第八章地下矿爆破

主要内容第八章地下矿爆破

8.1井巷掘进爆破

8.2地下采场深孔爆破8.3地下采场浅眼爆破8.4地下深孔挤压爆破：2/5/20231第八章地下矿爆破第一节井巷掘进爆破

平巷井巷工程系指为进行采矿和其他工程目的，在地下开凿的各类通道和硐室的总称。在地下矿山，开凿在岩体或矿层中不直通地表的水平通道，称为平巷（水平巷道）。平硐在地层中开凿的直通地面的水平巷道称为平硐。

2/5/20232第八章地下矿爆破井巷爆破施工的特点：（1）由于滴水、潮湿空气、照明、通风和洞内气温、噪声粉尘等的影响，钻爆作业条件差，爆破工作面受限制、爆破施工难度较大；（2）爆破的临空面少，岩石的夹制作用大，耗药量大，不能充分发挥爆效；（3）对钻眼爆破质量要求较高，要求爆落岩块均匀，便于装运；（4）隧道的断面较大，造价昂贵，施工中必须确保良好的工程质量。2/5/20233第八章地下矿爆破平巷掘进爆破工作面和炮眼布置

平巷掘进中的炮眼，按其位置和作用的不同，分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。1掏槽眼首先起爆用于爆出新的自由面，为其他后爆炮眼创造有利的爆破条件。

3周边眼控制爆破后的巷道断面形状、大小和轮廓，使之符合设计要求。巷道中的周边眼按其所在位置分为顶眼、帮眼和底眼。

2辅助眼（崩落眼）是破碎岩石的主要炮眼。崩落眼利用掏槽眼爆破后创造的平行于炮眼的自由面，爆破条件大大改善，故能在该自由面方向上形成较大体积的破碎漏斗

周边眼又可分为顶眼、底眼和帮眼。2/5/20234第八章地下矿爆破各种炮眼

各种炮眼图示

1—掏槽眼；2—辅助眼；3—周边眼2/5/20235第八章地下矿爆破掏槽眼的形式

掏槽眼形式平行空眼直线掏槽混合式掏槽倾斜眼掏槽③楔形掏槽

②锥形掏槽

①单向掏槽

②桶形掏槽①龟裂掏槽

③螺旋形掏槽

④渐近式螺旋掏槽2/5/20236第八章地下矿爆破各种掏槽眼图例（1）

单向掏槽锥形掏槽（a）三角形；（b）四边形2/5/20237第八章地下矿爆破斜眼掏槽（inclinecut）的特点是掏槽眼与开挖断面斜交，它的种类很多。巷道爆破中常用的是垂直楔形掏槽和锥形掏槽。

锥形掏槽各掏槽眼以相等或相近的角度向工作面中心轴线倾斜，眼底趋于集中，但相互并不贯通，爆破后形成锥形槽，这样的掏槽形式称为锥形掏槽。锥形掏槽一般眼数3~6个，适用于f≥8的坚韧岩石或者急倾斜岩层，巷道断面不小于4m2

，其掏槽效果较好，但钻眼困难。除井筒外，其它巷道很少采用。2/5/20238第八章地下矿爆破楔形掏槽楔形掏槽通常由两排相对称的倾斜炮眼组成，爆破后形成楔形槽。楔形槽可分为垂直楔形掏槽和水平楔形掏槽两种图6-3楔形掏槽a垂直楔形掏槽；b水平楔形掏槽2/5/20239第八章地下矿爆破这种掏槽适用于任何岩石，且钻眼比较方便，但其掏槽深度受巷道掘进宽度的限制，最大深度为：

式中：B―巷道掘进宽度，m；β―决定与岩石坚固性的楔角，是每对掏槽眼之间的夹角.楔形掏槽常用于中硬以上岩石，且巷道断面大于4m2的工作面，当巷道岩层有水平层理时，宜采用水平楔形掏槽，以利于钻眼和爆破。槽眼倾角一般为55~750，眼底距离0.1~0.2m。。槽眼的装药系数（装药长度与炮眼长度的比值），一般取0.7。(6-1)2/5/202310第八章地下矿爆破斜眼掏槽的优点①适用于任何岩石并且能获得较好的爆破效果；②能将槽洞内破碎了的岩石全部或者部分抛出，形成自由面，为崩落眼创造有利的爆破条件；③槽眼的位置和倾角的精确度对掏槽的效果影响较小；④所需要掏槽眼数较少，掏槽体积大。斜眼掏槽的缺点①钻眼方向难以掌握，要求钻工具有较熟练的技术水平，掏槽形式和参数也全凭经验选择；②当巷道断面和炮眼深度变化时，必须相应修改掏槽爆破的几何参数，不能设计出适用于任何断面和炮眼深度的标准掏槽方式；③掏槽深度受巷道的断面限制；④全断面巷道爆破下岩石的抛掷距离较大，爆堆分散，因此，除了给清道和装岩造成困难外，还容易损坏支架和相关设备。2/5/202311第八章地下矿爆破直眼掏槽（1）直眼掏槽爆破的原理

