安全钻爆技术

安全钻爆技术贝庆丰2006.3.25•第一章工作面炮眼布置•炮眼布置是指炮眼的排列形式、数目、深度、角度和眼距等。炮眼的布置主要与煤岩性质、顶板好坏、断面形状和大小、选用炸药的种类、装药量及爆破方式等因素有关。在实际工作中应综合考虑上述因素，正确选择炮眼参数，以便取得良好爆破效果。由于巷道断面岩性随掘进过程而变化，在布置炮眼时不能一成不变，而应根据实际情况选用合适的炮眼布置形式。•⒈炮眼布置的要求•合理的炮眼布置应满足下列要求：•⑴有较高的炮眼利用率，炸药和雷管的消耗量要低。•⑵巷道断面尺寸应符合设计要求和《巷道掘进质量标准》的要求，巷道的坡度和方向均应符合设计规定。•⑶对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护。•⑷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平行作业。•⒉自由面和最小抵抗线•被爆炸的岩体或煤体与空气接触的界面叫自由面。从装药重心到自由面的最短距离称为最小抵抗线。•在井巷掘进中，爆破前只有一个自由面，经掏槽爆破后，创造出第二个自由面。炮眼装药可利用的自由面越多，爆破效果就越好，爆破能量的利用率就越高，炸药的单位消耗量就越少。在进行炮眼布置时，需要考虑最小抵抗线。《煤矿安全规程》规定，工作面有两个或两个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m,在岩层中最小抵抗叶绿素不得小于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。最小抵抗线小于规定值时，就会威胁安全。炸药爆炸时，其冲击波首先沿最小抵抗线方向发生破坏，如果最小抵抗线小于规定值，就不会达到一个好的爆破效果，同时，炸药爆炸反应不彻底，爆炸生成的灼热固体颗粒也容易引燃或引爆瓦斯和煤尘。因此，在工作面布置炮眼时一定要考虑到最小抵抗线的规定。•⒊掘进工作面炮眼的布置•炮眼的种类及布置原则。•掘进工作面的炮眼可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼3类。各类炮眼在工作面上的位置不同，爆破顺序不同，因而在爆破工作中所起的作用不同，布置原则也不同。•⑴掏糟眼。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，在第一个自由面的基础上崩出第二个自由面来，为其炮眼的爆破创造有利条件。掏糟效果的好坏对循环进尺起着决定的作用。因此，掏糟眼的布置最为关键。•掏糟眼一般布置在巷道断面中部或下部，这样便于钻眼时掌握方向，并有利于其他多数炮眼能借助岩石的自重崩落。在掘进断面中如果存在有显著易爆的软弱岩层时，则应将掏糟眼布置在这些软弱岩层中。掏糟眼应比其他炮眼加深150～200㎜，装药量加大15%～20%;如果是相向向偏斜的炮眼,眼底间距应相距100～200㎜。•⑵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效果的炮眼。辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其眼距一般为500～700㎜，炮眼眼方向一般垂直于工作面，装药系数（装药长度与炮眼深度的比值）一般为0.45～0.60。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爆层。•⑶周边眼。周边眼是崩落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。周边眼可分为顶眼、帮眼和底眼。顶眼和帮眼应布置在设计轮廓线上，但为了便于钻眼，通常向外偏斜一定的角度，这个角度根据炮眼深度来调整，眼底落在设计轮廓线外不超过100㎜。现场操作时，角度的把握以钎肩和轮廓线作为参照物，控制眼底距轮廓线的距离。•底眼的最小抵抗线和炮眼间距通常与辅助眼相同，为避免爆破后在巷道底板留下根底，并为铺轨创造有利条件，底眼眼底应低于底板250㎜，为利于钻眼和避免炮眼积水，眼口应比巷道底板高150～200㎜。