油雾,以液压为动力的新型凿岩机械，压力大

3、、油循环使用。,二、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，无法轴向供水，只能侧向供水排除岩粉。,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。,以液压为动力的新型凿岩机械，压力大、油循环使用。二、,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件,凿岩台车,凿岩台车,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件,与风动凿岩机相比较，液压凿岩机具有的优点：1.钻速可提高23倍；2.噪声可降低1015dB；3.

4、工作环境改善，消除了油雾水气；4.可钻较深和大直径的炮孔。,与风动凿岩机相比较，液压凿岩机具有的优点：,三、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。,三、电钻 在旋转式钻眼法破岩中，切割型钻头在轴压力P,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（单轴抗压强度c=4080MPa）岩石上钻眼、扭矩功率大于煤电钻。,煤电钻：电动机、减速器、散热风扇、开关、手柄、钻杆。,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件

5、,四、凿岩机钎子,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。,(a)组合钎子1-钎头；2-钎梢；3-钎身；4-中心水孔；5-钎肩；6-钎尾,(b)整体钎子1-钎头；2-钎杆；3-钎肩；4-钎尾,四、凿岩机钎子 两种：组合钎子和整体钎子,钎头：钎头形状,一字型、十字型和球齿钎头。,钎头：钎头形状,一字型、十字型和球齿钎头。,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

6、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，材料多为合金钢。镶嵌在钎头上的硬质合金为钨钴类合金（碳化钨粉末和钴粉末混合）。炭化钨高硬度、高耐磨性、高抗压强度，钴韧性好。,钎头结构参数指标,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件,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。,钎杆：承受活塞冲击力和回转力矩，传递到钎头,液压钻杆,风钻

7、钎杆,液压钻杆风钻钎杆,五、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。,五、电钻钻具 煤电钻: 钻具由钻头和麻花钻杆组成,第二节 爆轰感度与工业炸药简介,一、爆轰感度二、工业炸药简介,第二节 爆轰感度与工业炸药简介一、爆轰感度,一、爆轰感度,爆轰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。,一、爆轰感度 爆轰感度是指炸药对别,殉

8、爆距离的测定,殉爆距离：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百分百发生爆炸的最大距离。 殉爆安全距离：装有雷管的主动药包爆炸时，使相隔一定距离的另一同种药包百分百不能发生爆炸的最小距离。,殉爆距离的测定 殉爆距离：装有雷管的主动药包,二、 工业炸药,1、单质猛炸药 2、硝铵类炸药3、浆状炸药4、水胶炸药 5、乳化炸药,二、 工业炸药 1、单质猛炸药,1.单质猛炸药,梯恩梯（TNT）三硝基甲苯（C6H2（NO2）3CH3）， 淡黄色晶体，吸湿性小，几乎不溶于水。热安定性好，180C才分解。爆热4229KJ/kg，爆速6850m/s，爆力28500ml，猛度19.9，机械感度低

9、，主要为硝铵类炸药的敏化剂，单独使用是重要的军事炸药。,黑索金（RDX）环三次甲基三硝胺（CH2NNO2）3）白色晶体、不吸湿，不溶水，50C以下长期不分解，机械感度比较高，=1.66g/cm3，爆力520 ml，猛度16，爆速830 m/s ，一般做导爆索的药芯和雷管中的加强药。,太恩（PETN）季戊四醇四硝酸脂(C(CH2ONO2)4)，无色晶体，不溶于水，密度1.74g/cm3，爆力500 ml，猛度15，爆速840 m/s。作用同黑索今。,硝化甘油 三硝酸甘油酯,1.单质猛炸药 梯恩梯（TNT）三硝基甲苯（C6H2（,2、硝铵类炸药,以NH4NO3为主要成分的混合炸药 铵梯炸药（硝铵炸

