巷道掘进技术

巷道爆破技术王高工f集团有限责任公司高级工程师1主要内容一、围岩分类二、炸药爆炸及岩石爆破破碎机理三、如何确定炸药量四、如何搞好光面爆破五、现场巷道爆破存在问题及注意事项六、中深孔爆破2一、围岩分类：（一）普氏岩石分类（坚硬程度）类别坚硬程度岩石名称举例普氏系数极限抗压强度（Mpa）Ⅰ极硬岩石极硬、极致密石英岩、其他特坚硬岩石15-20150-200Ⅱ很硬岩石很硬花岗岩、硅质页岩10-15100-150Ⅲ硬岩石硬砂岩和石灰岩8-1060-1003Ⅳ相当硬的岩石普通砂岩、铁矿石、砂质页岩、片状砂岩5-750-60Ⅴ中硬岩石不坚硬的砂岩、石灰岩和页岩、致密泥灰岩3-430-40Ⅵ相当软的岩石盐岩、石膏、冻土、无烟煤、坚硬煤、破碎砂岩1.5-2.020-30Ⅶ软岩石软至中硬的煤、致密粘土、粘土质土壤0.8-1.04（二）锚喷围岩分类（稳定性分类）567二、炸药爆炸及岩石爆破破碎机理（一）炸药1.什么是炸药？炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，并显示爆炸效应的化合物或混合物。2.什么是爆炸？爆炸是物质系统一种极速物理或化学变化，在变化过程中，瞬间放出其内含能量，并借助系统内原有气体或爆炸生成气体的膨胀，对系统周围介质做功，使之发生巨大破坏效应，并伴有发光和声响。83.炸药爆炸的作用特点概括起来：“三高”、“三波”、“一破坏”“三高”：高速化学反应、高压气体、高温气体；“三波”：冲击波、爆轰波、声波；“一破坏”：炸药爆炸时的破坏作用。94.炸药爆炸的作用形式冲击作用：是炸药爆炸时产生的冲击波和爆轰波共同作用的结果。膨胀作用：是爆生的高温、高压气体作用的结果。10（二）岩石爆破破碎机理1.爆生气体膨胀作用理论爆生气体膨胀推力造成岩石质点径向位移，由于药包距自由面距离在各个方向上不一样，质点位移所受的阻力不同，岩石质点移动速度就不同，因此造成岩石中的剪应力。一旦剪应力大于岩石抗剪强度，岩石即发生剪切破坏。破碎岩石在爆生气体推动下沿径向抛出，形成椎形爆破漏斗。11A.爆破漏斗的四种基本形式a-松动漏斗b-减弱抛掷漏斗c-标准漏斗d-加强抛掷漏斗井下巷道爆破宜选择减弱抛掷漏斗爆破较好。12最小抵抗线W：装药中心到自由面的垂直距离。装药密集系数m：相邻两装药的间距a与最小抵抗线W的比值。m=a/W实践证明：当m=0.8-1.0时，两装药爆破后合成一个爆破漏斗，底部平坦，体积最大。B.相邻装药的装药密集系数对爆破漏斗的影响132.爆炸应力波反射拉伸作用理论爆炸应力波在自由面反射成反射拉伸波。岩石的破坏是拉应力大于岩石的抗拉强度而产生的，岩石是被拉断的。右图：岩石杆件爆破试验14三、如何确定炸药量1.炸药量的多少取决于要求爆破的岩石体积、爆破类型等。2.井下爆破选择减弱抛掷（加强松动）漏斗爆破。3.每孔装药量:Q=（0.33～0.55）qVQ-炸药量，kg;q-单位耗药量（可查表），kg/m3;V-爆破漏斗体积，m3;L-炮孔深度，m;γ-岩石重力密度，kg/m315四、光面爆破什么是光面爆破?为什么要搞光面爆破?光面爆破的机理是什么?光面爆破应达到什么效果?如何搞好光面爆破?16（一）什么是光面爆破？光面爆破是合理选择爆破参数的一种控制爆破技术。它是通过合理选择爆破参数，使爆破后的巷道成形规整，减少超挖和欠挖，最大限度地保持围岩的自身强度。光面爆破主要是对断面周边层的爆破，也称作轮廓爆破或周边爆破。17（二）为什么要采用光面爆破?