坚硬岩石巷道中深孔爆破技术

坚硬岩石巷道中深孔爆破技术

宗琦教授

安徽理工大学第一章概述★

坚硬岩石巷道掘进特点

★浅眼爆破的特点★中深孔爆破的特点

一、坚硬岩石巷道掘进特点

在煤矿井下巷道掘进过程中，一般把坚固性系数f>8的石灰岩、中砂岩、粗砂岩以及一些如花岗岩、片麻岩等火成岩类岩石称为坚硬岩石，而较多遇到的是含石英，闪长石等坚硬成分的中砂岩、粗砂岩。如石英砂岩。

在坚硬岩石巷道中掘进爆破的显著特点是：①钻眼速度慢、钻具磨损快，有资料显示，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；②岩石爆破困难，经常出现放炮“冲炮”现象，爆破效率普遍较低，有时只能达到50%左右，更有的炮眼利用率仅有30～50％；③炸药消耗量大，炸药单耗有时达到3.0kg/m3以上，但爆破效果仍不太理想；④爆落岩石大块率高、装岩生产效率低。通常坚硬岩石巷道掘进循环时间较长，严重影响掘进施工进度。为克服硬岩石的高阻抗，提高炮眼利用率，改善破碎效率，增大循环进尺，通常是增加炮眼数目，加大炮眼装药量等。但炮眼数目增加势必又增大了打眼的工作量和作业时间，使得本已困难的打眼变得更难。过大装药量有时也只能造成炮眼前段岩石破碎和大量抛掷，不能从根本上解决炮眼利用率低的问题。二、坚硬岩石巷道掘进浅眼爆破的特点目前，在采用普通气腿式凿岩机钻眼的施工条件下，浅眼爆破较为多用，一般炮眼深度1.6m～1.8m，循环进尺1.4m～1.5m，有的爆破效率较差时仅1.0m左右。优点：

在普通中硬（f=6左右）岩石中掘进爆破，浅眼循环通常都能获得较高的炮眼利用率，且易保证一班一个作业循环，即实现正规循环。缺点：①循环转换过程中工艺重复多，相对增加了辅助作业时间，如放炮通风时间、排矸次数及排矸时间、工作面清理及各工序准备时间等。②材料消耗量大，成本高，工效低等，而且增加了工人的劳动强度。③班内一个循环，工时利用率又低，若组织班内两个甚至更多循环，难度较大。④单进水平仍很难进一步提高。三、巷道掘进中深孔爆破的特点

岩巷掘进中深孔掘进爆破技术可减少辅助作业时间，提高单循环进尺，能大量节省爆破器材和钎具消耗，从而加快巷道掘进速度和获得较大的经济效应。因而被认为是加快掘进速度最为有效的技术手段之一，也是目前岩巷掘进爆破的发展方向，特别是大型钻眼台车配备重型凿岩机具的使用，中深孔乃至深孔爆破更是显现出其不可替代的优越性。第二章

坚硬岩石巷道中深孔爆破参数理论分析2.1炮眼直径和装药直径2.2炮眼深度2.3炮眼数目2.4掏槽爆破2.5周边光面控制爆破结合实践，重点从理论上对坚硬岩石巷道中深孔光面爆破技术进行分析。探讨包括炮眼深度、炮眼数目、炮眼直径、炮眼布置、掏槽形式和掏槽参数、光面爆破参数、崩落爆破参数、底眼爆破参数、装药结构、起爆顺序起爆延迟时间等技术参数的合理设计取值，以及钻眼机具和爆破材料的合理选用等。炮眼直径大小直接影响到钻眼速度、全断面炮眼数目、炸药单耗、岩石破碎块度好巷道掘进爆破效率等。炮眼直径较大时，对应可采用较大直径的药卷，炸药的爆速好爆轰稳定性较高，爆炸能量相对集中，利于岩石的爆破破碎，特别对于坚硬岩石，较大的装药直径能增强岩石的爆破破碎作用，提高爆破效率，同时增大炮眼直径，还可以减少工作面炮眼数目。但较大的炮眼直径增加了打眼的难度，与小直径炮眼相比，其钻眼速度明显降低。2.1炮眼直径和装药直径φ32mm钎头和φ40mm钎头钻眼速度比较钎头类型φ32mm钎头φ40mm钎头提高量m/min钻眼速度m/min早中晚平均早中晚平均0.0940.3210.3010.3080.3100.2180.2130.2180.216岩石条件：火成岩f=10~12采用φ32mm小钎头钻眼时有较高的钻眼速度，实测的平均钻眼速度为0.310m/min，而采用φ40mm大钎头钻眼时，钻眼速度相对较低，实测的平均钻眼速度为0.216m/min。前者较后者提高了0.094m/min，即平均每钻凿一个2.0m的炮眼要节省时间1.88分钟。

