井巷工程课程设计(9).doc

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1、 井巷工程课程设计题 目 学院名称 指导教师 班 级 学 号 学生姓名 2012年05月 1工程概况1.1任务书某矿的阶段运输巷道需穿越煌斑岩层,该岩层节理裂隙较发育,f=46,岩层受构造破碎带控制,地表水沿破碎带深入,涌水量160 m3/h,岩石自稳时间在4872h 之间。巷道要求3000t/天的通过能力,采用ZK10/550型架式电车.牵引YCC2(2)型单侧曲轨侧卸式矿车矿车运输,巷道风量50m3/s,巷道内设两条动力电缆,三条通讯及照明电缆,一条4英寸压风管和一条2英寸供水管。试对该巷道做施工设计。1.2围岩类别划分表11：岩石分类表围岩分类岩层描述巷道开掘后围岩的稳定状态岩种举例类别

2、名称稳定岩层1.完整的坚硬岩层，Rb60MPa，不易风化2.层状岩层层间胶结较好，无软弱夹层围岩稳定，长期不支护无碎块掉落现象完整的玄武岩，石英质砂岩，奥陶纪灰岩，茅口灰岩，大冶厚层灰岩稳定性较好岩层1.完整比较坚硬岩层，Rb =40-60MPa2.层状岩层，胶结较好3.坚硬块状岩层，裂隙面闭合，无泥质充填物，Rb60MPa能维持一个月以上稳定，会产生局部岩体掉落胶结好的砂岩，砾岩，大冶薄层灰岩中等稳定岩层1.完整的中硬岩层，Rb =20-40MPa2.层状岩层以坚硬岩层为主，夹有少数软岩层3.比较坚硬的块状岩层，Rb =40-60MPa围岩的稳定时间仅有几天砂岩，砂质页岩，粉砂岩，石灰岩，硬

3、质凝灰岩稳定性较差岩层1.较软的完整岩层，Rb20MPa2.中硬的层状岩3.中硬的块状岩层，Rb =20-40MP围岩很容易产生冒顶片帮页岩，泥岩，胶结不好的砂岩不稳定岩层1.易风化潮解剥落的松散岩层2.各种破碎岩层炭质页岩，花斑泥岩，软质凝灰岩，破碎的各类岩石注：1.岩层描述将岩层分为完整的，层状的，块状的和破碎的四种。完整岩层：层理和节理裂隙的间距大于1.5m；层状岩层：层与层间距小于1.5m；块状岩层：节理裂隙间距小于1.5m，大于0.3m；破碎岩层：节理裂隙间距小于0.3m。 2.当地下水影响围岩的稳定性时，就考虑适当降级。3. Rb为岩石的饱和抗压强度。由设计中数据对照此表可知,围岩

4、为第类围岩。2断面设计2.1断面选形2.1.1断面一般形状我国矿山使用的巷道断面，按其构成的轮廓可分为折边形和曲边形。前者如矩形、梯形、不规则形；后者如三心拱形、半圆拱形、切圆拱形、马蹄形、椭圆形、圆形等几种，各种断面形状的选用参照表21。表2-1 各种断面形式选用表断面形式适 用 条 件梯形适用于围岩稳定，跨度小于34m的巷道，服务年限短，小型矿山，处理大冒顶，作临时支护三心拱多用于矿山平巷，顶压小圆弧拱可用于平巷，顶压小，无侧压或侧压小于顶压半圆拱用于巷道或斜井，顶压、侧压较大，服务年限长隧道断面顶压、侧压都大，多用于隧道2.1.2断面的选形主要影响因素（1）巷道穿过围岩的性质，即与地压大

5、小、方向和特征有关（2）巷道的用途及服务年限（3）支护形式，即支架材料和支护结构以及巷道断面利用率（4）巷道的施工方法，施工的难易程度及费用等其中（1）（2）因素起主导作用，由它们决定支护形式和断面形状。根据该巷道是一条服务年限较长的主要运输巷道，所穿过的岩层是中等坚硬和中等稳定，预计巷道承受较大地压双轨运输，巷道比较宽，故选拱高为1/3 类型的三心拱形(主要是断面利用率较好)，支护材料选用浇灌混凝土。2.2断面尺寸设计2.2.1巷道净宽度的确定2.2.1.1运输设备的最大宽度的确定根据该巷道所通过的运输设备类型，参照表2-1运输设备类型设备外形尺寸轨距S0架线高度H1线路中心距F长l宽b高h