直眼掏槽爆破的原理是：平行炮眼钻好后，留下一个或者几个空眼，不装炸药，作为岩石破碎的补偿自由面和补偿空间；装药炮眼爆破后，根据空眼直径和空眼距装药炮眼的距离不同，其间岩体遭受的破坏不同，使岩石破碎、破裂、抛出。由若干个垂直于开挖面的炮眼所组成，掏槽深度不受围岩软硬和开挖断面大小的限制，可以实现多台钻机同时作业、深眼爆破和钻眼机械化，从而为提高掘进速度提供了有利条件。2/5/202312第八章地下矿爆破各种掏槽眼图例（2）

龟裂掏槽(a)垂直龟裂掏槽(b)水平龟裂掏槽

桶形掏槽●—装药眼；○—空眼

2/5/202313第八章地下矿爆破图角柱形和筒形掏槽2/5/202314第八章地下矿爆破螺旋掏槽装药眼围绕中心空眼布置在一条螺旋线上，并且从距空眼最近的装药孔开始按顺序起爆。逐步扩大槽洞。这种掏槽的优点是：可以用较少的炮眼和炸药获得较大的槽洞；岩石破碎膨胀的空间大，破碎岩石不会被爆炸气体重新压实，容易从槽洞内抛出，但是，若延期雷管段数不够，就会限制这种掏槽的应用。图8-10为螺旋掏槽示意图。图8-10螺旋掏槽原理示意图a-小直径空眼；b-大直径空眼2/5/202315第八章地下矿爆破各种掏槽眼图例（4）

(a)

渐进式螺旋掏槽布孔平面图

(b)

渐进式螺旋掏槽孔剖面装药结构示意图

渐近式螺旋掏槽图（单位：cm）2/5/202316第八章地下矿爆破爆破参数的确定（1）炮孔直径炮孔直径大小直接影响凿岩生产率、炮孔数目、炸药单耗、爆破块度和巷道周壁平整性。炮孔直径及其相应的装药直径增大时，药包爆炸能量相对集中，爆速和爆轰稳定性有所提高。但是，过大的炮孔直径将导致凿岩速度显著下降，而且要减少炮孔数目，使岩石的破碎质量降低，巷道主周壁平整度变差，从而降低了爆破效果。2/5/202317第八章地下矿爆破因此，必须根据凿岩设备和工具、炸药性能和掘进具体条件等，加以综合分析，必要时可进行对比试验，合理选定炮孔直径。大断面井巷（>6m2）可采用38～45mm的药卷；小断面（<4m2）且岩石坚硬时，应使用高威力炸药和小直径药卷（25～32mm）爆破。通常的炮孔直径比装入的药卷直径大5～10mm。采用压气装药时炮孔体积可获得充分利用。