◆炮眼直径和装药直径的选择

可根据巷道岩石的实际情况选用炮眼直径和装药直径。例如，掏槽眼可采用较大直径的炮眼和药卷（φ40mm钎头，φ35mm药卷），以增强掏槽眼爆破的能力，加大槽腔内岩石的破碎和抛掷，提高掏槽效率。而对于其他炮眼，则可采用较小直径的炮眼和装药（φ32mm钎头，φ27~29mm药卷），以提高钻眼速度。

2.2炮眼深度

◆定义：炮眼深度是指眼底到工作面的垂直距离，而沿炮眼方向的实际深度叫炮眼长度，例如斜眼掏槽中的掏槽眼。

炮眼深度是巷道掘进爆破中最基本的技术参数，影响炮眼深度的因素主要有：煤岩性质、钻眼机械、循环作业方式、炸药威力等、要求的任务等，在选择炮眼深度时应综合考虑。

其中，重点是钻眼机械和循环作业方式2.2.1炮眼深度要和施工条件相适应合理的炮眼深度应与钻眼机械相适应，即合理的炮眼深度要保证钻眼时有较高的钻眼速度。普通气腿式凿岩机（YT-24，YT-27或YT-28等）一般不超过2.5~2.8m，若采用大型凿岩设备时（凿岩台车配重型凿岩机）时，眼深可达2.5~3.5m；

注意：小断面巷道眼宜浅，大断面眼应深。我们曾在淮北矿区岱河煤矿进行坚硬岩石巷道掘进平均钻眼速度实测。具体分别对三个作业班、两种型式凿岩机、粗砂岩测试自开钻钻眼记起至提钻止的纯钻进时间。从以上实测结果看，在个人操作水平相当的情况下，较重型的YT-29型凿岩机有较高的钻眼速度，平均为0.52m/min，老式7655型凿岩机的钻眼速度平均0.39m/min，前者较后者提高了0.13m/min。实测时发现钻眼深度较浅时钻眼速度较高，钻眼深度较深时钻眼速度较低，特别是超过2.0m时明显降低。由此也验证了普通气腿式凿岩机钻眼深度不宜超过2.5m。

我们还在淮南新集刘庄煤矿对采用的凿岩台车钻眼速度进行了实测，结果是在f=8~10坚硬岩石中钻眼，钻眼深度小于2.5m时，钻眼速度可达1.2～1.5m/min，是普通气腿试凿岩机的2～3倍甚至更多，同时可不换钎子一次推进行程3.0m~4.0m，对巷道掘进中深孔乃至深孔爆破是非常有利的。2.2.1炮眼深度要和循环作业方式相适应合理的炮眼深度应与所采用的循环作业方式相适应，即合理的炮眼深度要保证当班完成整循环，实现正规循环作业。这样，当班工作任务明确，便于组织和管理，同时配合锚喷支护，在合理的炮眼深度内，力求最高掘进工效。

注意：切不可执意为中深孔爆破而加深炮眼，由此增加了钻眼时间，不能保证正规循环作业，反而会降低掘进速度。

除此以外，在确定炮眼深度时，还需考虑任务要求、巷道断面的大小、岩石的坚硬程度、所用炸药的爆炸威力等。巷道断面小、岩石的坚固性高、炮眼底部岩石夹制作用强，掏槽难度大；装药直径大、爆炸威力高，而能获得较高的掏槽效果。总之，要在综合考虑钻眼机械，作业方式，确定合理的循环作业时间，保证较高的钻眼速度好正规循环率，尽可能增加炮眼深度。2.3炮眼数目1）影响：炮眼数目多少直接影响着凿岩工作量和爆破效果。眼数过少，大块增多，轮廓不平；眼数过多，将增加凿岩工作量。2）确定原则：在保证爆破效果的前提下，尽可能减少。3）确定方法：实践中通常根据巷道断面和岩石条件，以及各类炮眼的爆破要求，以合理的炮眼间距和抵抗线布置炮眼。而后得出炮眼数目。2.4掏槽爆破

★定义：

为了创造第二个自由面，可以在掘进工作面的某一适当位置布置少量炮眼，爆破时首先起爆，在工作面形成一个槽口状空腔（通常称槽腔），使周围其他炮眼（崩落眼和周边眼）均以此为自由面，向空腔方向爆破，以获得较好的爆破效果，此种技术就叫掏槽爆破。这些炮眼就称为掏槽眼。而后得出炮眼数目。巷

道

断

面

炮

眼

布

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图巷

道

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图★特点和要求：

掏槽爆破是影响循环进尺的关键，在坚硬岩石中掘进巷道，掏槽爆破显得更为重要。为了提高其他炮眼的爆破效果，掏槽眼应比其它炮眼加深150~200mm，坚硬岩石中还应增加到300mm，掏槽眼的装药量较其他炮眼增加15%~30%。★形式：

掏槽形式有倾斜眼掏槽和直眼掏槽两大类，此外还有两者结合的混合式掏槽。垂直楔形掏槽是最常采用的斜眼掏槽方式，它可以充分利用工作面这一唯一的自由面，使用较少的炮眼消耗和炸药消耗，却能够获得较大的掏槽面积和槽腔体积。垂直楔形掏槽斜眼掏槽的优缺点●优点：1）适用于各种岩石并能获得较好的掏槽效果；2）所需掏槽眼数较少，炸药单耗较低，但掏槽体积大，易将岩石抛出，有利于其它炮眼的爆破;3）掏槽眼位置和倾角精度对掏槽效果影响较小。斜眼掏槽的优缺点●缺点：