6、电机车架线式ZK10/5504500106015506001800-22001300矿车单侧曲轨侧卸式YCC2(6)365012501300600-1500查得ZK10/550型架线电机车的宽是1060毫米，高为1550毫米；YCC2（6）型单侧曲轨侧卸式矿车宽为1250毫米，高为1550毫米。两者比较，故通过巷道运输设备的宽b=1250毫米，高h=1550毫米。2.2.1.2运输设备与支架间的安全间距的确定按表24选取，若为运输机运输，不论何种支护400mm。表24运输设备到支架间隙 (mm)支架材料砖.石.混泥土及钢筋混泥土砌璇不支护木支护.预制钢筋混泥土及喷锚支护固定式矿车及小于3.5立

7、方米的侧卸式矿车200250大于或等于3.5立方米的侧卸式矿车250300300350在此，YCC2(2矿车为曲轨侧卸式2.5 矿车，应大于等于200mm，取=300mm2.2.1.3人行道宽度的确定表2-3 人行道宽度（b2）人推车电机车人车停车处的巷道两侧矿车摘挂钩处的巷道两侧14吨14吨70080080010001000在此，通过能力为3000吨/天，即万/年，由下表可知机车重量小于14吨，故=800mm表26 生产能力与机车重量、矿车容积、轨距、轨型的一般关系表运输量(万吨/年)机车重量（吨）矿车容量（m3）轨 距(mm)轨道型号（kg/m）200206.0900332.2.1.4两运

8、输设备之间的距离m的确定在双线巷道内，必须保证两列对开列车最突出部分之间的间距不小于200mm，在此取m=200mm2.2.1.5巷道净宽度的计算此处为双轨，故巷道的净宽度mm（因此设计为阶段运输巷道的设计，故无需进行弯道设计）2.2.2拱形断面巷道净高度的确定拱形断面巷道净高度指道渣面道拱顶的高度，式中，为拱高；为自道渣面算起的墙高。2.2.2.1拱高的确定因选形是高为1/3 类型的三心拱形，故=1/3 = 3800/3=1267mm2.2.2.2墙高的确定 (1) 基本参数的确定与计算这里，为自轨面起架线高度，其确定的基本要求：当采用架线式电机车运输时，电机车的导电弓子与巷道壁的距离不应小

9、于250mm；对于电机车架线高，根据安全规程，对于主要运输巷道，当电源电压小于500V时1.8m；当电源电压为500V以上时2m。 在这里，取=2000mm ； 为大圆弧半径，并且mm； 为小圆弧半径，并且mm； a为非人行道侧轨路中心线至墙的距离，并且mm； 为道渣面道轨面的高度，并且=160mm 为巷道底板到道渣面厚度，并且=190mm 为巷道底板到轨面的高度，并且=+=160+190=350mm； 为导电弓子宽度的一半，一般2=800900mm，此处取=400mm； 为压风管的直径，并且=4英寸=101.6mm取100mm； 为供水管的直径，并且=2英寸=50.8mm取50mm； 为管道

10、所占高度，并且=（此处100为托管架的高度）=100+100+50=250mm；为双轨时架线至巷道中心线的距离，并且mm(2) 按下列三种情况确定1）按电机车车架线要求确定由于 故导电弓子在小圆弧断面内，有2）、按管道架设高度要求确定 三心拱双轨运输巷道按公式 = =1125.9mm3）、按人行要求确定 按公式mm 以上三种情况的最大值为1582.7毫米取1583毫米，即=1583mm，已能满足架线、管子敷设和人行安全距离的要求。运输设备的最大高度为1550毫米，符合安全要求。最后，断面净墙高=1267+1583=2850mm，因拱形断面净墙高以10mm进位，故取2850mm。2.2.3巷道支

