井巷掘进爆破含工作面和炮孔布置

1、第9章井巷掘进爆破9.1平巷掘进爆破平巷掘进爆破的特点是只有一个自由面，同时炮孔深度受到限制，一般只有1.5m-3.0m。9.1.1工作面和炮孔布置平巷掘进中的炮孔，按其位置和作用的不同，分为掏槽孔、辅助 孔（崩落孔）和周边孔。周边孔又可分为顶孔、底孔和帮孔（图9-1）。平巷掘进爆破时，由于只有一个自由面，四周岩石夹制力很大， 爆破条件困难，因此，掏槽孔的布置极为重要。掏槽孔的作用就是在 工作面上首先造成一个槽腔作为第二个自由面，为其他炮孔爆破创造 有利条件。辅助孔的作用是扩大和延伸掏槽的范围。周边孔的作用是 控制平巷断面规格形状。为了提高其他炮孔的爆破效果，掏槽空应比 其他炮孔加深0.15-

2、0.25m。9.1.1.1掏槽孔的形式根据巷道断面、岩石性质和地质构造等条件，掏槽孔的排列形式 种类繁多，归纳起来有倾斜孔掏槽、平行空孔直线掏槽和混合式掏槽 三种。A倾斜孔掏槽倾斜孔掏槽的特点是掏槽孔和工作面斜交。通常分为单向单向掏 槽、锥形掏槽和楔形掏槽。（1）单向掏槽。掏槽孔排列成一行，并朝一个方向倾斜。适用 于软岩（钾盐、石膏等）或具有层理、节理、裂隙或软夹层的岩石中。 可根据自然弱面存在的情况分别采用顶部掏槽、底部掏槽或侧向掏 槽，掏槽孔倾斜角度依据岩石可爆性不同，取50 -70。与此相邻 的第二排孔也要作适当的倾斜，如图9-2所示。（2）锥形掏槽。各掏槽孔以同等角度向工作面中心轴线倾

3、斜， 孔底趋于集中，但互相不贯通，爆破后形成锥形槽（见图9-3）。掏槽 孔有关参数视岩石性质而定，施工中可参考表9-1选取。表中参数使 用于孔深在2m以内的浅孔爆破。表9-1锥形掏槽主要参数岩石坚固性系数f炮孔倾角/（）相邻炮孔间隔/m孔口间隔孔底间隔2-675-701.00-0.90.46-870-680.9-0.850.38-1068-650.85-0.80.210-1365-630.8-0.70.213-1663-600.7-0.60.1516-1860-580.6-0.50.118-2058-550.5-0.40.1（3）楔形掏槽。楔形掏槽通常由两排或两排以上的相对称的倾斜炮 孔组成，

4、爆破后形成楔形槽。前者称为单楔形掏槽（简称楔形掏槽） 后者称为双楔形（多楔形）掏槽。楔形掏槽又有垂直楔形掏槽和水平 楔形掏槽之分（见图9-4）。楔形掏槽中，每对掏槽眼间距为0.2-0.6m，孔底间距为0.1-0.2m。 掏槽孔与工作面夹角为55 -75。当岩石在中硬以上，断面大于4 血时，可采用表9-2所列的参数。当岩石更为坚硬时，宜采用双楔形掏槽。平行空孔直线掏槽与楔形掏槽（倾斜掏槽）的爆破效果比较如表9-4所示。该表数据是在断面为2.4x2.1m，长度为600m的不同岩层掘进时监测的。参数直孔掏 槽楔形掏 槽直孔与楔形掏槽 比较/%备注掘进断面/1.912.21-15.7两个直孔不含周边孔