10、药） 铵油炸药 高威力硝铵炸药,2、硝铵类炸药以NH4NO3为主要成分的混合炸药,铵梯炸药（硝铵炸药）,铵梯炸药（硝铵炸药）,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件,规格型号：岩石、煤矿炸药一般均制成直径32、35、38mm，重l00、150、200g药卷，药卷长度随直径不同而不同，有190和170mm等。 药卷一端为平顶，另一端向内凹入称为聚能穴，爆炸能量在聚能穴所指方向上比较集中，有利于传爆，在装药时应予注意。,岩石硝铵炸药有效使用期限为6个月，煤矿硝铵炸药有限使用期限为4个月。,规格型号：岩石、煤矿炸药一般均制成直径32、,铵油炸药,组成：硝酸铵与柴油的混合物。硝酸铵约95%，柴油约占5%，

11、 为改善爆轰性能，可加一些木粉、松香以提高爆轰惑度， 加一些铝粉以提高威力; 加一些表面活性剂(如十二烷基磺酸钠)以拌和均匀，使爆轰更为稳定; 加少许明矾及氯代十八烷胺以降低吸湿结块性。 煤矿许用的铵油炸药还必需加入适量的食盐以降低爆温。 应用：这类炸药因不含梯恩梯，故原料来源丰富，加工简单，使用安全，它的价格也特别低廉。因此在露天矿，金属矿、水力铁道等工程中使用较多。 特点：这类炸药的不足之处是爆炸威力较低，比较钝感，易吸湿结块，贮存期短。,铵油炸药 组成：硝酸铵与柴油的混合物。硝酸铵约95,高威力硝铵炸药,提高硝铵炸药威力的途径有以下几种： 1增大密度 增大密度可以操高爆轰压力，并在单位体

12、积内容纳更多的药量，但硝铵类炸药密度增高以后起爆感度降低，起爆能量不足时爆速与猛度反而下降，故增大密度的效果是有限的。 2加入铝粉 在炸药中掺入研磨极细的铝粉或铝镁的合金粉，它们在氧化时产生大量的热，使爆温增高，能明显提高炸药的爆力和猛度。铝粉的掺量一般在47之间。 3加入猛炸药 将520的黑索金混入含梯思梯的硝铵炸药，对提高炸药威力效果非常明显，一般可使爆速达到4000 m/s，猛度达619mm，爆力达到400500mL。 国产硝铵高威力炸药大都属于增加猛炸药这一类，称为铵梯黑炸药，也有既加黑索金又加铝粉的，称为铵梯黑铝炸药。,高威力硝铵炸药 提高硝铵炸药威力的途径有以下,3、浆状炸药,组成

13、： 氧化剂水溶液：硝酸铵、少量硝酸钠、硝酸钾 敏化剂：猛炸药，TNT；金属物质，铝粉；燃料，柴油、煤粉、硫磺； 发泡剂，亚硝酸钠，形成敏化气泡。 胶凝剂：在炸药中起增稠作用，包括胶结剂和交联剂。,3、浆状炸药 组成：,优点： 炸药密度高，具有较好的可塑性，可以装满孔底并填满炮孔；抗水性强；使用安全性好。,缺点： 感度低，一般露天矿用浆状炸药不能直接用8号雷管起爆，需用猛炸药制作的药包来起爆。,表面活性剂：十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠，控制硝酸钠晶粒发育，保持炸药塑性； 防冻剂：已二醇，提高炸药耐冻能力。,优点： 缺点：,4、水胶炸药,组成：是在原有浆状炸药基础上发展起来的含水炸药。 敏化剂

14、：甲基胺硝酸盐水溶液，这样就便氧化剂同还原剂的耦合状况大为改善，从而获得更好的爆炸性能。这类炸药的爆轰感度较高，能用雷管直接起爆。甲基胺硝酸盐的比重为1.42，氧平衡-34，比硝酸铵更易溶于水，不含水时可直接用雷管起爆。当温度95时，浓度低于86%的甲基胺硝酸盐水溶液用雷管不能起爆。人们利用这种特性，采用低于86的甲基胺硝酸盐水溶液来生产水胶炸药以保证安全。 优点： 爆炸性能如爆速和起爆感度高，可用8号雷管直接起爆； 抗水性强；可塑性好； 使用安全，且炸药密度、爆炸性能可在较大范围内进行调节，故适应性强。 缺点：价格较贵。,4、水胶炸药 组成：是在原有浆状炸药基础上发展,5、乳化炸药,组成 氧