11、护厚度 巷道混凝土支护厚度查表2-3可得，巷道净宽度(mm) 支护厚度几岩石硬度系数 f=24 f=78混凝土混凝土块料石混凝土混凝土块料石27513650 300 300 350 250 300 30036514250 300 350 350 300 300 300取墙厚T=300毫米，拱厚=250毫米；2.2.4巷道断面工程量计算以及风速校核 表2-7 三心拱巷道断面及工程量计算公式名称计算公式名称计算公式从轨面起电机车高度h人行轨道宽度从轨面算起之墙高巷道净宽单轨双轨道渣厚度墙厚T道渣面到轨面的高度巷道掘进宽度巷道底板到轨面的高度巷道净断面积从道渣面算起之墙高巷道净周长从底板算起之墙高巷

12、道拱断面积架线高度巷道墙断面积三心拱高巷道基础断面积巷道掘进高度巷道道渣面积运输设备的宽度b巷道掘进断面积运输设备到支架之间隙计算如下：其中： 故： 风速校核：根据公式式中，为通过巷道的风流速度（m/s）； 为通过巷道的风量（）； 为巷道净断面积（）； 为巷道允许通过的风速（m/s）。因为此设计为阶段运输巷道，故最高风速=6 m/s，满足要求。2.2.5水沟设计及管缆布置 2.2.5.1巷道水沟设计一侧均应设置水沟，以排出井下涌水及其它污水。水沟应满足下述要求：A、除车场外，水沟一般设在人行道一侧，其坡度与巷道坡度相同，同常为35；B、水沟应加盖板，常用的有钢筋混凝土预制盖板。巷道的水沟在靠墙

13、一侧应留出100mm，以便铺设盖板，通常盖板面与道渣齐平；C、水沟断面形状常采用矩行、半倒梯形或倒梯形。一般开拓和准备巷道中的水沟均要支护，多用现浇或预制混凝土，回采巷道中和坚硬的岩石巷道中的水沟可不支护，水沟充满度取0.75。D、水沟中最大流速，混凝土支护时为510m/s,不支护时为34.5m/s;水沟的最小流速，一般不应小于0.5m/s。E、为简化设计，水沟的各项参数可根据通过巷道的涌水量以及支护材料、坡度等条件，按表4-1选取。表4-1 巷道水沟特征表水沟支护材料涌水量（米3/小时）水沟净尺寸水沟断面每米材料消耗量i=3i=5上宽下宽深度净掘水沟支护水沟盖板从到从到（毫米）（米2）混凝土

14、（米3）钢材（公斤）木材（米3）混凝土（米3）钢材（公斤）木材（米3）混凝土010001203102802000.0590.1320.073-0.0291.21-1011501211803302802500.0780.1610.083-0.0291.21-1512001812603503103000.0990.1920.093-0.0291.21-2013002613404003603500.1330.2380.105-0.0291.21-钢筋混凝土010001603603402000.0700.1010.0311.14-0.0291.21-1011501612303603402500.088

15、0.1220.0341.41-0.0291.21-1512002312703603403000.1050.1430.0381.48-0.0291.21-2013002714004003803500.1370.1810.0441.65-0.0291.21-水沟的坡度与巷道的坡度相同，水沟应满足的条件，取i=3，水沟断面根据涌水量160米3/小时，参照表28，选取上宽350毫米，下宽310毫米，深度300毫米；每米水沟支护材料消耗0.093米3，水沟盖板0.029米3，钢材1.21公斤。设置为倒梯形，因为此设计中要穿过一定的软岩，则水沟在这一岩层要现场浇注。2.2.5.2管缆布置按生产要求，巷道内

16、要设置管道和电缆，如压风机、排水管、供水管、动力电缆、照明和通讯电缆等。这些管缆的布置要考虑安全、架设与检修的方便。通常应满足下列要求： a 管道常设于人行道一侧，也可设在对侧。 b 巷道内如有电机车架线，管道不应沿底板铺设，以防电流腐蚀管路，并应保证管道与运输设备间距大于0.2米； c 动力和通讯电缆，不宜设于同一侧，如在同侧，则通讯电缆应位于动力电缆上方，并保证有0.3米以上的距离，以减少电磁场对通讯的干扰； d 高低压电缆布置在同侧时，要分别悬挂，保证间距大于0.1米，高压电缆之间、低压电缆之间间距不小于0.05米 ； e 电缆与管道设在同侧时，电缆应在管路上方0.3米以上位置； f 电