5、总装药量不含周边孔最大炮孔深度/m1.51.50循环炮孔数/个342433.3掘进孔数/个221441.6循环装药量/kg14-168-1023.5掘进药量/kg104.258掏槽/掘进面积/%37.944-16钻孔方便和准确性高低-炮孔利用率/%756020单位炸药消耗量kg/m32.121.7616.98单位体积炮孔长度m/m38.997.9311.8破碎程度均匀不均匀-由表9-4可以看出，楔形掏槽的优点是：（1）所需炮孔数目少；（2）炸药单耗低；（3）爆破单位体积所需的炮孔长度小。（4）钻孔方便， 准确性高。而楔形掏槽的缺点正是直孔掏槽的优点。直孔掏槽在单位炸药消耗量和爆破单位体积岩石所

6、需的炮孔长 度方面都比楔形掏槽高，其主要原因是直孔掏槽槽腔的炸药单耗和炮 孔数目明显偏高。因此，直孔掏槽的爆破效率在小断面掘进工作面要 比楔形掏槽低，但在中等和大断面的掘进工作面，由于槽腔体积所占 掘进面积的比例小，爆破效率明显提高。C混合式掏槽混合式掏槽是指两种以上的掏槽方式混合使用，在遇到岩石特别 坚硬或巷道断面较大时，可以采用桶形与锥形混合掏槽。9.1.1.2辅助孔（崩落孔）和周边孔布置原则辅助孔（崩落孔）和周边孔有如下布置原则：（1）布孔均匀，既要充分利用炸药能量。又要保证岩石按设计 轮廓线崩落。其间距根据岩石性质而定，一般辅助孔取0.4-0.8m，周 边孔取0.5-1.0m，周边孔距

7、巷道轮廓线取0.1-0.2m。（2） 底孔布置较为困难，有积水时易产生盲炮，因此：1）底孔 间距一般为0.4-0.7m。抛渣爆破时，底孔采用较小间距。2）底孔孔 口应比巷道底板高出0.1-0.2m，但其孔底应低于底板0.1-0.2m。抛渣 爆破时，应将炮孔深度加深0.2m左右。3）底孔装药量介于掏槽孔 和辅助孔之间，装药高度为孔深的0.5-0.7倍，抛渣爆破时，每孔增 加1-2个药卷。工作面的炮孔布置如图9-9所示，巷道断面为3x3m，图中数字 为起爆顺序。9.1.2爆破参数确定9.1.2.1炮孔直径炮孔直径的大小直接影响钻孔速度、工作面炮孔数目、单位炸药消耗 量、爆落岩石块度以及巷道轮廓的平

8、整性。炮孔直径增加，意味着药 卷直径也增加，有利于爆炸稳定性的提高，爆速增大。但是，炮孔直 径过大，不仅钻速降低，而且因炮孔数目减少而影响药量均匀分布， 使岩石破碎质量变差。目前国内平巷掘进多采用手持式凿岩机和气腿式凿岩机钻孔，孔径有两种类型：普通型和小直径型（小直径炮孔和小直径药卷），其规格列于表9-5。类型孔径药径普通型40-4232-35小直径型34-3527小直径与普通孔径相比，因凿岩面积减少，钻速显著提高。例如， 直径42mm的钻头，钻凿面积为1385mm2，而直径32mm的钻头钻 凿面积只有804mm2,后者较前者减少了 42%。因此，在相同条件下， 小钻头钻速比大钻头钻速高。研究

9、表明，钻头每减少1.0mm，单位钻 速可提高3%-4%。采用重型凿岩机和凿岩台车钻孔时，炮孔直径为45-55mm，可 采用40-45mm直径的药卷进行深孔掘进爆破。9.1.2.2炮孔深度炮孔深度简称孔深，是指孔底到工作面的垂直距离。孔深的大小，不仅影响着掘进工序的工作量和完成各工序的时间， 而且影响爆破效果和掘进速度。它是决定每班掘进循环次数的主要因 素。为了实现快速掘进，在提高机械化程度，改善循环技术和改进工 作组织的前提下，应力求加大孔深并增加掘进循环次数。在目前我国 多采用手持式和气腿式凿岩机的条件下，采用普通型孔径（40-42mm） 时，其孔深可按表9-6选取，若采用小直径（34-35

