堅硬巖石巷道中深孔爆破技術

堅硬巖石巷道中深孔爆破技術

宗琦教授

安徽理工大學第一章概述★

堅硬巖石巷道掘進特點

★淺眼爆破的特點★中深孔爆破的特點

一、堅硬巖石巷道掘進特點

在煤礦井下巷道掘進過程中，一般把堅固性系數f>8的石灰?guī)r、中砂巖、粗砂巖以及一些如花崗巖、片麻巖等火成巖類巖石稱為堅硬巖石，而較多遇到的是含石英，閃長石等堅硬成分的中砂巖、粗砂巖。如石英砂巖。

在堅硬巖石巷道中掘進爆破的顯著特點是：①鉆眼速度慢、鉆具磨損快，有資料顯示，在f=10的石灰?guī)r層中，采用ZY24型手持式風鉆的平均鉆眼速度約為0.1m/min；②巖石爆破困難，經常出現(xiàn)放炮“沖炮”現(xiàn)象，爆破效率普遍較低，有時只能達到50%左右，更有的炮眼利用率僅有30～50％；③炸藥消耗量大，炸藥單耗有時達到3.0kg/m3以上，但爆破效果仍不太理想；④爆落巖石大塊率高、裝巖生產效率低。通常堅硬巖石巷道掘進循環(huán)時間較長，嚴重影響掘進施工進度。為克服硬巖石的高阻抗，提高炮眼利用率，改善破碎效率，增大循環(huán)進尺，通常是增加炮眼數目，加大炮眼裝藥量等。但炮眼數目增加勢必又增大了打眼的工作量和作業(yè)時間，使得本已困難的打眼變得更難。過大裝藥量有時也只能造成炮眼前段巖石破碎和大量拋擲，不能從根本上解決炮眼利用率低的問題。二、堅硬巖石巷道掘進淺眼爆破的特點目前，在采用普通氣腿式鑿巖機鉆眼的施工條件下，淺眼爆破較為多用，一般炮眼深度1.6m～1.8m，循環(huán)進尺1.4m～1.5m，有的爆破效率較差時僅1.0m左右。優(yōu)點：

在普通中硬（f=6左右）巖石中掘進爆破，淺眼循環(huán)通常都能獲得較高的炮眼利用率，且易保證一班一個作業(yè)循環(huán)，即實現(xiàn)正規(guī)循環(huán)。缺點：①循環(huán)轉換過程中工藝重復多，相對增加了輔助作業(yè)時間，如放炮通風時間、排矸次數及排矸時間、工作面清理及各工序準備時間等。②材料消耗量大，成本高，工效低等，而且增加了工人的勞動強度。③班內一個循環(huán)，工時利用率又低，若組織班內兩個甚至更多循環(huán)，難度較大。④單進水平仍很難進一步提高。三、巷道掘進中深孔爆破的特點

巖巷掘進中深孔掘進爆破技術可減少輔助作業(yè)時間，提高單循環(huán)進尺，能大量節(jié)省爆破器材和釬具消耗，從而加快巷道掘進速度和獲得較大的經濟效應。因而被認為是加快掘進速度最為有效的技術手段之一，也是目前巖巷掘進爆破的發(fā)展方向，特別是大型鉆眼臺車配備重型鑿巖機具的使用，中深孔乃至深孔爆破更是顯現(xiàn)出其不可替代的優(yōu)越性。第二章

堅硬巖石巷道中深孔爆破參數理論分析2.1炮眼直徑和裝藥直徑2.2炮眼深度2.3炮眼數目2.4掏槽爆破2.5周邊光面控制爆破結合實踐，重點從理論上對堅硬巖石巷道中深孔光面爆破技術進行分析。探討包括炮眼深度、炮眼數目、炮眼直徑、炮眼布置、掏槽形式和掏槽參數、光面爆破參數、崩落爆破參數、底眼爆破參數、裝藥結構、起爆順序起爆延遲時間等技術參數的合理設計取值，以及鉆眼機具和爆破材料的合理選用等。炮眼直徑大小直接影響到鉆眼速度、全斷面炮眼數目、炸藥單耗、巖石破碎塊度好巷道掘進爆破效率等。炮眼直徑較大時，對應可采用較大直徑的藥卷，炸藥的爆速好爆轟穩(wěn)定性較高，爆炸能量相對集中，利于巖石的爆破破碎，特別對于堅硬巖石，較大的裝藥直徑能增強巖石的爆破破碎作用，提高爆破效率，同時增大炮眼直徑，還可以減少工作面炮眼數目。但較大的炮眼直徑增加了打眼的難度，與小直徑炮眼相比，其鉆眼速度明顯降低。2.1炮眼直徑和裝藥直徑φ32mm釬頭和φ40mm釬頭鉆眼速度比較釬頭類型φ32mm釬頭φ40mm釬頭提高量m/min鉆眼速度m/min早中晚平均早中晚平均0.0940.3210.3010.3080.3100.2180.2130.2180.216巖石條件：火成巖f=10~12采用φ32mm小釬頭鉆眼時有較高的鉆眼速度，實測的平均鉆眼速度為0.310m/min，而采用φ40mm大釬頭鉆眼時，鉆眼速度相對較低，實測的平均鉆眼速度為0.216m/min。前者較后者提高了0.094m/min，即平均每鉆鑿一個2.0m的炮眼要節(jié)省時間1.88分鐘。