《煤矿安全规程》第44条规定：采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。应用光面爆破有以下优点：（1）能减少超挖，对松软岩层更显其优点。（2）爆破后成形规整，提高巷道轮廓质量。（3）减少炮震裂隙，有利于巷道围岩稳定。（4）加快掘进速度，降低成本，保证安全。18（三）光面爆破的机理是什么？适当选择周边眼间距和装药量，爆破后，在爆生冲击压缩应力作用下，沿周边眼连线上产生了贯穿裂隙。同时，爆生冲击应力波传到自由面上，反射成拉伸应力，将光爆层的岩石由自由面向周边眼连线方向一层层地拉断，形成拉断裂隙。当周边眼抵抗值选择适当，周边眼连线上的贯穿裂隙刚刚形成，正好与光爆层上的拉断裂隙贯通。与此同时，在爆生气体膨胀作用下，将光爆层的岩石沿周边眼连线规整的切割下来。19要实现光爆，就必须实现在周边眼连线上形成贯穿裂隙之时，光爆层上形成的拉断裂隙正好到达周边眼连线位置。20（四）光面爆破应达到什么样的效果？1、眼痕率不小于50%；2、超挖尺寸不大于150mm，欠挖尺寸不超过质量标准要求；3、岩面上不留明显的炮震裂隙。眼痕：爆破后留下的半边炮眼。当炮眼眼痕累计长度大于炮眼长度的70%时，才算一个眼痕。眼痕率：是指光爆后，可见眼痕的炮眼个数与不包括底眼的周边眼总数之比。21（五）如何搞好光面爆破？1.掌握光爆打眼要领光爆打眼要“准、正、齐”。即点眼要准，要按巷道中腰线画出巷道轮廓线；按照炮眼布置图标出炮眼位置；炮眼方向要正；眼底要落在一个垂直面上。为什么？看线画圈标眼位，定人定钻定眼位；点眼准，钻平直，眼底落面一般齐。222.选择效果好的光爆方法（1）轮廓线钻眼法：沿巷道轮廓线钻一排紧密相邻的眼，不装炸药，在轮廓线以里打眼、装药、爆破。该法爆破效果较好，但钻眼量大，费用高，影响掘进速度，一般很少采用。（2）预裂爆破法：在轮廓线上打互相平行的密眼，首先起爆，使炮眼间形成贯穿裂隙。该法打眼较多，难度大，除超深孔光爆采用外，目前很少采用。（3）修边爆破法：与普通爆破相似。先掏槽，再由里向外一圈一圈地爆破，最后通过合理选择爆破参数，轻轻地将周边岩石沿轮廓线切割下来。该法打眼少，光爆效果好，普遍采用。23修边爆破法：分全断面一次爆破法和预留光爆层爆破法。预留光爆层爆破是分两次爆破，周边眼以里炮眼先起爆，周边眼光爆层最后一次起爆，光爆效果好。大断面巷道和硐室常采用预留光爆层爆破法。243.选择合理的光爆参数（1）炮眼布置与装药量炮眼名称：掏槽眼辅助眼三圈眼二圈眼周边眼25①掏槽眼掏槽方式：直眼掏槽、斜眼掏槽、混合掏槽光爆宜采用直眼掏槽，直眼掏槽不受断面限制，易掌握眼底位置，迎头齐，需打空眼。掏槽眼距控制在100-250mm（硬岩取小值，软岩取大值）。装药系数为60%-75%（软岩取小值，硬岩取大值）。26②辅助眼（又称扩槽眼）炮眼个数为4-6个（软岩取小值，硬岩取大值）；间距一般为200-350mm(硬岩取小值，软岩取大值），大约是掏槽眼距的2倍。装药系数60%-75%（软岩取小值，硬岩取大值）。27③三圈眼若巷道断面较大，如双轨巷道，可以在辅助眼以外布置三圈眼。炮眼间距一般为650-800mm；装药系数40%-55%。28④二圈眼（又称抵抗眼）二圈眼参数选择应引起重视，它要确保光爆层的厚度。装药量一般为周边眼的3倍，其每米装药量为250-600g（软岩取小值，硬岩取大值），其抵抗值为500-600mm（硬岩取小值，软岩取大值）；炮眼间距略大于抵抗值，一般为550-650mm（硬岩取小值，软岩取大值）。