巷道掘进中中深孔爆破技术讲义.doc

巷道掘进中中深孔爆破技术讲义 1．巷道掘进爆破作业中采用中深孔爆破的必要性 1.1 钻眼爆破的技术发展趋势 钻眼爆破工作是一项主要工序，质量好坏，对巷道掘进进度、规格质量、支护效果、掘进工效和成本都有很大影响，因此必须采用最优的施工工艺参数，才能获得最佳的施工效果。 目前，钻眼爆破的主要技术发展趋势是发展中深孔、光面爆破和断裂成型（刻槽）爆破技术。增加眼深，完善深孔直眼掏槽方式，减少炮眼数量，加快钻眼速度和提高爆破效率。现代工程是以每米巷道所需的钻爆工时最短、炮眼利用率最高和光爆质量标准评价施工效果。 1．2 解决开拓紧张问题 岩巷掘进中，增大炮眼深度，使用中深孔爆破技术，可以增大循环进尺，增加一次爆破岩石量，提高耙斗装岩机的有效工时利用率和生产效率，减少钻眼、装岩等工序的辅助时间，有利于提高掘进速度和工效。 1．3 提高硬岩巷道掘进爆破的效率 在巷道掘进过程中，当遇到石灰岩、中细砂岩等一类较为坚硬的岩石时，钻眼时间明显延长（如在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），岩石爆破困难．经常出现放炮“打筒”现象，爆破效率普遍较低，有时只能达到50%左右，工程进展缓慢。为提高爆破效率，增加循环进尺人们只是盲目地增加炮眼数量、加大装药量和加长炮眼封泥。结果往往是事与愿违，白白地浪费了大量的人力物力和时间，令施工人员感到一筹莫展。为克服硬岩石的高阻抗，确实需要适当增加炮眼数量和装药量，但应引起注意的是增加的炮眼和装药是否得到了充分合理的利用，一些无效的投入只能是事倍功半。如何提高硬岩巷道的爆破效率，需要探讨。 1．4 中深孔爆破适用条件 中深孔爆破要求岩石自稳定能力允许，岩石硬度系数越大，越适合深孔爆破。 2．实现中深孔爆破的关键技术及其爆破机理 2.1 适合于硬岩巷道掘进中深孔爆破的掏槽方式 选择合理有效的掏槽形式和确定装药量，使岩石完全破碎形成槽洞和达到较高的炮眼利用率，是掘进施工中重要的一环。 常用掏槽形式三种：斜眼、直眼和混合掏槽，一般认为斜眼掏槽适用于任何岩层，且有良好的的掏槽效果。实际施工中也多以斜眼楔形掏槽为主。 但硬岩层中掘进的实践却表明：采用斜眼掏槽，爆破效率多数情况下只能达到50%左右，放炮“打筒”现象非常严重，有时甚至完全无法把岩石爆破下来。而改用直眼掏槽后，在同等炮眼数量和装药量的前提下爆破效率却可以达到80%以上。 实践表明，硬岩中采用中深孔爆破技术，直眼掏槽爆破优于斜眼掏槽爆破。 造成这种情况的主要原因认为有如下两方面。 （1）能量匹配问题。将一定体积岩石自岩体上爆破下来，并达到所要求的破碎度，必须满足两个条件： ① 该介质中产生的应力必须超过岩石破碎的极限强度，为裂隙的发生、发展和爆破漏斗的形成创造条件； ② 能量密度（单位体积内的能容量，又称比能），应超过某一最小极限，以保证达到所要求的破碎度。 因此，掏槽眼应首先把槽腔内的岩石破碎，尔后方可将其抛掷出去，斜眼掏槽其炮眼与工作面夹角一般为55～70°，岩石越硬，夹角越小。这一方而限制了循环进尺，增加了打眼操作的难度，另一方面斜眼掏槽眼口间距大，爆破岩石体积相对较大，作用于岩体上的比能量较小且能最分布不均匀，自眼底向外岩石体积不断增大。当单位岩石体积超过炸药能量破碎的临界值后，会出现以下两种结果。 ① 采用正向装药时，外部先爆的炸药由于无法破碎岩石而产生“打筒”现象； ② 采用反向装药时，外部大块完整的岩石对里面破碎的岩石有一个较大的阻力，同样容易产生“打筒”现象。爆炸产中的高温高压气体最多在岩体内部形成一扩大空腔，而无祛克服岩石阻力并将其抛掷出去。 直眼掏槽相对爆破体积较小，作用于岩体上的比能量较高且能量分布较均匀，因此对破碎岩石将更为有利。并且炮眼深度不受巷道断面和岩性的限制可以进行较深炮眼的爆破。 （2）操作问题。斜眼掏槽对炮眼间距及角度要求精度较高，而实际施工中打眼方向及角度均不便掌握，因此不规范的操作对爆破效果的影响较大。而直眼掏槽则操作简便，风钻方向易于控制，爆破效果受人为因素影响较小。并且利于多台风钻同时作业，加快施工速度。 根据以上分析可以看出，在硬岩层中掘进，直眼掏槽优于斜眼掏槽。 2.2 中深孔直眼掏槽爆破效果的影响因素 直眼掏槽效果取决于空孔数目，空眼直径及空眼与装药眼之间的距离（即最小抵抗线）。一般来说，空孔数目越多，空孔直径越大，掏槽效果越好。当炮眼深度在2.5m以内时，建议采用爆破漏斗式掏槽，是一种最为简便的直眼掏槽方法，尤为适合现场施工。这种掏槽是利用密集槽眼（间排距300～400mm左右）装药起爆，不留空眼。当眼底装药同时起爆后，破碎的岩石在爆生气体余力的作用下向外抛掷形成槽洞。此种掏槽方式布孔灵活，操作简便，掏槽效果良好，可以有效地避免因空眼设置不当带来的负面影响：缺点是槽眼数最及装