水沟眼可同底眼一同打出。•周边眼布置合理与否，直接影响巷道成型是否规整。•2.)掏槽方式。•目前常用的掏槽方式，按照掏槽眼的方向可分为3大类，即斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。•⑴斜眼掏槽。斜眼掏槽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。在中硬岩中，一般都采用垂直楔形掏槽，如图3-5所示。掏槽眼数根据断面大小和岩石坚固程度来决定，一般是6～8个，两两对称地布置在巷道断面中央偏下的位置，炮眼与工作面夹角大致在55°～77°之间，槽口宽度一般为1.0～1.4m，掏槽眼的排距为0.4～0.6m。各对掏槽眼应同在一个水平面上，两眼底距离为200㎜左右，眼深要比一般炮眼加深200㎜，这样才能保证较好的爆破效果。•锥形掏槽所掏出的槽子洞是一个锥体，如图3-6所示。由于炸药相对集中程度高，只要严格掌握好钻眼质量，即使在坚硬岩石中也可取得好的爆破效果。掏槽眼数多数采用3个或4个。该方法炮眼角度不易掌握，钻眼工作不便，眼深受限制，现大多用于煤巷的掘进。•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。•⑵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；一般都不得有不装药的空眼，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多。•直眼掏槽的形式可分为直线掏槽、角柱式掏槽、螺旋式掏槽和菱形掏槽等。•直线掏槽如图3-7所示，这种掏槽方式的掏槽面积小，适用于中硬岩石的小断面巷道，尤其适用于工作面有较软夹层的情况。眼距E为100～200㎜，眼深以小于2m为宜。•角柱式掏槽的形式很多，如图3-8所示，掏槽眼一般都对称布置，适用于中硬岩石，眼深一般为2.0～2.5，眼距为100～300㎜。•螺旋掏槽如图3-9所示，这种掏槽方式是围绕空眼逐步扩大槽腔，能形成较大的掏槽面积。中心空眼最好采用大直径（75～120㎜）炮孔，掏槽效果更好。一般除空眼外，有4个炮眼即可。采用毫秒雷管起爆顺序按眼号1、2、3、4进行。•菱形掏槽如图3-10所示，中心眼为不装药的空眼，各眼距根据岩石性质而定，一般为α=100～150㎜，b=170～200㎜。若岩石坚硬，可采用间距100㎜的两个中心空眼，起爆用毫秒雷管分为两段，1号眼至2号眼为一段，3号眼至4号眼为二段。每眼的装药量为炮孔长度的70%～80%。•⑶混合掏槽。直眼掏槽时，槽腔的岩碴往往抛不出来，影响其他眼的爆破效果，因此在直眼掏槽的外圈再补加斜眼掏槽，利用斜眼掏槽抛出槽腔内的岩碴，这样就形成了混合掏槽，如图3-11所示。一般斜眼作楔形布置，它与工作面的夹角一般为85°；在有条件的情况下，斜眼尽量朝向空眼，这样有利于抛碴，装药系数以0.4～0.5为宜。•3.)爆破说明书。•爆破说明书是作业规程的主要内容之一，是爆破作业贯彻《煤矿安全规程》的具体措施，是爆破作业人员进行爆破作业的依据。•爆破作业必须编制爆破作业说明书，说明书必须符合下列要求：•⑴炮眼布置图必须标明采煤工作面的高度和钻眼范围或掘进工作面的巷道断面尺寸，炮眼的位置、个数、角度、及炮眼编号，并用正面图、平面图和剖面图表示。•⑵炮眼说明表必须炮眼的名称、深度、角度，所用炸药、雷管的品种，装药量，封泥长度，连线方法和起爆顺序。•⑶必须编入采掘作业规程,并及时修改补充。•爆破工必须依照说明书进行爆破作业。•4.)炮眼布置方法。•钻眼时如何按照爆破图表的要求，掌握好眼位、眼深及其角度是布置炮眼的关键。在掌握炮眼角度时，可以依据简单几何原理，把模糊的角度变为较清晰的长度，以便于提高钻眼的准确度。•⑴掏槽眼的布置。斜眼掏槽时，角度掌握不好将直接影响爆破效果。以垂直楔形掏槽为例，成对掏槽眼底间距为200㎜，眼口间距离为1～1.4m，通常，眼口间距在钻眼前已经确定，要控制眼底间距为200㎜，则在钻眼前需要通过控制成对掏槽眼钎肩之间的距离来掌握炮眼角度，如图3-12所示。