1）掏槽眼深度受到巷道断面限制，因而影响到每个掘进循环的进尺（巷道断面较大，影响小，但小断面巷道影响较大，无法进行中深孔、深孔爆破）；2）岩石抛掷距离远，岩堆分散，影响装岩效率；3）钻眼方向难以掌握。★形式：直眼掏槽的形式有多种，较为常见的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等多种。各种掏槽形式的共同特点是利用数量不等的平行空眼作为首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的膨胀补偿空间。目前较为有效的中深孔爆破直眼掏槽方式是菱形直眼掏槽。直眼角柱形掏槽大直径空眼角柱形掏槽螺旋形掏槽图中数字表示起爆顺序★形式：超过2.5m深的炮眼，更为有效的是阶段直眼掏槽和孔内分段直眼掏槽。前者是将掏槽眼深度分成若干段（多为两段），不同掏槽眼的眼底位于不同的平面上，按由浅入深的顺序分阶段进行掏槽。后者则是在掏槽装药炮眼内实施上下两分段，分段装药间以一定长度的炮泥相隔，由外向内顺序起爆（如图所示）。两种直眼掏槽方式的掏槽机理是一样的，前分段掏槽（或前分段装药）爆破后，在应力波和爆轰气体的综合作用下，槽腔内岩石被破碎并向工作面方向推移，形成漏斗形槽腔，为后分段掏槽（或下分段装药）创造了一个新自由面，并由此减小了深部岩石所受的夹制作用，同时还造成下分段岩石中的残余应力和大量的爆生裂隙以增强岩石的破碎。分段间装药微差起爆，也改善了炸药爆炸能量与岩石破碎的匹配关系，使更多的能量用于岩石破裂破碎和更少的能量用于碎块的抛掷。研究结果表明这两种掏槽方式可增大槽腔体积，提高掏槽深度。直眼掏槽优缺点◆

优点：1）眼深不受巷道断面限制，可进行中深孔和深孔炮眼的爆破。2）掏槽体积里外大小较一致，因而相邻炮眼的最小抵抗线里外也较一致，使爆落的矿岩块度均匀，不会抛掷太远，爆堆集中在工作面附近，有利于装岩。3）炮眼垂直工作面，利于多台凿岩机平行作业直眼掏槽的优缺点◆缺点：1）掏槽眼数较多，掏槽体积小，装药眼和空眼的间距不能太大且需相互平行。2）钻眼误差对掏槽效果影响较大，要求要有较高的钻眼技术。直眼掏槽中空眼的作用1）是爆破辅助自由面，改善岩石破碎效果。2）作为爆后岩石破碎的膨胀空间。3）导向裂隙。因此：空眼越多、空眼直径越大，对直眼掏槽爆破越有利。

注意：直眼掏槽一般都是过量装药，装药长度占全眼长的60%～80%。

对于坚固性较高（f>8~10）的坚硬岩石中深孔爆破，可采用直眼掏槽，而当巷道断面较大时，还可采用楔形斜眼掏槽、直眼和斜眼复合式掏槽（线形和垂直楔形、菱形和垂直楔形复合）、双楔形掏槽等混合掏槽方式。

直眼掏槽

内直眼外斜眼（楔形）复合掏槽

内直眼外斜眼（楔形）复合掏槽

混合掏槽

混合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，可以采用如图的复式楔形掏槽或桶形与锥形混合掏槽。双楔形复合掏槽

双楔形复合掏槽

下山炮眼布置图三层楔形掏槽眼示意图H0、h1、h2均为炮孔底至自由面的垂直线；R0掘进工作面（自由面）；R1、R2分别为每层掏槽孔底深度（距自由面）。自由面四层楔形掏槽眼示意图（图中0~12表示起爆顺序）自由面掘进进尺孔底位置（1）掏槽形式越简单越好。巷道断面较大时可采用楔形掏槽；而直眼掏槽中菱形掏槽、三角柱和四角柱掏槽等虽然在理论上不及螺旋掏槽，但其结构简单，易掌握，且只用1～2段雷管。（2）掏槽形式要能保证获得较大的槽腔表面积和较高的炮眼利用率。这样才能为后爆炮眼创造更为充分的自由面。楔形斜眼掏槽具有此优点。（3）直眼掏槽时，先爆炮眼应有较多的空眼辅助自由面。空眼越多、空眼直径越大，对掏槽效果越有利，既能提供更多的辅助自由面，又能为破碎岩石提供更多的补偿空间。（4）因煤矿井下对使用雷管总的延迟时间强限制的情况下（总的延迟时间不超过130ms），可用雷管只有5段。因此，掏槽爆破不能占用较多的雷管段别。坚硬岩石巷道掘进采用的掏槽方式应考虑如下原则：推荐掏槽方式较大断面巷道施工，楔形掏槽可获得较大掏槽体积，应优先采用，为增加槽眼底部的炸药集中度、增强槽腔中岩石的爆破作用和破碎效果、加强底部岩石破碎、提高掏槽效率和避免形成岩石大块，楔形掏槽中布置2～3个直眼（与其他掏槽眼同深为好，同样装药，同段雷管起爆），即构成楔形斜眼和中心直眼复合的混合掏槽方式。2.5光面爆破参数