17、缆悬吊点间距不大于3米，电缆与运输设备之间距离不小于0.25米。 综上所述：管子布置在人行道一侧，采用管子托架架高敷设，可以减少巷道净宽。托架上设压风管，下边悬吊洒水管。 两条动力电缆设于非人行道一侧，三条通讯电缆与照明电缆设于人行道一侧，电缆全部采用挂钩形式。2.2.6绘制巷道断面图并编制工程量及材料消耗表 根据以上计算结果，按1：50比例绘制出巷道断面图，并附上工程量及材料消耗表，巷道设计的全部内容都反映在图纸上，作为施工组织设计依据。见附图（巷道断面图）3.支护方法设计掘进组织作业形式有：掘进与支护平行作业、掘进与支护依次作业、掘进与支护交叉作业。掘进方式有：独头掘进综合工作队（一人多技

18、能）、多头掘进专业工作队、相向掘进。设计的巷道是在闪斜煌斑岩和碎花岗岩脉内，且该地段受到多期多次构造作用，由于构造活动迭加切割，使矿体和围岩破碎，裂隙纵横交错，岩性不完整，围岩呈块状疏松结构，容易冒落坍塌，自稳时间4872小时，此时需要采用掘进与支护平行作业，采用锚喷支护。锚杆与其穿过的岩体形成承载加固拱，喷层的作用则在于封闭围岩，防止风化剥落，并和围岩在一起，提高岩石拱的承载能力。3.1临时支护设计3.1 .1支护参数设计与计算锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。查井巷施工与计算示例表1-6A ，标准设计600mm轨距巷道断面锚喷参数表可得： 锚杆种类 规格（mm）设计锚固力（t）使用

19、范围砂浆或胶结剂锚杆钢筋砂浆锚杆=1014 L=12002300 5.0采区主要巷道胶结剂锚杆=1016 L=12002300 5.0对于第三类岩石，拱形主要大巷巷道净宽在3000-4900mm之间的巷道，采用14钢筋砂浆锚杆。锚深为1600，间距为800，喷射混凝土的厚度为100mm。墙部仅喷射混凝土,其喷射厚度为150mm.锚杆长度按L=N(1.1+B0/10) (m) 验算 (N=1.0,中等稳固岩石) ,取 显然合适;锚杆直径,根据经验公式验算: （mm） : 所以: 取合适;锚杆间距按: (m) 验算, 即 所以: 取S=800 mm合适.故选定支护参数表如下表: 支护参数表 单位:

20、 mm喷射混凝土厚钢筋砂浆锚杆拱部墙部直径锚深间距排距1001501416008008003.1.2喷射混凝土机械选择喷射机主要分为干式和湿式两种；而其中干式混凝土机粉尘较大，回弹率高，潮喷机的作业环境和喷射效果明显比干喷机优越，潮喷机和干喷机工艺也正在推广和使用。选择HPC-V型潮式混凝土喷射机，并配以HPLG-5B转子型喷射机铲机和混凝土机械手，而且机械手的技术要求比较高，防止发生堵管现象。3.1.3喷混凝土材料配合比及施工工艺喷混凝土的材料主要有水泥，沙，石子、水和外加剂。而且其工艺过程一般由供风、供料和供水三个系统组成；但在实际施工中，还需根据工程规模、机械设备和施工条件等具体情况而适

21、当改变。选择混凝土的标号为C30；初凝时间35min，终凝时间10min左右，回弹率低，早期强度高，水泥一般用量为375400kg/m3；水泥：沙：石子为1：（2.02.5）：(2.5-2.0);水灰比为0.40.45速凝剂掺量一般为水泥用量的2.54。喷射混凝土的工艺参数主要根据喷混凝土的质量，回弹率及粉尘大小几个因素决定。（1）喷混凝土的风压：喷射混凝土是借助压缩空气来运送材料的，风压是否适当，对于减少喷射混凝土的回弹量，保证喷射混凝土的质量和降低粉尘都眼很大的影响；通常的工作风压值为0.1MPa左右。 （2）水压：要保证高压水能从水环孔眼中高速射出并形成水雾，使之拌合料湿润；一般规定，喷