10、mm）时，以浅孔 为宜。试验表明，孔深为1.5m时，炮孔利用率达90%以上；孔深为 1.8m时，炮孔利用率仅为80%左右。岩石坚固性系数f掘进断面12 1.6-32-32.5-3.54-61.5-22.2-2.57-201.2-1.81.5-2.29.1.2.3炮孔数目炮孔数目与掘进断面、岩石性质、炮孔直径、炮孔深度和炸药性能 等因素有关。确定炮孔数目的基本原则是在保证爆破效果的前提下， 尽可能地减少炮孔数目。通常可按下式估算：N = 3（9-1）式中N-炮孔数目，个f-岩石坚固性系数S一巷道掘进断面面积，m，式（9-1）没有考虑炸药性能、药卷直径和炮孔深度等因素对炮孔 数目的影响。9.1.2

11、.4单位炸药消耗量单位炸药消耗量的大小取决于炸药性能、岩石性质、巷道断面、炮 孔直径和炮孔深度等因素。在实际工程中，多采用经验公式和参考国 家定额标准来确定。A修正的普式公式修正的普式公式具有下列简单的形式；1 成（9-2）式中q-单位炸药消耗量，kg/m3；f-岩石坚固性系数；S-巷道掘进断面面积，mK0考虑炸药爆力的校正系数，K=52；p,p为爆力，mL。B定额与经验值在实际应用过程中，应根据国家定额或工程类比法选取单位炸药 消耗量数值，通过在工程实践中不断加以调整，确定合理的使用值。表9-7所示为岩石坚固性系数与巷道断面决定的延米巷道炸药消耗 量经验值；表9-8所示为原煤炭工业部制定的平

12、巷与平桐掘进炸药消 耗量定额值。表9-7巷道掘进延米巷道炸药消耗量经验值巷道掘进断面面积/小2岩石坚固性系数f2-45-78-1011-1447.289.2612.8015.7269.3012.2416.6220.58811.0414.8019.9224.881012.0617.2023.0028.801214.0419.3225.8032.401415.4021.4228.7036.121616.6423.3631.0439.361817.8224.3833.6642.30表9-8平巷与平桐掘进单位炸药消耗量定额值岩石坚固性系数f巷道断面面枳/小2468101215202530平巷与平酮炸药

13、消耗量定额值kg/m煤1.21.010.890.830.760.690.650.630.60.5631.911.571.391.321.211.081.051.020.970.9162.852.342.081.931.791.611.541.471.421.39104.073.393.032.822.592.332.222.141.931.85确定了单位炸药消耗量后，根据每一掘进循环爆破的岩石体积，按下式可计算出每循环所使用的总药量：Q = ；：=：；.（9-3）式中V-每循环爆破岩石体积，m3；S巷道掘进断面面积，血；L炮孔深度，m；n炮孔利用率，一般取0.8-0.95。9.1.3爆破说明书

14、与爆破图表爆破说明书是巷道施工组织设计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包括：（1）爆破工程的原始资料。包括掘进巷道的名称、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、涌水量等。（2）选用的爆破器材与钻孔机具。包括炸药、雷管的品种，凿岩机 具的型号、性能，起爆电源等。（3）爆破参数的计算选择。包括掏槽方法，炮孔直径、深度、数目，单位炸药消耗量，每个炮孔的装药量、填塞长度等。（4）爆破网络的设计和计算。（5）爆破采取的各项安全技术措施。根据爆破说明书绘出爆破图表，包括炮孔布置图、装药结构图，炮孔布置参数及装药参数表格，预期的爆破效果