1、不耦合系数Kd2、炮孔间距E3、最小抵抗线W和炮眼密集系数m4、装药集中度（线装药密度）qL5、起爆时差不耦合系数Kd不耦合系数Kd：指炮孔直径和药卷直径之比不耦合系数选取的原则：合理的不耦合系数应使炮孔压力低于岩石抗压强度而高于抗拉强度。实践证明，Kd＝2~5时，光面效果较好炮孔间距E

合理的炮眼间距应使爆后炮眼连心线上形成贯通裂缝——光面爆破断裂面一般经验数值为炮孔直径的10~25倍，即

E=(10~15)d实际在断面较小的岩石巷道掘进中，炮眼间距应取较小值可取：E=(8~12)d在松散岩石中应取较小值，整体性好的岩石中适当增大炮眼间距。拱基位置取较小值，拱顶位置可取较大值。目前，E=300～400mm最小抵抗线

W和炮眼密集系数m最小抵抗线W指光面层厚度即周边孔到邻近一圈崩落眼间的距离。炮眼密集系数m是周边炮眼间距和最小抵抗线的比值，即：m＝E/W。经验表明：最小抵抗线应大于或等于炮眼间距：即：W≥E。经验表明：光面爆破炮眼密集系数取m＝0.7~1.0即：W＝E/m＝（1.0~1.35）E。软岩取大值，硬岩取小值。目前，现场夺取W＝500～600mm装药集中度（线装药密度）

qL装药集中度（或线装药密度）是指单位长度炮孔中的装药量（g/m，kg/m）。为了控制裂隙的发育以保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮孔联心线破裂的前提下，应尽可能少装药量。经验取值：软岩（f<4）可取：qL＝70~120g/m中硬岩（f=4～8）可取：qL＝120~200g/m，硬岩（f>8）可取：qL＝200~300g/m。周边眼装药起爆时差

实验室爆破试验研究结果表明，齐发起爆的裂隙表面最平整，微差延期起爆次之，秒差起爆最差。齐发起爆时，炮孔间贯通裂隙较长，抑制了其他方向裂隙的发育，有利于减少炮孔周围的裂隙的产生，可形成平整的壁面。所以，在实施光面爆破时，间隔时间愈短，壁面平整的效果愈有保证。应尽可能减小周边孔间的起爆时差。☆因此，要求周边眼应采用同段毫秒雷管同时起爆。八达岭高速公路

山羊洼二号巷道光面爆破底眼爆破

如果底眼向下倾斜角度不够，或装药不足等，爆破后往往会造成底板欠挖，出现“底坎”。处理方法：为避免欠挖、消除底坎，要适当减小底眼的间距（根据岩石情况而定，一般为0.5~0.6m），并使钻眼方向朝底板下方有一定的倾斜角度。在软岩中倾角可小些，在硬岩中倾角要大些，眼底低于底板标高150~200mm。此外，底眼较其它周边眼要增加药量。通常底眼的最小抵抗线和炮眼间距可与崩落眼相近。巷道周边眼崩落眼掏槽眼0.1m0.1m底眼炮眼布置纵断面图0.10~0.15m2.6装药结构装药结构是指炸药在炮眼内的装填方式。

（1）连续与间隔装药：连续装药——炸药在炮眼内连续装填，没有间隔。间隔装药——炸药在炮眼内分段装填，之间用炮泥、沙子、木垫、水或空气等介质隔开。前者操作简单，单发雷管引爆，但药量集中，爆炸能量分布不均。后者可克服此缺点，试验和工程实践表明：在较深炮眼中采用间隔装药可使炸药在炮眼全长分布更均匀，岩石爆破破碎块度均匀，大块率低。★空气间隔装药：间隔中的空气起到缓冲作用，使作用在炮眼壁上的冲击压力峰值降低。从而减少对周边围岩的冲击压缩作用，于周边眼光面爆破非常有利。延长了爆生气体在膨胀作用时间和增加了应力波的作用时间。原因是：1）由于降低了冲击作用，相应地增大了应力波的能量2）装药间空气柱中形成空气冲击波，相向传播，发生碰撞，压力升高，同时在眼壁的反射以及空气冲击波在炮眼内的往返传播、碰撞，增加了压力作用时间，因而，提高了爆炸能量的有效利用率。径向空气间隙装药结构原理同上。