29⑤周边眼周边眼直接保护围岩，其参数应严加控制。其抵抗值一般为400-500mm（硬岩取小值，软岩取大值），炮眼间距一般为350-450mm（与一般规律相反，软岩取小值，硬岩取大值）。30周边眼装药量：软岩50-100g/m,中硬岩100-150g，硬岩150-250g。注意：在软岩和裂隙发育处，应减小炮眼间距或加空眼。31合理选择光爆炮眼（装药）密集系数m贯穿裂隙与拉断裂隙同时形成是实现光爆的关键。周边眼间距a与周边眼最小抵抗W必须有一个适当的比值。软岩可取0.6-0.7；硬岩可取0.8-1.0。m=a/W：如果m选择不当，将导致巷道超、欠挖，达不到好的光爆效果。32光爆装药与炮眼布置原则光爆装药看岩石，重掏心、轻扒皮；由里向外依次减，二圈周边三比一；炮眼布置有诀窍，中间周边要加密；掏槽辅助最重要，“槽一辅二”近距离。33不同岩石各圈炮眼光爆参数344.选择爆破效果好的装药结构（1）正向装药结构与反向装药结构①正向装药：所有炸药与雷管的聚能穴都指向炮眼底。35②反向装药：所有炸药与雷管的聚能穴都指向炮眼口。反向装药要比正向装药爆破效果好。《煤矿安全规程》第322条规定：高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域的采掘工作面采用毫秒爆破时，若采用反向起爆，必须制定安全技术措施。36一般炮眼直径42mm，药卷直径32mm，不偶合系数为1.31。若减小药卷直径，不偶合系数增大，周边眼留下半边眼痕就越多，光爆效果越好。所以，我们推广使用小炸药。（2）细药卷不偶合装药结构37分为眼底集中空气柱装药和分节空气柱装药。①眼底集中空气柱装药：是现将药卷装入眼底，再装入小块炮泥，最后在眼口用长度不小于300mm的炮泥塞紧。结构简单，爆破效果较好，浅孔爆破普遍采用。（3）空气柱装药结构38②分节空气柱装药：是在眼底和眼中分两节或两节以上装药。光爆效果好，一般中深孔和深孔爆破采用。炸药之间用导爆索引爆。39（一）煤巷、半煤岩巷爆破存在问题及注意事项煤巷和半煤岩巷多采用普通爆破方法，存在两帮布置炮眼少，炮眼间距大，装药量大，巷道成形差，爆破对两帮岩体破坏严重，造成滞后溜帮等问题。应采用光面爆破的原理和方法，合理选择周边眼间距、周边眼装药量、周边眼密集系数等爆破参数，提高巷道成形质量，减少巷道两帮超挖和片帮现象，降低架棚支护背帮及背顶材料消耗，提高锚杆支护巷道锚杆对围岩的加固作用效果，提高掘进效率。五、现场巷道爆破存在问题及注意事项401.岩巷虽然采用光面爆破设计方法，光爆参数选择基本合理，但是在实际施工中，存在不按照设计参数打眼、装药爆破的现象。导致光爆效果不理想，巷道局部超、欠挖超过规定，造成人、财、物的浪费。2.光爆参数没有根据岩性条件的变化随时调整，一套参数掘到底。（二）岩巷光面爆破存在问题及注意事项41（三）装药结构选择不合理，不耦合系数小。选用眼底空气柱式、不耦合装药结构有力于提高浅孔光爆效果。（四）爆破对巷道底板破坏较严重。42钻孔深度：2.0m-4.0m。掏槽方式：直眼，挤压抛渣掏槽法。如右图六、中深孔爆破43采用高精度毫秒雷管起爆，以确保爆破时差。采用挤压抛渣掏槽法，把空心眼加深500mm，装1-3卷炸药。先进行挤压起爆，挤压起爆后，再起爆空心眼，将挤压的岩石抛出来。周边眼以里的炮眼采用高威力炸药，密实装药。周边眼采用不偶合细药卷和空气柱分节装药结构。44祝大家愉快！谢谢