22、射作业区的系统水压应该大于0.4Mpa。 （3）水 灰 比：一般为 0.40.45。（4）喷嘴与喷距： 喷枪与受喷面的角度，一般应垂直并稍微向刚喷射的部位倾斜10度左右，这样回弹量最少；根据经验，喷距一般为0.81.0米为最好。（5）一次喷射厚度：一次喷射厚度有关根据喷射效率、回弹损失、混凝土之间的凝聚力和喷层与岩面间的粘结力等因素确定；一般规定，混凝土中加了速凝剂时，一次喷射厚度，墙为710厘米，拱顶为57厘米；不加速凝剂的时候，墙为57厘米，拱顶为35厘米。 （6）喷层之间的间歇时间：一般在常温下，可在1015分钟后进行下一层喷射。 3.2 永久支护（二次衬砌） 采用料石和混凝土块作为二次

23、衬砌，形成永久支护。二次衬砌的厚度：取墙为mm，拱为mm。3.3破碎松散地层的支护设计的巷道是在闪斜煌斑岩和碎花岗岩脉内，且该地段受到多期多次构造作用，由于构造活动迭加切割，使矿体和围岩破碎，裂隙纵横交错，岩性不完整，围岩呈块状疏松结构，容易冒落坍塌，自稳时间24小时。此时支护显得尤为重要：当掘进遇到破碎带时，巷道围岩的维护便成为掘进工作中的主要矛盾，此时掘进速度应该放慢，把工作的重点放在巷道的支护上。其措施是：当巷道采用棚式支架时，应增加支架的密度，其密度应根据岩石破碎程序和地压力的大小而定，如采用料石或混凝土时，应采用短段掘砌的施工方法。（1）使用超前支护，以增加围岩的强度，提高围岩的自承

24、能力和稳定性。方法有：插板封闭法、超前锚杆加固法、压力注浆法。（2）采用及时的临时支护。支护紧跟，尽量减少围岩暴露时间。临时支护可采用喷混凝土、锚杆、钢筋网，必要时加设钢拱架的联合支护。一般在放炮后即应喷一层混凝 土。当作业面推进1520米后，进行永久性支护。若采用其他型式的临时支护时，拆除的时间不宜过早，且拆除一段，立即支护一段。3.4根据以上分析和计算绘出断面支护图4开挖设计4.1开挖方法及选择我国目前的平巷掘进方法，主要分为两大类：机械掘进法和钻爆掘进法。1）机械法包括TBM掘进开挖、盾构法、顶进法和基坑法，TBM一般用于长大隧道，盾构法一般用于松质岩层，顶进法一般用于从建筑物下软岩中通

25、过的隧道，基坑法一般用于浅眼地下硐室。目前世界上广泛采用TBM掘进机开挖。优点：掘进机械化程度高，掘进速度快，劳动强度低，节省人力；掘进平巷断面光滑整齐，不会出现超挖和欠挖，支护方便，节省支护材料；出渣无大块，便于装运，出渣与掘进同时进行，有利于快速掘进；避免了由于爆破冲击波而引起的事故，围岩受振小。缺点：刀具磨损大，成本高；设备一次性投入大；机械故障多，辅助时间长；体积大，重量大，搬运不便，适应性差。2）钻爆法在目前的巷道掘进中，光面爆破已全面推广，并成为一种标准的施工方法。优点：能减少超挖；爆后成形规整，提高巷道轮廓质量；围岩受振小，保持围岩稳定，减少支护工作量和材料消耗；能加快巷道掘进速