15、化剂水溶液：硝酸铵为主，并可添加硝酸钠作辅助氧化剂。 燃料油：柴油同石蜡的混合物，并使其具有3.1Pas的粘度。 乳化剂：制造乳化炸药的关键组分，一般认为采用斯本80(失水山梨醇单油酸脂)，作乳化剂，效果较为理想。 敏化剂：化学发泡剂或多孔性物质(空心玻璃微珠，珍珠岩等)，能形成敏化气泡。特点：氧化剂水溶液与燃料油经乳化而成的油包水型乳状液是它的爆炸性基质。薄层油膜包覆在氧化剂水溶液微滴表面，既可防止内部水分蒸发，又可阻止外部水分浸入，使具有非常好的抗水性能。,5、乳化炸药 组成,分类：煤矿许用乳化炸药、岩石乳化炸药和露天乳化炸药三类。 优点：密度可调，因而适用范围广；爆炸性能好，爆速一般可达

16、40005500m/s，由于爆速与密度均较高，乳化炸药猛度比2号岩石硝铵炸药高，可达1519；可用8号雷管直接起爆；乳化炸药比浆状炸药与水胶炸药抗水性更强，生产与使用安全；不需要添加猛炸药，原料来源广。 缺点：炸药爆力却不比铵油炸药高，故在硬岩中使用的乳化炸药应加入热值较高的物质如铝粉、硫磺粉等。,分类：煤矿许用乳化炸药、岩石乳化炸药和露天乳化,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件,第三节 起爆材料及起爆方法,一、雷管二、导爆索和继爆管 三、导爆管四、爆破安全事故预防及处理,第三节 起爆材料及起爆方法 一、雷管,一、雷管,火雷管,一、雷管 火雷管,电雷管,煤矿许用瞬发电雷管、煤矿许用毫秒延期电雷

17、管,电雷管煤矿许用瞬发电雷管、煤矿许用毫秒延期电雷管,国产延期雷管的延期系列表,国产延期雷管的延期系列表,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，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

18、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。,抗杂散电流电雷管 抗杂散电流电雷管主要,二、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,二、导爆索和继

19、爆管 导爆索：导爆索是以猛炸,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 。,导爆索起爆 先由雷管爆炸引爆导爆索，再,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 。,继爆管 由消爆管和不带点火装置的毫秒延期雷管组,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,导爆索多用于露天深孔爆破和硐室大

20、爆破。近年,三、导爆管,导爆管是管内壁涂有薄层炸药的塑料软管。软管外径为3mm，内径1.5mm，炸药可采用奥克托金与铝粉的混合物或黑索金与铝粉的混合，药量为20mgm。导爆管不能直接起爆炸药，只能起传爆作用，起爆炸药仍需一个起爆雷管。 导爆管的作用原理是：当起爆枪(或导爆索、雷管)对着管腔激发时，在管腔中产生冲击波，管壁的炸药受冲击波的作用发生反应，给冲击波补充能量，从而使冲击波稳定地传播，速度达2000m/s。,三、导爆管 导爆管是管内壁涂有薄层炸药的塑料,由于导爆管外径比雷管的内径小很多，必须用卡口塞相连。联接各种段别的延期雷管。,煤矿安全规程规定，煤矿井下禁止使用导爆管放炮。,导爆管；2

21、-卡口塞；3-雷管,由于导爆管外径比雷管的内径小很多，必须用卡口,电爆网路的各种联接方式,串联： 并联：串并联电路：,电爆网路的各种联接方式串联：,FB系列发爆器,FB系列发爆器,四、爆破事故预防和处理,瞎炮 通电起爆后，工作面雷管全部或少数不爆称为瞎炮。 原因： 全部不爆多由电路断路所致，如母线断了，接头不良，或串联电路中有一发不导通等；发爆器电源不够，使各雷管电流不够；工作失误，错接、漏接、个别雷管短路；残暴，炸药原因引起不爆现象，炸药变质，使用不当； 电路故障排除： 观测法： 1/2淘汰法：将整个网路分为两部分，测一部分电阻，正常的抛开，剩下的一部分再分为两半，正常的一部分抛开，不断缩小