15、以及经济指标。9.2立（竖）井掘进爆破在地下矿山，立（竖）井是通向地表的主要通道，是提取矿石、 岩石、升降人员，运输材料和设备以及通风、排水的咽喉。在长大隧 道的开挖工程中，为缩短工期，往往需要掘进竖井、斜井以增加工作 面，改善通风条件。在水利、水电工程中，永久船闸输水系统、抽水 蓄能电站也都需要掘进立（竖）井。所谓立（竖）井就是服务于各种工程在地层中开凿的直通地表的竖 直通道。9.2.1立（竖）井工作面炮孔布置立（竖）井一般采用圆形断面，其优点是承压性能好，通风阻力小和 便于施工。立（竖）井工作面炮孔呈同心圆布置。同心圆数目一般为 3-5圈，其中最靠近开挖中心的1-2圈为掏槽孔，最外一圈为周

16、边孔， 其余为辅助孔（崩落孔）。9.2.1.1掏槽孔的形式掏槽孔的形式最常用的有以下两种：（1）圆锥形掏槽。圆锥形掏槽与工作面的夹角（倾角）一般为70 -80，掏槽孔比其他炮孔深0.2m-0.3m。各孔底间距不得小于0.2m， 见图 9-10（a）。（2）直孔桶形掏槽。圈径通常为1.2-1.8m，孔数为4-7个。在坚 硬岩石中爆破时，为减少岩石夹制力，除选用高威力炸药和增加药量 以外，简采用二级或三级掏槽，即布置多圈掏槽，并按圈分次爆破， 相邻每圈间距0.2-0.3m左右，由里向外逐圈扩大加深，见图9-10（b）、（c）、（d）,各圈孔数分别控制在4-9个。为改善岩石破碎和抛掷效果，也可在井筒

17、中心钻凿1-3个空孔，空孔深度较其他炮孔深0.5m以上，并在孔底装入少量炸药，最后起 爆。采用圆锥形和直孔桶形掏槽时，掏槽圈直径和炮孔数目可参考表9-9选取。掏槽参数岩石坚固性系数1-34-67-910-1213-16掏槽圈直径/m圆锥形掏槽1.8-2.22.0-2.32-2.52.2-2.62.2-2.8直孔桶形掏槽1.8-2.01.6-1.81.4-1.61.3-1.51.2-1.3炮孔数目/个4-54-65-76-87-99.2.1.2辅助孔（崩落孔）和周边孔布置原则辅助孔介于掏槽孔和周边孔之间，可布置多圈，其最大圈与周边 孔距离应满足光爆层要求，以0.5-0.7m为宜。其余辅助孔的圈距

18、取 0.6-1.0m，按同心圈布置，孔距0.8-1.2m左右。周边孔布置有以下两种方式：（1）采用深孔光面爆破，将周边孔布置在井筒轮廓线上，孔距 取0.4-0.6m。为便于钻孔，炮孔略向外倾斜，孔底偏出轮廓线 0.05-0.1m。（2）采用非光面爆破时，将炮孔布置在距井帮0.15-0.3m的圆周 上，孔距为0.6-0.8m。炮孔向外倾斜，使孔底落在掘进面轮廓线上。 与深孔光面爆破相比，井帮易出现凹凸不平，岩壁破碎，稳定性差。 立井的炮孔布置如图9-11所示。9.2.2立井爆破参数确定9.2.2.1炮孔直径炮孔直径在很大程度上取决于使用的钻孔机具和炸药性能，采用 手持式凿岩机钻孔，在软岩和中硬岩中，孔径为39-46mm，孔深2m。 随着钻机机械化程度的提高，孔径和孔深都有增大的趋势。例如，采 用伞形钻架（由钻架和重型高频凿岩机组成的井筒名称掘进断面面积/皿岩石性质炮孔深度/m炮孔数目/个掏槽方式炸药种类药包直径/mm雷管凡口副井27.34石灰岩f=8-102.880锥形甘油与硝铵 炸药32毫铜山新大井29.22花岗闪长岩、大 理岩，f=4-6,8-103-3.862直孔含20%-30%TNT和2%TNT的 硝铵32毫安庆铜矿副井29.22页岩、角页岩、 细砂岩2-