2/5/202318第八章地下矿爆破（2）炮孔深度炮孔深度是指孔底到工作面的垂直距离。从凿岩爆破综合工作的角度说，炮孔深度在各爆破参数中居重要位置。因为，它不仅影响每一个掘进循环中各工序的工作量、完成的时间掘进速度，而且影响爆破效果和材料消耗。炮孔直径还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、改进掘进技术和改善工作组织的前提下，应力求加大孔深和增多每班循环次数。2/5/202319第八章地下矿爆破根据我国快速掘进的经验，采用深孔多循环，能使工时得以充分利用，增加凿岩和装岩的时间，减少装药、爆破、通凤和准备时间。但是在巷道断面小的情况下，随着孔深的增加爆破的夹制作用增大，不利于获取良好爆破效果。目前，在我国所具备的掘进技术和设备条件下，孔深以1.5～2.5m用得最多。随着新型、高效凿岩机和先进的装运设备的应用，以及爆破器材质量提高，在中等断面以上的巷道掘进中使用凿岩台车时，将孔深增至3～3.5m左右，在技术和经济上是合理的。2/5/202320第八章地下矿爆破（3）单位炸药消耗量在井巷掘进爆破过程中，单位炸药消耗量q是一个重要爆破参数。它的大小直接影响爆破效果，对凿岩和装岩工作量、炮孔利用率、巷道轮廓的平整性和围岩的稳定性等也都有较大的影响。q偏小时，可能使巷道断面达不到设计要求，q值偏大时，不仅造成爆破器材浪费，而且还会崩坏巷道周壁以外的原岩，降低围岩稳定性，甚至损坏支架和设备等。2/5/202321第八章地下矿爆破合理的q值取决于岩石性质、巷道断面、炮孔直径和深度等因素。由于影响因素多，迄今还不能对q值进行精确计算。在实际工作中，选定q值可按国家定额标准或用经验公式计算确定。①参照国家颁发的《矿山井巷工程预算定额》选取（参见表8-7），并参照条件相类似的实际指标加以修正。2/5/202322第八章地下矿爆破表8-7平巷掘进的炸药单位消耗额，kg/m3掘进断面m2

岩石坚固系数，f

2～34～68～1012～1415～20

<66～88～1010～1212～1515～20>20

1.051.502.152.642.930.891.281.892.332.590.781.121.692.042.320.721.011.511.902.100.660.921.361.781.970.640.901.311.671.850.600.861.261.621.80

2/5/202323第八章地下矿爆破②按经验公式计算。修正的普氏公式具有如下的简单形式:

式中k0——考虑炸药爆力的校正系数，k0=525/P，P为所用炸药的爆力，ml。f——岩石坚固性系数；S——掘进断面面积

2/5/202324第八章地下矿爆破确定出单位炸药消耗量后，根据预定的每一掘进循环爆破的岩石体积，按下式计算出的每一循环所需的总装药量Q。

式中V——每一循环预定爆破岩石体积，m3；S——巷道掘进断面，m2；L——工作面炮孔的平均深度，m；η——炮眼利用率（0.8～0.95）。2/5/202325第八章地下矿爆破（4）炮孔数目炮孔数目的多少，直接影响凿岩工作量和爆破效果。孔数过少，大块增多，巷道周壁不平整，甚至出现爆不开的情形。孔数过多，将使凿岩工作量增加。确定炮孔数目的基本原则是在保证爆破效果前提下，尽可能地减少炮孔数目。通常，按下式来估算炮孔数目。式中没有考虑炸药性能、药卷直径和炮孔深度等因素对炮眼数目的影响。

2/5/202326第八章地下矿爆破（5）孔距在岩石性质和井巷断面尺寸已定的条件下，并选定炮孔的直径、深度、炸药单位消耗量、每排炮炮孔个数及装药量之后，为了均匀布置辅助孔，应在炮孔个数、孔距和装药系数等几方面作出调整，以便得出合理的炮孔个数、孔距和总装药量来。在实际生产中，根据经验确定孔距。2/5/202327第八章地下矿爆破辅助孔孔距为400～600mm；周边孔之间一般取600～700mm，周边孔口距巷道轮廓线应保持在100～150mm范围内，而且顶、底及帮孔要向外(向上、向下及向侧面)倾斜5°左右，并使孔底落在轮廓线外约100mm处。对较软的岩石，周边孔孔口距轮廓线可达200～300mm。这些数据并非一成不变，都要视具体条件作合理的调整。2/5/202328第八章地下矿爆破（6）填塞长度填塞的目的是为了提高炸药爆炸能量利用率。从而提高井巷掘进爆破效率。为此，除应选用合适的填塞材料外，需要一个合理的填塞长度。井巷掘进爆破用的填塞物为1：3配比的粘土与砂子混合物（称为炮泥）。合理的填塞长度应与装药长度或炮眼直径成一定比例关系。生产中常取填塞长度相当于0.35～0.50倍的装药长度。2/5/202329第八章地下矿爆破（7）毫秒爆破时间间隔在井巷掘进爆破工作中，确定适宜的毫秒爆破时间间隔，是推广应用毫秒爆破技术的重要环节。通过高速摄影所观察到的结果表明，辅助孔相对于掏槽孔、辅助孔之间、周边孔相对于辅助孔，它们的毫秒爆破间隔时间应取50～100ms为宜（眼深1.2～5.0m，软到中硬岩石），掏槽孔各段之间的毫秒爆破间隔时间应取50ms。对于坚硬岩石，毫秒爆破间隔时间还可取小于上述值。实践证明，采用上述毫秒爆破时间间隔数据，无论是在竖井或是在平巷掘进爆破中，都取得了良好的爆破效果。2/5/202330第八章地下矿爆破地下采场爆破方法分类