22、范围。,四、爆破事故预防和处理 瞎炮,处理：瞎炮处理应按煤矿安全规程进行。 由于连线不良造成的拒爆，可重新连线起爆。 在拒爆炮眼0.3m以外另打与拒爆炮眼平行的新炮眼，重新装药起爆。 严禁用镐刨或从炮眼中取出原放置的起爆药卷或从起爆药卷中拉出电雷管。不论有无残余炸药,严禁将炮眼残底继续加深；严禁用打眼的方法往外掏药；严禁用压风吹拒爆（残爆）炮眼。 处理拒爆的炮眼爆炸后，爆破工必须详细检查炸落的煤、矸点进行与处理拒爆无关的工作。,处理：瞎炮处理应按煤矿安全规程进行。,早爆 爆炸材料比预定起爆时间提前爆炸的现象，这种事故很可能造成人身伤亡。 这种事故的发生大多由于下述原因： 1器材问题 炸药雷管变

23、质，雷管外客破损，装药时，起爆药受到冲击、摩擦，雷管脚线绝缘损坏，装药时误触带电设备等都可能引起早爆。因此，质量有问题的器材应该报废，不应凑合使用。 2操作问题 如砸碰雷管，装引药时冲击挤压了雷管，加深炮窝子，瞎炮未及时处理或采用拉出雷管等危险办法进行处理，放炮器管理不严，放炮信号不明确等都可能产生早爆造成事故。 3杂散电流影响 井下杂散电流多由设备漏电、电车线漏电等引起。 化学电，硝铵类炸药溶解形成正负离子，在大地正负极的作用下向两极移动，形成电流。,早爆,第四节 破岩原理与爆破技术,一、在爆破作用下的岩石破碎机理 二、柱状装药的爆破特点三、微差爆破四、光面爆破五、掏槽工艺六、爆破器材和爆破

24、参数确定七、钻眼工作,第四节 破岩原理与爆破技术 一、在爆破作用下的岩石破碎机,自由面和最小抵抗线,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。,一、在爆破作用下的岩石破碎机理,自由面和最小抵抗线 如果将一个球形或立,爆破作用下的岩石破碎几种情况,当W1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,爆破作用下的岩石破碎几种情况 当W1很大时，自由面,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

25、）剥落的拉伸破坏（拉断区）;,当W3再小一些，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。,当W2逐渐减小，应力波在自由面处反射形成拉伸,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）； 1n3时，形成加强抛掷漏斗（d）； 0.75n1时，形成减弱抛掷漏斗（b）； n=0.75时，岩石只形成松动而不形成抛掷，叫做松动漏 斗（a）； n0.75时，爆破漏斗不能形成。,w,r,n,=,衡量爆破作用的效果：wrn=,自由面数对爆破效果的影响,如果自由面不止一个，则应力波在各个方向都能形成反射，也都能形成由自由面向药包中心的拉断破坏

26、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，实际上由于其它因素影响，只接近这个数字。 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。,自由面数对爆破效果的影响 如果自由面不止一个,二、柱状装药的爆破特点,长条装药可以看作是若干个小的集中药包，最接近眼口的几段，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

27、致呈喇叭形，眼底破坏极少，形成“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。,L,l,=,h,二、柱状装药的爆破特点 长条装药可以看作是若干,三、微差爆破,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

28、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。,三、微差爆破 利用毫秒雷管或其他设备控制放炮的,四、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。 质量标准 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于其总数的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。,四、

29、光面爆破 定义,光面爆破的机理 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，由于相邻后爆炮眼所起的导向作用，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。,光面爆破的机理,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件,施工 预留光爆层施工法：,施工,全断面一次掘进：,全断面一次掘进：,井巷工程ch3井巷凿岩爆破概要课件,五、掏槽