26、度，降低成本，保证施工安全。在地下工程的开挖中，采用光面或是预裂爆破使边坡形成比较陡峻的表面，使地下开挖巷道形成预计的断面轮廓线，避免超挖或欠挖，并能保持围岩的稳定。3）开挖方案的选择考虑到开挖方案要保证安全施工符合工程施工要求和建设工期要求，要有利于增强和维护围岩稳定性，要充分利用断面空间实行多点多面多工种平行开挖，力求快速开挖有利于推广新技术新工艺充分发挥机械设备的能力；节省材料，降低工程成本等要求。再结合本设计的工程可知选用钻爆法即光面爆破施工较好。4）巷道掘进中良好的钻眼爆破工作应该达到以下几项要求： （1）炮眼利用率要高，炸药和雷管的消耗量要低。 （2）巷道断面尺寸应符合设计要求和井

27、巷工程施工及验收规范的标准，巷道的方向与坡度均应符合设计规定。 （3）对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护。 （4）岩石块度和岩堆高度要适中，以利于提高装岩效率和钻眼与装岩工作的平行作业。4.2光面爆破设计4.2.1采用光面爆破的目的不论在何种岩质的条件下，采用光面爆破与不采用光面爆破而采用其他控制围岩轮廓爆破法相比，效果相差甚远。即使围岩岩性很差而不能留下半个孔壁，在对减轻围岩破坏、减少超挖，以及防止冒顶等方面，起作用都是不能忽略。光面爆破的壁面质量优于预裂爆破的壁面质量，可防止超挖、欠挖。4.2.2炮眼布置 掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼三类，其起爆顺

28、序为先掏槽眼，其次辅助眼，最后周边眼。影响炮眼布置的因素很多，主要有岩石性质和结构、巷道断面形状和大小以及炸药性能和装药量等。特别是井下地质条件往往变化很大，故工作面的炮眼布置不能一成不变，必须根据其体情况进行布置或调整。1）构槽眼 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的作用。因此，讨论工作面炮眼的合理布置，重要的是探讨掏槽眼的布置方法。 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，并有利于其他多数炮眼能借助于岩石的自重崩落。在掘进断面中如果存在有显著易

29、爆软弱岩层时，则应将掏槽眼布置在这些软弱层中。 目前常用的掏槽方式，按照掏槽眼的方向可分为三大类，即斜眼掏槽、直眼掏槽和混合式掏槽。（1）斜眼掏槽 斜眼掏槽在巷道掘进中是一种常见的掏槽方法，它适用于各种岩石。 斜眼掏槽主要包括有楔形掏槽和锥形掏槽，其中以楔形掏槽应用最为广泛。在中硬岩石中，一般都采用垂直楔形掏槽。掏槽眼数根据断面大小和岩石坚固程度来决定，一般是68个，两两对称地布置在巷道断面中央偏下的位置上。炮眼与工作面夹角大致在55o70 o之间，槽口宽度，一般为1.01.4m，掏槽的排距约为0.30.5m，各对槽眼应同在一个水平面上，两眼底距离为200mm左右，眼深要比一般炮眼加探200m

30、m，这样才能保证较好的爆破效果。 斜眼掏槽的特点是：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，且不利于多台凿岩机同时作业。 （2）直眼掏槽 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，且眼距较小，便于采用凿岩台车钻眼；炮眼深度不受断面限制，利于采用中、深孔爆破，爆破后的岩石块度均匀，一般都有不装药的空眼，作为爆破时的附加自由面。缺点是:凿岩工作量大，钻眼技术要求高，一般需要雷管的段数也较多。 直眼掏槽又分龟裂掏掏，桶形掏槽，螺旋形掏槽，渐近式螺旋掏槽。桶形掏槽易称角柱式掏槽，这

31、种掏槽的炮眼布置方式很多，多为对称式布置。打眼的变化没有螺旋掏槽多而易于掌握，所需雷管段数相对螺旋掏槽来说也较少；在中硬岩石中使用效果好，故采用较多。眼深在2.02.5m以下时经常采用的有三角柱掏槽、菱形掏槽和五星掏槽等。三角柱掏槽眼距L为100300mm，各装药孔一般可用一段雷管同时起爆，也可分二段或三段起爆。菱形掏槽各眼之间距离：一般在f为46的岩石中a取150mm,， b取200mm；在f为68的岩石中a取100130mm，b取170200mm；在f8的坚硬岩石中，可将中心空眼改为两个相距100mm的空眼。分两段起爆，但单空孔的也可考虑同时起爆。 综上所述可以看出，直眼掏槽的破岩是以空眼