（2）耦合与不耦合装药：耦合装药——装药直径与炮眼直径相同。不耦合装药——装药直径小于炮眼直径，用不耦合系数表示不耦合程度（炮眼直径与装药直径的比值）。多用空气不耦合或水不耦合装药。光面爆破常用。前者爆轰波直接作用与眼壁，激起岩石中的冲击波，造成粉碎区，消耗大量能量。后者可克服此缺点，其原理类似于间隔装药，降低眼壁冲击压力，减少或消除了粉碎区。延长爆生气体在炮眼内存在时间和增加应力波的作用时间。提高了爆炸能量的有效利用率。（3）正向与反向装药（或正向与反向起爆）：正向装药——起爆药包在眼口，爆轰向眼底传播。反向装药——起爆药包在眼底，爆轰向眼口传播。后者优于前者：爆轰波、眼底起爆在岩石中形成的应力波以及破碎岩石的运动方向都是朝向眼口，利于岩石的破碎和运动（尤其是坚硬岩石，应力波超前爆轰波传播，能加强炮眼上部岩石的破碎）。同时，反向起爆也延长了爆生气体在炮眼内存在时间，加强了加应力波的作用。提高了爆炸能量的有效利用。在坚硬岩石中、中深孔爆破时、特别是掏槽爆破炮眼反向装药更为有利。装药结构——炮眼填塞

炮泥的作用：1）保证炸药充分反应，使之放出最大热量和减少有毒气体生成量。2）延长爆生气体在炮眼内的存在时间，降低爆生气体逸出自由面的温度和压力，使炮眼内保持较高的爆轰压力和较长的作用时间，增强岩石的破碎作用。3）阻止炽热的固体颗粒从炮眼中飞出，保证煤矿井下爆破安全。炮眼填塞（续）炮泥长度：生产中炮泥长度随炮眼长度而变，一般为装药长度的0.3~0.5倍。当炮眼直径在30～40变化时，炮泥长度500～600mm。还需注意，炮泥长度应大于该炮眼装药最小抵抗线此外，眼口炮泥填塞要实，并有一定强度，以增大其与眼壁的摩擦。炮泥材料：粘土、砂子以及两者的混合物，煤矿井下还增加了水炮泥（水炮泥可以吸收部分热量，降低喷出气体的温度，有利于安全），可燃性材料不能作炮泥。

周边眼装药结构图炮泥炮泥炮泥炸药雷管水炮泥

掏槽眼装药结构图炮泥炮泥炮泥炸药雷管水炮泥

底眼、崩落眼装药结构图炮泥炮泥炮泥炸药雷管水炮泥2.7炮眼布置

巷道（巷道）内布置炮眼时，必须保证获得良好的爆破效果，并考虑钻眼的效率。在开挖面上除出现土石互层、围岩类别不同、节理异常等特殊情况外，应按实际需要布置炮眼，一般应按下述原则和方法布置炮眼：

1）先布置掏槽眼，其次是周边眼，最后是根据巷道断面大小均匀布置崩落眼。2）掏槽眼一般布置在巷道（巷道）面中央偏下部位，有软弱夹层时优选软弱层。其深度应比其它眼深200mm～300cm。

3）周边眼应严格按照光明爆破要求布置。各炮眼相互平行，深度一致。断面拐角处及拱形断面的拱基位置应布置炮眼。为满足机械钻眼需要和减少超欠挖，周边眼钻眼应考虑0.03～0.05的外插斜率。眼口一般布置在巷道或巷道断面设计轮廓线上，钻眼稍向外偏斜，眼底落在设计轮廓线外50～100mm，即使前后两茬炮眼有一定的衔接锯齿台阶高度。4）辅助眼应均匀地布置在掏槽眼与周边眼之间，钻眼方向垂直于工作面。同时，应根据巷道断面和岩石条件调整好最小抵抗线W和炮眼密集系数m（m=E/W，E为炮眼间距）通常取W＝0.6～0.8m，炮m＝0.8～1.0。5）底眼开眼可高出巷道底板100～150mm，适当下扎，眼底可落在巷道底板外150～200mm。对于下山或斜巷施工，要注意斜巷的倾斜角度，下山施工时，底眼应布置两排，上面的一排类似于崩落眼布置，下一排大倾角下扎。

注意：为爆出平整的工作面，除掏槽和底眼外，所有眼眼底应落在同一平面上。底眼深度一般与掏槽眼相同。下山炮眼布置图

巷道工作面面的炮眼，在遵守上述原则的基础上，可以有以下几种布置方式：1）直线形布眼：将炮眼按垂直方向或水平方向，围绕掏槽开口呈直线形逐层排列（巷道下部），这种布眼方式，形式简单且易掌握，同排炮眼的最小抵抗线一致，间距一致，前排眼为后排眼创造临空面，爆破效果较好。2）弧形布眼：这种布眼是围绕着掏槽部位，里向外，将炮眼逐层弧形布置（拱部巷道）。

3）混合形布眼：顺着拱部轮廓线，逐圈布置炮眼成弧形，而下部布置成直线形，以构成混合型布置，这是目前直墙拱形巷道最常采用的布眼方式。4）圆形布孔：当开挖面为圆形时，炮孔围绕断面中心逐层布置成圆形。这种布孔方式，多用在圆形巷道、泄水洞以及引水洞等的开挖爆破中。