30、工艺,掏槽眼辅助眼周边眼炮眼布置,五、掏槽工艺掏槽眼,掏槽眼1.斜眼掏槽法 单向掏槽法 多向掏槽法2直眼掏槽法 直线掏槽 螺旋掏槽 角柱式掏槽 3混合式掏槽,掏槽眼,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。,掏槽眼 掏槽眼的作用是首先在工作面上将某一,1.斜眼掏槽法,单向掏槽法,这种方

31、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。,1.斜眼掏槽法单向掏槽法 这种方法炸药集中程,多向掏槽法,1.斜眼掏槽法(续),多向掏槽法1.斜眼掏槽法(续),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。,1.斜眼掏槽法(续),斜眼掏槽的特点是：1.斜眼掏槽法(续,2直眼掏槽法,直线掏槽,螺旋掏槽,中心空眼为大直径(d=l00120mm)的螺旋掏槽,

32、中心空眼为小直径的螺旋掏槽,2直眼掏槽法直线掏槽螺旋掏槽 中心空眼为大直径中心空眼,角柱式掏槽三角柱掏槽菱形掏槽五星掏槽,2直眼掏槽法(续),角柱式掏槽2直眼掏槽法(续),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。,2直眼掏槽法(续),缺点是： 凿岩工作量大，钻跟技术要求高，

33、一般需要雷管的段数也较多。,直眼掏槽的特点是：2直眼掏槽法(续),3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。,3混合式掏槽 为了加强直眼掏槽的抛渣力和提高炮,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0.450.60，如采用光面爆破

34、，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。,辅助眼 辅助眼又称崩落眼，既是大量崩落岩石,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0.61.0，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,W,E,K,=,周边眼 周边眼是爆落巷道周边岩石，最后,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

35、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。,周边眼(续),底眼负责控制标高。底眼眼口位置应比巷道底板高出15020,炮眼布置,除合理选择掏槽方式和爆破参数外，还需合理布置炮眼

36、，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。,炮眼布置 除合理选择掏槽方式和爆破参数外，还需合,六、爆破器材和爆破参数的确定,爆破器材的选择爆破参数的确定 (三)装药结构与起爆,六、爆破器材和爆破参数的确定

37、爆破器材的选择,爆破器材的选择,爆破器材的选择 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。,爆破器材的选择 爆破器材的选择,爆破参数的确定,1炮眼直径2炮眼深度 3炮眼数

38、目 4炸药消耗量,爆破参数的确定1炮眼直径,1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。因炮眼直径比药卷直径大10左右，所以目前的炮眼直径多采用4245。20世纪80年代后期，我国煤矿岩巷掘进中，在断面12m2的条件下应用小直径药包（25、27），炮眼直径

39、为30，采用同一规格钻锚杆眼和掘进炮眼，可提高钻眼速度，弥补了由于眼径减小而增加炮眼数目，提高了掘进速度，而且节约了支护成本，取得了良好的综合技术经济效益，这种方法称为“三 小”技术。,1炮眼直径 炮眼直径的大小对钻眼效率、全断面炮,2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来确定。确定合理的炮眼深度的依据是：炮眼利用率比较高（一般根不低于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2.23.0m;采

40、用凿岩台车配备重型凿岩机，炮眼深度在3 m以上则更为有利。 2)合理的炮眼深度必须保证较高内爆破效率，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。,2炮眼深度 影响炮眼深度的主要因素有：岩石,3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

41、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。,一个掘进循环所需总的装药量：,kg,此总的装药量按照一定的炮眼装药系数，平均装入工作面的所有炮眼中去，那么总的装药量又可写成：,kg,以上两式相等，故得总炮眼数为:,个,q单位炸药消耗量，kgm3；S一巷道掘进断面积，；L炮眼平均深度，m；炮眼利用率；N炮眼总数，个；a炮眼的平均装药系数，一般取0.50.7；m每个药卷的长度，m；P每个药卷的质量，kg。,3炮眼数目 合理的炮眼数目应当保证有较高的爆,4.炸药消耗量,炸药消耗量q是爆破1m3实体岩石所需要的炸药量，也就是工作面一次