32、作为附加自由面，利用爆破作用的破碎圈来破碎岩石。当装药眼起爆后，即对这些小空眼产生强力挤压爆破作用，致使槽腔内的岩石被破碎，而后借助爆生气体的余能将已破碎岩石从槽内抛出，达到掏槽目的。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要的碎胀补偿空间。要掌握好直眼掏槽必须注意以下几点;空眼和装药眼之间的距离，一般不宜超过爆破破碎圈的范围。当采用等直径炮眼时，该间距为炮眼直径的24倍，岩石越硬，间距越小；当采用大直径空眼时，眼距不宜超过空眼直径两倍。 增加空眼数目，能获得良好的掏槽效果，但增加了打眼工作量。一般岩石越坚硬或炮眼越深，空眼数目应适当增加，反之亦然。掏槽眼应

33、尽量布置在软弱岩层中，严格保持炮眼平行，间距相等。 为了有利于岩渣的抛出，掏槽眼一般采用反向连续装药结构。但有时在眼深超过2m时仍易发生槽内岩渣抛不出的现象。为此，可将空眼加深200500mm，在加深段装13个药卷，反向装药，并装填一段炮泥，在装药孔起爆之后随即起爆。在采用这种辅助抛掷措施时，掏槽眼宜采用正向连续装药结构。 直眼掏槽装药长度一般占炮眼长度的7080%。因此，当眼深大于3m时，要注意克服炸药传播时可能产生的间隙效应。（3）混合式掏槽法为了加强直眼掏槽的抛清力和提高炮眼的利用率，形成了以直眼掏槽为主并吸取斜服淘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75 o85o。

34、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，以发挥其抛清扩槽作用。（4）掏槽眼的选择针对岩性及地质条件的分析，通过上面对各种掏槽眼的比较，在此选择直眼掏槽中的菱形掏槽方式。2）辅助眼辅助眼又称崩落眼，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500700mm，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比值)一般为0.450.60之间。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。 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

35、计轮廓的炮眼。周边眼布置合理与否，直接影响巷道成型是否规整。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。光爆周边眼的间距与其最小抵抗线存在着一定的比例关系，即式中 K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一周边眼间距，一般取400600mm； W最小抵抗线。按照光面爆破要求，周边眼的中心都应布置在巷道设计掘进断面的轮廓线上，而眼底应稍向轮廓线外偏斜，一般不超过100150mm，这样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。 光爆周边眼的装药量必须严格控制，目前光爆周边眼的装药量通常以单位炮眼长度不包括充填炮泥段的长度)的平均装药重

36、量表示，称为装药集中度。当采用2号岩石硝铵炸药时，装药集中度可取：软岩70120g/m；中硬岩200300g/m；硬岩300250g/m。 底眼要负责控制底板标高。底眼眼口应比巷道底板高出150200mm,以利钻眼和防止灌水，但眼底应低于底板标高100200mm，以免巷道底板漂高。底眼眼距一般为500700mm,装药系数一般为0.50.7。水沟的炮眼应与其他炮眼同时钻眼与爆破。有时为了给钻眼与装岩平行作业创造条件，需采用抛渣爆破，则将底眼眼距缩小为400mm左右，眼深加深200mm左右，每个底眼增加12个药卷。4.2.3爆破参数确定1）单位炸药消耗量：单位炸药消耗量q是指爆破1m3实体岩石所需

37、要的炸药量，也就是工作面一次爆破所需的总炸药量和工作面一次爆下的实体岩石总体积V之比。即 这是一个很重要的参数，决定的正确与否，将直接影响到岩石块度、钻眼和装岩的工作量、炮眼利用率、巷道轮廓的整齐程度以及围岩的稳定性等。过高或过低的炸药消耗量，都将导致掘进工程技术经济指标的降低，影响掘进速度和掘进成本。 影响炸药消耗量的主要因素有以下几点： （1）炸药性能：对同一种岩石，采用威力大的炸药，炸药消耗量就小，反之炸药消耗量就增大。我国目前一般多采用岩石硝铵炸药。 （2）岩石的物理力学性质：一般讲，岩石坚固性系数f愈大炸药消耗量也愈大，反之则愈小，弹性变形大的岩石炸药消耗量大，而脆性岩石则较小。岩石