2.8起爆顺序全断面一次爆破的起爆顺序为：掏槽眼——辅助掏槽眼——崩落眼（多圈崩落眼时按有内向外顺序）——周边眼（通常：帮眼——顶眼——底眼）（顺序起爆充分利用自由面）2.9关于段间延迟时间的思考目前，我国煤矿井下岩巷掘进仍是以钻眼爆法为主，使用总延期时间不超过130ms的毫秒电雷管，段间延迟时间25ms，已有的研究和大量生产实践证明，此延迟时间短，不利于岩巷掘进微差爆破的应用，特别是一、二段雷管间延迟间隔时间短，掏槽爆破后槽腔内岩石没能得到充分破碎并抛出槽腔，形成槽子，紧跟的二段辅助眼就已起爆，新自由面未形成，可利用性差，造成爆破效率低，循环进尺小，并易引起爆破抛掷（量大且抛掷距离远），严重影响爆破效果和爆破安全。非常不利于目前极力提倡的大断面中深孔乃至深孔爆破。

（1）简单总结和分析了微差爆破技术的作用原理，并据此简绍了目前国内外微差爆破间隔延迟时间的理论计算公式，并结合工程爆破实践中微差间隔时间的经验取值方法，阐述了对微差间隔时间选取的基本认识。（2）分析了煤矿井下岩石巷道掘进爆破的特点和约束条件，分析研究了目前25ms延迟间隔时间电雷管在岩巷掘进爆破中应用，特别是坚硬岩石、中深孔爆破中应用的不合理性。通过理论分析和模型试验研究得出如下结论：

（3）以微差爆破自由面原理为基础，分析探讨了隧道、岩石巷道等地下隧洞工程掘进爆破工作面各类炮眼间的段间延迟间隔时间理论计算公式，特别强调了掏槽眼和第一圈崩落眼（或称辅助眼）的延迟起爆时间应该延长。已2.0m炮眼深度为例，较为合理的掏槽眼与崩落眼间的微差间隔延迟起爆时间为40~60ms.（4）模型试验研究证明，合理的微差时间能够提高爆破效率、改善破碎效果，增大破岩体积等。

（5）双孔双自由面爆破试验、微差爆破试验证明，适当增大炮眼密集系数能够改善破碎块度、降低大块率。通过对爆破体积、炮眼利用率、破碎块度，尤其是孔间凸出程度综合考虑，该试验条件下，合理的炮孔密集系数取值为1.5~2.5。将研究结果推演到原型上（即应用到岩石巷道掘进爆破上），同时充分考虑岩巷掘进爆破的特点及以往的经验，岩巷掘进崩落爆破时1.2~2.0较为适宜。

（6）岩巷掘进（眼深2.0m时）爆破相邻两圈崩落眼间，以及崩落眼与周边眼间的延迟起爆间隔时间为40~65ms。（7）煤矿井下坚硬岩巷掘进更为合理的微差延迟起爆间隔时间还应根据巷道断面情况、岩石条件、炸药性能进一步进行现场工业试验研究后提出。第三章

坚硬岩石巷道中深孔爆破现场施工

注意的技术问题

几点技术建议

（1）充分利用现有的施工设备、爆破材料，在爆破参数上进行改进，以便今后推广应用。（2）采用先进的液压钻车配置重型导轨式凿岩机钻眼，配球齿型钎头，钎头直径38～40mm，钎杆长的2.6～3.5mm，可实现钻眼深度2.0～3.0m。即可进行中深孔和深孔爆破。没有钻车，应选用较重型的自动配气YT-28（或YT-27）型气腿式凿岩机，配耐磨性较好的球齿（或柱齿型）型钎头，钎头直径φ32～40mm，配用钎杆长度2.5～3.0m，可进行2.5m以下的中深孔爆破

（3）按《煤矿安全规程》要求，应采用三级煤矿水胶炸药。规格有：φ35mm和φ27mm。坚硬岩石，掏槽眼、崩落眼、帮眼和底眼都应采用φ35mm药卷，周边眼可采用φ27mm药卷。但三级煤矿水胶炸药的爆破威力较低，其破岩能力弱、效果不理想，实际上不适用于坚硬岩石爆破。因此，建议在制定严格的安全技术措施并经相关部门审批后、同时加强地质构造、瓦斯的探测和监控，保证安全前提下，试用二级煤矿水胶炸药。这样，既可减少炮眼数目，又能提高炮眼利用率和循环进尺

（4）应综合考虑钻眼设备和机具的钻眼能力、炸药的爆炸威力、循环作业时间和当班所能完成的工作量，结合现场巷道的坚硬岩石条件和施工条件，再参考对钻眼速度和循环钻眼时间等的实测结果等，炮眼深度以2.0～2.5m为宜（台车钻眼可试验2.8～3.0m的深孔）。