42、爆破所需的总炸药量Q和工作面一次爆下的实体岩石总体积V之比，即,影响炸药消耗量的主要因素有以下儿点： 1）炸药性能 ; 2）岩石的物理力学性质3）自由面的大小和数目,除以上因素外，还有炮眼直径和炮眼深度等，总之，因影响因素太多，到目前为止，还没有解决精确计算炸药消耗量的问题。,通过实践，国家对各种岩石、不同掘进断面的炸药消耗量进行了统汁。表4-1所列为1981年颁发的矿山井巷工程预算定额规定的岩巷掘进炸药消耗量定额。,改用新炸药后的q值为：,kg/m3,q采用标准炸药时的炸药消耗量，kg/m3。,P所用炸药的爆力,mL。,4.炸药消耗量炸药消耗量q是爆破1m3实体岩石所需要的炸药量,4.炸药消

43、耗量（续）,4.炸药消耗量（续）,（三）、装药结构与起爆,1.掏槽眼与辅助眼的装药结构 2.周边眼装药结构 3.炮眼的填塞 4.起爆要求 5.爆破说明书及爆破图表,（三）、装药结构与起爆1.掏槽眼与辅助眼的装药结构,1掏槽眼与辅助眼的装药结构,正向连续装药 (a),反向连续装药 (b),1掏槽眼与辅助眼的装药结构正向连续装药 (a)反向连续,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,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,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

44、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

45、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。,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,4起爆要求,岩巷掘进多采用发爆器起爆，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。,4起爆要求 岩巷掘进多采用发爆器起

46、爆，网路连接多,5.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

47、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。,5.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,三表一图,5.爆破说明书及爆破图表（续）,爆破原始条件表,装药量及起爆顺序 表,预期爆破效果表,三表一图5.爆破说明书及爆破图表（续）爆破原始条件表 装药量,工作面炮眼布置图,工作面炮眼布置图,七、钻眼工作,1.测量定向工作2.凿岩机的选择3.工作面供风、供水设备 4.建立工作面钻眼岗位责任制，合理分区作业5.凿岩爆破安全技术,七

48、、钻眼工作 1.测量定向工作,1测量定向工作,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，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三点延线法 2)巷道腰线的延长方法延长腰线的方法可用倾斜仪挂在腰线上延至工作面,巷道中线的标定,巷道腰线的标定,1测量定向工作为了在工作面上正确布置炮眼位置和掌握巷道的方,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。利用矿用激光指向仪指示中线位置既准确又省时。,1测量定向工作（续）,激光指向仪标定示意图,近年来已研制生产了供井巷掘进定向用的矿用激光指向,2凿岩机的

49、选择,当采用气腿式凿岩机钻眼时，一般每台凿岩机所占面积为1.52.0，在坚硬岩石中减到1.01.5，目前在我国现场广为采用。采用凿岩台车并配以重型凿岩机钻眼，具有凿岩速度快，作业人员少，钻眼工效高，劳动强度低，钻眼质量高等优点。采用钻装机并配以重型凿岩机钻眼，除具备凿岩台车全部优点外，它本身带有装岩设备，不需花费凿岩台车与装岩机更换进出的调动时间，并实现了钻眼、装岩综合机械化，同时一机多用，提高了设备利用率，是今后的发展方向。但钻眼与装岩不能平行，结构也较复杂。,凿岩台车,2凿岩机的选择当采用气腿式凿岩机钻眼时，一凿岩台车,3工作面供风、供水设备,掘进工作面特别是多台凿岩机同时作业时，使用风、

50、水的设备较多，并且装卸、移动频繁。为了提高钻眼工作的效率和使各种工序互不影响，必须配备专用的供风、供水设备，并且予以恰当布置，下图是多台凿岩机同时作业时工作面风、水管路的布置图。特点是在工作面集中供风、供水，将分风、分水器设置在巷道两侧，这样既方便了钻眼，又不影响其它工作。,3工作面供风、供水设备 掘进工作面特别是多台,4.建立工作面钻眼岗位责任制，合理分区作业,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。同时工作的凿岩机编号并使它在各自的固定区域里进