与井巷掘进爆破比较，地下采场爆破的特点是，具有两个以上的自由面，炮孔数量多，崩矿面积和爆破量较大，一次爆破用药量大，炸药单耗低，爆破方案的选择和起爆网路的设计比较复杂，所以爆破时的组织工作显得更为重要。地下采场爆破的要求是爆破作业安全，每米炮孔崩矿量大，大块少（二次爆破量小），粉矿少，矿石贫化和损失小，材料消耗量低。矿石贫化指开采过程中由于矿体上下盘围岩或夹石的混入等综合因素的影响，使采出矿石品位降低，叫做贫化。

2/5/202331第八章地下矿爆破根据凿岩机具和钎具的不同，所得炮孔一般分为浅孔、中深孔和深孔三种，一般孔深小于3—5m、孔径为30—46mm的称为浅孔，孔深5-15m、孔径为50-70mm的称为中深孔，孔深大于15m、孔径大于90mm的称为深孔。而地下采场爆破按不同的炮孔可分为浅孔、中深孔、深孔等爆破方法，近年来，随着大直径深孔钻机应用于地下，从而发展了大直径深孔爆破法。2/5/202332第八章地下矿爆破地下采场浅孔爆破（1）炮孔排列和爆破参数①炮孔排列：浅孔爆破按炮孔方向不同，可分为上向炮孔和水平炮孔两种，矿石比较稳固时，采用上向炮孔，如图8-18所示。矿石稳固性较差时，一般采用水平炮孔（图8-19）。工作面可以是水平单层，也可以是梯段形，梯段长3～5m，高度1.5～3.0m。炮孔排列形式一般有平行排列或交错排列，既按炮眼在工作面的排列形式为正方形、矩形排列及三角形排列，如图8-20所示。三角形排列时，由于炸药的分布较均匀，一般破碎程度较好，不需要二次破碎，故采用较多。四方形炮孔排列一般用于矿石比较坚固、矿石与围岩不易分离以及采幅较宽的矿体。2/5/202333第八章地下矿爆破图8-18上向炮孔崩矿图8-19水平炮孔

2/5/202334第八章地下矿爆破图8-20炮孔排列方式(a)-正方形；(b)-矩形；(c)三角形

2/5/202335第八章地下矿爆破②爆破参数

A.炮孔直径和深度。采场崩矿的炮孔直径及其相应的药径对回采工作有重要影响。我国矿山浅孔崩矿广泛采用药卷直径为32mm，其相应的炮眼直径为38～42mm。我国一些金属矿山开采薄矿脉、稀有金属矿脉或贵重金属矿脉时，使用30～40mm的小直径炮孔（相应的药卷直径为25～28mm）爆破。这种爆破不仅在控制采幅、降低贫化损失等方面取得了比较显著的效果，而且还可以使凿岩生产率和矿石回收率有所提高。2/5/202336第八章地下矿爆破炮孔深度系指炮孔底到工作面的垂直距离；而炮孔长度是指沿炮孔方向的实际深度。炮孔深度选择同矿体和围岩的性质、矿体厚度及其规则性等因素有关。它不仅决定着采场每次循环的进尺、采高和回采强度，而且影响爆破效果和材料消耗，井下采场崩矿常用的孔深为1.5～2.5m，有时达3～4m。当矿体厚度小且不规则、矿岩不稳固时，应尽量选取较小值以便控制采幅，降低矿石的损失和贫化。2/5/202337第八章地下矿爆破B.最小抵抗线和炮孔间距。这两个参数分别以W和a表示，其值可按下面经验公式计算W=（25～30）d或W=（0.35～0.6）La=（1～1.5）W式中d——炮孔直径,m；L——炮孔深度,m；公式中的系数,在矿石坚硬的情况下取较小值。2/5/202338第八章地下矿爆破C.单位炸药消耗量。井下采场浅孔崩矿的炸药单耗与矿石性质、炸药性能、孔径、孔深以及采幅宽度等因素有求。一般采幅愈窄，孔深愈大，坚硬致密的矿石对爆破