38、的层理、节理、裂隙的发育程度对炸药消耗量的影响也很大，对同一种岩石来说，如层理、节理、裂隙发达(在一定限度内)，炸药消耗量就会减少。 （3）自由面的大小和数目：自由面数目增多，炸药消耗量就会减少。自由面大小主要指巷道断面积的大小而言。在巷道掘进中，每爆破单位体积岩石所需克服的巷道周边阻力随断面而变化，巷道断面愈小，所需克服的周边阻力愈大，所需炸药消耗量也愈大。反之，随着巷道断面积的增大，巷道周边并不是成正比例的增大，所以爆破单位体积岩石所需克服的周边阻力则相对减少，故炸药消耗量也减少。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。

39、在实际工作中，可根据合理布置的总炮眼数，按照各类炮眼不同的爆破作用、所需的装药集中度和装药系数，合理地分配每个炮眼的装药量。最后，由各个炮眼的实际装药量统计出工作面的总装药量，再根据每循环的实际进尺，即可计算出单位实体岩石的炸药消耗量。然后，根据实际爆破效果，还要不断修改，使之更为切合实际。（4）平巷掘进时单位炸药消耗量由该巷道的工程地质条件可知，该巷道穿越岩层为风化破碎的花岗岩，节理裂隙较发育，f=46。表3-1矿山井巷单位炸药消耗量参考值（kg/m）掘进断面积 岩石普氏坚固性系数f 23 46 810 1214 1520 4 1.99 2.74 2.84 4.04 4.85 46 1.60

40、 2.24 2.38 3.23 3.89 68 1.44 2.02 2.24 2.98 3.54 810 1.29 1.90 2.02 2.67 3.14 1012 1.21 1.68 1.86 2.41 2.95 1215 1.04 1.48 1.63 2.12 2.56 1520 0.96 1.35 1.45 1.92 2.32通过查表4-1，结合实际需要，因，故选定q=1.48kg/ m3 的2号岩石硝铵炸药。2）炮眼和药包直径：炮眼直径是根据药包直径来确定的。一般的标准药卷直径为32及35mm，炮眼直径比药卷直径要大47mm，这样炮眼直径就是3642mm。在此设计中选药包直径为35mm

41、。则炮眼直径为40mm。3）炮眼深度：炮眼深度直接决定着每个循环的进尺量，也就是决定着掘进中钻眼和装岩等主要工序的工作量和完成该工序所需要的时间。所以，它是决定每班循环次数和能否实现正规循环作业的直接因素。根据我国目前掘进技术装备条件下，使用气腿式凿岩机时，炮眼深度一般为1.82.0m，采用凿岩台车时，一般为2.02.5m。影响炮眼深度的主要因素有：巷道断面尺寸和掏槽方法，岩石的物理力学性质，钻眼设备，劳动组织和循环作业方式等。确定合理炮眼深度的依据应该是：炮眼利用率比较高(一般不能低于85%90%)；钻眼和掘进速度快，巷道掘进成本低。此设计采用的是气腿式凿岩机，故取炮眼深度为2.0m，其中掏槽眼超深200mm4）掘进循环进尺的确定：巷道掘进平巷时，施工主要工序有：钻眼、装药、连线、通风、出渣和支护。辅助工序主要有：定腰线、定中线浮石、接管线等。考虑到钻眼设备、围岩稳定，对施工和掘进组织作业形成和掘进方式的影响及炮眼利用率(一般不能低于85%90%)，取每一循环进尺1.7m米。 5）炮眼数目：炮眼数目和炮眼布置是密切相关的，必须根据工作面的岩石性质，巷道断面形状和尺寸以及所用的爆破材料，对不同作用的各类炮眼，分别进行合理