（5）掏槽眼深度（垂直深度）应较其它炮眼加深0.2～0.3m。为增大槽腔内岩石的破碎和加大槽腔底部岩石的破碎和运动，可采用楔形、双楔形斜眼掏槽，菱形直眼、楔形和菱形直眼混合掏槽方式。单楔形掏槽时，可在槽腔中心布置两个与其他掏槽眼同深的直眼，对称的眼口间距1.2～1.4m，眼底间距控制在200mm～300mm。楔形掏槽时，为确保掏槽眼钻眼角度的准确性，建议做一个三角定向木尺（据掏槽眼角度用三根木条固定在一起做成）进行定向。

（6）周边眼采用光面爆破技术，炮眼应布置在巷道掘进轮廓线上，钻眼时向外偏斜，眼底落在轮廓线外50~100mm，炮眼相互平行，深度一致。为保证巷道成型，严格控制周边眼（特别是顶眼）间距，设计顶眼眼距300mm～400mm，帮眼眼距400mm左右，拱基位置还应适当加密。严格控制周边眼的装药量。

（7）周边眼采用水垫层装药结构，先将炸药装至眼底，紧跟着充填5～6卷水炮泥，最后炮泥封堵严实。其他炮眼连续装药，孔口炮泥封堵长度不得小于500mm，并封堵密实。

（8）楔形斜眼掏槽时，紧挨掏槽眼的崩落眼（也称辅助眼）与掏槽眼眼口间距应控制在250～300mm，否则，眼底抵抗线太大难以崩落。其他崩落眼间距和排距控制在450mm～700mm，拱基以上部分，炮眼数目可适当减少，崩落眼尽可能的均匀布置，炮眼密集系数控制在m＝0.8～1.2。

（9）底眼开眼可高出巷道底板100～150mm，适当下扎，眼底可落在巷道底板外150mm～200mm。对于下山或斜巷施工，要注意斜巷的倾斜角度，下山施工时，底眼应布置两排，上面的一排类似于崩落眼布置，下一排大倾角下扎。

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（10）各类炮眼均采用连续装药，在安全允许的情况下，可试用反向装药起爆，即先装炮头，后连续装填药卷，最后装入适量水炮泥，药卷间不得夹有碎矸或其它杂物，以保证可靠传爆。装药前，必须将炮孔内的岩渣、泥水吹扫干净，保证连续装药到孔底。

（11）全断面一次爆破，严格按设计的雷管段别和起爆顺序制作起爆药包，起爆顺序为：掏槽眼—崩落眼—周边眼。在发爆器起爆能力不足的情况下，可采用分次起爆，按照炮眼布置图，先起爆掏槽眼、部分崩落眼、帮眼和底眼，二次起爆二圈眼（即拱顶紧邻周边眼的一圈崩落眼）和周边眼。

（12）采用串联连线方式，雷管数目多时可采用串并联或并串联，注意要连接牢固，连线前，施工人员应洗去手上的泥沙，以保证接头有较大的接触面积，避免出现大的接头电阻。

一般在100发雷管左右，在正常的地质条件下，若使用MFB-200型强力发爆器，两组串并联连结，即可实现全断面一次起爆。这种方式操作较简单，只要将整个网络串成一个闭合回路，将两根母线分别接在相距一半雷管数的两个点上即可。通常将一根母线接在底眼中部，以保证底眼正常起爆；另一根母线接在掏槽眼上，以保证掏槽眼不拉炮。

（13）打眼操作要求：打孔时要掌握“准、平、直、齐”，即点孔要准确、钎要平、孔要直、孔底要落在一个垂直面上，使爆后工作面整齐。第四章

煤矿进行采掘爆破是的拒爆问题

在爆破过程中，炮眼装药未能被引爆，称为拒爆，拒爆的炮眼通常还称为盲炮或瞎炮．拒爆有三种情况；一种是雷管未爆，因而炸药也末爆，称为全拒爆，一种是雷管爆炸了，而炸药未被引爆，称为半爆；另一种是，雷管爆炸后只引爆了部分炸药，剩有部分炸药未被引爆，称为残爆．当导火索受潮、导爆管被折断或漏气、电雷管失效或脚线被拉断，均能引起全拒爆；炸药过期、受潮、感度降低，或雷管起爆能不足，或导爆索未贴紧药包等原因，均能引起半拒爆：起爆能不足，炸药未能达到稳定爆轰，或因不耦合装药产生管道效应，造成炮眼中的装药在爆轰过程中熄灭，致使炮眼内留下部分未爆的残药。3.1煤矿井下爆破产生拒爆的主要原因3.1.1爆破器材（雷管、炸药、放炮器等）1.电雷管：（1）电雷管质量不合格。电雷管质量有瑕疵，如桥丝假焊、桥丝折断、雷管电阻过大或过小，不符合质量要求等。即使在出厂前进行抽检合格，但经装卸、运输受到颠簸和振动，有可能使雷管桥丝或脚线脱落或折断，而到使用时，又不逐发导通检测，造成拒爆。而雷管起爆能力不够则是产生残爆的主要原因之一。