•⑵周边眼的布置。周边眼的角度可以通过钎肩与巷道轮廓线之间的距离来控制。根据三角形对称原理，周边眼底距轮廓线的距离即等于钻眼前钎肩距离轮廓线的距离，如图3-13所示。•⑶底眼的布置。底眼的角度掌握不好，容易给巷道掘进带来不必要的麻烦。角度过小会造成底板高，给铺轨带来难，角度过大，则巷道下部进尺缩小，不利于巷道正常掘进。可以根据底眼布置的原则，利用简单的几何原理找到钻眼前钎肩距巷道底板或腰线的距离，从而控制底眼的角度，如图3-14所示。•第二章钻眼爆破安全•一、凿岩机钻眼操作安全–凿岩机操作安全•㈠凿岩机的分类•凿岩机的种类很多,按动力分为风动凿岩机电动凿岩机、液压和内燃凿机。煤矿井下应用最广泛和是风动凿岩机，但近年来液压凿岩机发展很快，以其高效、低耗和噪音低等优点受到大家欢迎。•风动凿岩机又分为手持式、气腿式、伸缩式（向上式）和导轨式4种，按冲击频率可分为低频凿岩机、中频凿岩机和高频凿岩机。国产气腿凿岩机，除YTP26等少数为高频外，均为低、中频凿岩机。•与气腿轴线平行（旁侧气腿）或与气腿整体连接在同一轴线上的向上式凿岩机，专供掘进反井煤仓和打锚杆用。•导轨式凿岩机是大功率岩机，配备有导轨架和自动推进装置。在巷道内钻进时，需将导轨架连同自动推进装置和凿岩机安设在起支撑作用的钻架上，或与凿岩台车、钻装机配合使用。•㈡凿岩机的结构•凿岩机的类型很多，但其主机构造和动作原理大致相同，都具有冲击及配气机构、旋转机构、排粉机构润滑机构、支承及推进机构。YT23（7655）型凿岩机的结构如图所示。•㈢冲击式凿岩工具•冲击式凿岩工具通常称为钎子，钎子有整体和组合两种。组合钎子应用广泛，它由钎头、钎杆、钎尾和钎肩组成，如图所示。•钎杆断面为中空六边形或圆形。圆断面钎杆大多用于重型导轨式凿岩机和深孔接杆钻进。•整体钎子的钎头一般为一字形或十字形，镶硬合金片的钎头大多为一字形，不镶硬合金的淬火钎头大多为十字形。活动钎头应用最广，一般都镶硬合金片，其形式也较多。•㈣风动凿岩机•⒈影响风动凿岩机钻速的因素•影响凿岩机钻速的因素很多，主要有岩石性质、凿岩机的工作条件和炮眼参数等。•⑴岩石性质。各类岩石反映钻具钻进的难易程度（钻眼速度）是非常悬殊的。软的岩石钻进速度快，硬岩中的钻进速度很慢。•⑵凿岩机工作条件。凿岩机的工作条件包括进气压力、轴推力和排粉条件等。•提高进气压力，能增加凿岩机的冲击频率、冲击速度和扭矩。•凿岩机工作时，机体产生振动，会向后反冲导致钻速降低。为减小机体反冲，必须对凿岩机施加一定的轴推力，但轴推力过大，会增加钎子的回转阻力矩，易使钎刃磨钝，转速降低甚至转不动。•及时排除岩粉，才能有效地钻进。国产风动凿岩机都装有轴向供水系统，水压应比压气压力低一个大气压左右，否则水会渗入凿岩机内，洗掉润滑油，易使零件生锈。排水量要适当，过大或过小都不利于有效钻进。•⑶炮眼参数。炮眼直径和炮眼深度影响钻眼速度。炮眼愈深，钎杆惯性愈大，弯曲变形愈大，冲击能量传递效率越低，因而钻速就越低。如果采用一根钎子钻眼，每增加1m炮眼深度，钻速约降低4%～10%。•⒉风动凿岩机操作安全注意事项•钻眼前的准备工作。•⑴检查凿岩机、钻架是否完好，风、水管是否完好畅通，风、水门是否跑风漏水，连接头是否牢固，凿岩机零件是否完好齐全，螺丝是否坚固，并注油试运转。•⑵检查所用钻杆是否弯曲，中孔是否堵堵塞，钎尾是否完好，钎头是否能安上。•⑶准备齐全需用的钻杆、钻头。•⑷检查工作面的安全状况是否良好。处理顶帮浮岩活石，整修加固工作面的临时支护，以保证工作面安全作业。•⑹钻杆与钻头连接要牢固，钻眼过程中，发现合金片脱落，必须及时换钻头。•⑺严禁在残眼内继续钻眼。•⑻钻眼过程中，如发现岩层出水、瓦斯涌出异常现象时，要停止钻眼并不得拔出钻杆，迅速汇报矿调度室。•⑼钻完眼后，应将钻眼工具、设备等全部撤到安全地点存放。•第二节凿岩作业常见事故的预防和处理•⒈）卡钎、断钎事故。•⑴操作技术方面。操作人员精力不集中，钻眼时凿岩机、钎杆左右摇摆，钻架忽起忽落，使钎杆在钻孔内弯曲扭别，造成炮眼不直，强行推进造成卡钎或把钎杆弯断。防止方法是提高钻眼技术，保持钻架稳定，使钎子平直地钻进。•⑵岩石性质方面。在坚硬多