（2）电雷管变质失效。电雷管储存或使用不当、或因雷管密封不实造成雷管引火药头受潮、变质、桥丝生锈、起爆药或猛炸药失效等致使雷管敏感度急剧下降而无法起爆。再者，雷管的贮存超过了有效使用期限，引燃冲能发生变化，起爆的可靠度降低、起爆能力减小，也会产生拒爆。（3）违反《煤矿安全规程》规定，选用了“三不同”雷管。“三不同”雷管是指不同厂家、不同品种、不同批次的雷管，起爆时，由于“三不同”电雷管的起爆冲能、发火电流及发火时间不同，在一个爆破网路中极易产生拒爆。再者，电阻值相差较大的雷管联接在同一爆破网路，特别是串联网路中，即使通过的电流强度相同，但由于其敏感度不一样，高敏雷管将先爆炸断了网路，而那些低敏还没有发火的电雷管就成了拒爆。2炸药

（1）炸药质量不合格、或受潮变质。炸药出厂时就有质量问题，敏感度低，不能为一般工业雷管起爆，我们在爆破作业中曾遇到过多次有此产生的部分残爆。对于不防水的粉状硝铵类炸药在运输、储存和使用过程中受潮、或在长期储存中吸收空气中的水分都会硬化结块变质，使其起爆感度和爆轰稳定性受影响而降低，极易产生残爆。（2）炸药受挤压变形。炸药间隙效应是炸药药卷受挤压变形产生残爆的典型代表，炮孔间隙空气中超前传爆的空气冲击波压缩前方未扰动炸药，使药卷变形，有效爆轰直径减小，炸药密度增大，爆速降低，甚至拒爆；工作面炮眼布置间排距太小，爆生裂隙过早贯通，先爆炮眼附近炮眼中的炸药可能会被爆生气体“挤死”或“压死”而拒爆。3发爆器

（1）发爆器内电池电压不足、充电时间过短，未达到规定的电压值便放电起爆。发爆器长期不停的使用，发爆器内的电池电压值降低，实现不了充电电压；或者发爆器充电时间过短，未达到额定的电压值就放电起爆，这样流通网路电雷管的脉冲电流值可能没有完全达到雷管的准爆电流，造成网路中的雷管全部或部分拒爆。（2）发爆器自身的输出功率不足、起爆能力不够。不同规格的发爆器都有其额定起爆能力（发），虽然设计计算无误，但实际上由于爆破网路连接过程中的接头不实、锈蚀、油污或其它原因使网路实际电阻远高于计算电阻，这就造成发爆器的输出功率满足不了实际要求（输出引燃冲能小于雷管的最大额定引燃冲能），产生拒爆。因此发爆器的实际起爆能力与额定起爆能力有一定差别。（3）发爆器管理保养不当。长期使用会使发爆器主电容容量降低，充电时达不到规定的额定电压值；使用过程中发爆器也会受潮，受潮后氖灯提前起辉，使人误认为已达额定电压；另外，发爆器开关触点熔蚀、接触不良等都会使发爆器的输出引燃冲能降低，起爆能力也就自然降低。3.1.2爆破网路

发煤矿井下以发爆器为起爆电源时，多采用串联爆破网路。由网路问题造成拒爆的原因主要有爆破母线不合格，电阻大，或破皮漏电严重；网路短路；错接或漏接；接头不牢、不洁净，有水或油腻等到致网路电阻增大。爆破网路漏电是另一产生拒爆的主要原因，煤矿井下作业环境较为潮湿、多有积水，一旦与接头裸露部分接触，网路电阻值就会增大很多，在通电起爆瞬间，水的导电能力远比一般情况下大得多，易造成爆破网路漏电严重，降低了通过电雷管的电流值，雷管拒爆。3.1.3操作工艺

爆破作业施工中操作不规范，也是导致拒爆的主要原因之一。1）爆破网路脚线与脚线间、脚线与母线间联结不牢、导线有效接触面积小、或接触处有其它绝缘性杂质夹入而成虚联，由此增加接头电阻，使雷管发火冲能过小，还有可能因工作疏忽可能错联或漏联而形成断路致拒爆。2）网路中裸露接头或破损处与外界导体、潮湿物体接触而漏电，装药时雷管脚线被捣断或绝缘皮破损造成断路或漏电，导致雷管不爆；而裸露的接头相互接触而成短路也会使雷管不爆。3）在炸药时，若炮棍冲击过大，炸药被压实，密度增大，敏感度降低。药卷间夹有岩石碎块或其它杂质使装药不连续，一旦大于炸药的殉爆距离，将造成爆轰中断。

（1）优选爆破材料。特别是应使用合格的电雷管，禁止不同厂家生产的不同品种和不同性能参数的电雷管掺混使用，禁止使用过期失效和变质的雷管和炸药，定期检测雷管的起爆能力。（2）加强雷管检测。雷管在出库发放前，必须使用专用的电雷管检测仪逐个进行电阻检查，并且按照电雷管电阻值的大小编组，将阻值一样或相近（电阻值相差在0.2Ω以内）的编在同一个电爆网路中，禁止将电阻值相差过大的电雷管混