◆炮眼直徑和裝藥直徑的選擇

可根據巷道巖石的實際情況選用炮眼直徑和裝藥直徑。例如，掏槽眼可采用較大直徑的炮眼和藥卷（φ40mm釬頭，φ35mm藥卷），以增強掏槽眼爆破的能力，加大槽腔內巖石的破碎和拋擲，提高掏槽效率。而對于其他炮眼，則可采用較小直徑的炮眼和裝藥（φ32mm釬頭，φ27~29mm藥卷），以提高鉆眼速度。

2.2炮眼深度

◆定義：炮眼深度是指眼底到工作面的垂直距離，而沿炮眼方向的實際深度叫炮眼長度，例如斜眼掏槽中的掏槽眼。

炮眼深度是巷道掘進爆破中最基本的技術參數，影響炮眼深度的因素主要有：煤巖性質、鉆眼機械、循環(huán)作業(yè)方式、炸藥威力等、要求的任務等，在選擇炮眼深度時應綜合考慮。

其中，重點是鉆眼機械和循環(huán)作業(yè)方式2.2.1炮眼深度要和施工條件相適應合理的炮眼深度應與鉆眼機械相適應，即合理的炮眼深度要保證鉆眼時有較高的鉆眼速度。普通氣腿式鑿巖機（YT-24，YT-27或YT-28等）一般不超過2.5~2.8m，若采用大型鑿巖設備時（鑿巖臺車配重型鑿巖機）時，眼深可達2.5~3.5m；

注意：小斷面巷道眼宜淺，大斷面眼應深。我們曾在淮北礦區(qū)岱河煤礦進行堅硬巖石巷道掘進平均鉆眼速度實測。具體分別對三個作業(yè)班、兩種型式鑿巖機、粗砂巖測試自開鉆鉆眼記起至提鉆止的純鉆進時間。從以上實測結果看，在個人操作水平相當的情況下，較重型的YT-29型鑿巖機有較高的鉆眼速度，平均為0.52m/min，老式7655型鑿巖機的鉆眼速度平均0.39m/min，前者較后者提高了0.13m/min。實測時發(fā)現(xiàn)鉆眼深度較淺時鉆眼速度較高，鉆眼深度較深時鉆眼速度較低，特別是超過2.0m時明顯降低。由此也驗證了普通氣腿式鑿巖機鉆眼深度不宜超過2.5m。

我們還在淮南新集劉莊煤礦對采用的鑿巖臺車鉆眼速度進行了實測，結果是在f=8~10堅硬巖石中鉆眼，鉆眼深度小于2.5m時，鉆眼速度可達1.2～1.5m/min，是普通氣腿試鑿巖機的2～3倍甚至更多，同時可不換釬子一次推進行程3.0m~4.0m，對巷道掘進中深孔乃至深孔爆破是非常有利的。2.2.1炮眼深度要和循環(huán)作業(yè)方式相適應合理的炮眼深度應與所采用的循環(huán)作業(yè)方式相適應，即合理的炮眼深度要保證當班完成整循環(huán)，實現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)。這樣，當班工作任務明確，便于組織和管理，同時配合錨噴支護，在合理的炮眼深度內，力求最高掘進工效。

注意：切不可執(zhí)意為中深孔爆破而加深炮眼，由此增加了鉆眼時間，不能保證正規(guī)循環(huán)作業(yè)，反而會降低掘進速度。

除此以外，在確定炮眼深度時，還需考慮任務要求、巷道斷面的大小、巖石的堅硬程度、所用炸藥的爆炸威力等。巷道斷面小、巖石的堅固性高、炮眼底部巖石夾制作用強，掏槽難度大；裝藥直徑大、爆炸威力高，而能獲得較高的掏槽效果?？傊?，要在綜合考慮鉆眼機械，作業(yè)方式，確定合理的循環(huán)作業(yè)時間，保證較高的鉆眼速度好正規(guī)循環(huán)率，盡可能增加炮眼深度。2.3炮眼數目1）影響：炮眼數目多少直接影響著鑿巖工作量和爆破效果。眼數過少，大塊增多，輪廓不平；眼數過多，將增加鑿巖工作量。2）確定原則：在保證爆破效果的前提下，盡可能減少。3）確定方法：實踐中通常根據巷道斷面和巖石條件，以及各類炮眼的爆破要求，以合理的炮眼間距和抵抗線布置炮眼。而后得出炮眼數目。2.4掏槽爆破

★定義：

為了創(chuàng)造第二個自由面，可以在掘進工作面的某一適當位置布置少量炮眼，爆破時首先起爆，在工作面形成一個槽口狀空腔（通常稱槽腔），使周圍其他炮眼（崩落眼和周邊眼）均以此為自由面，向空腔方向爆破，以獲得較好的爆破效果，此種技術就叫掏槽爆破。這些炮眼就稱為掏槽眼。而后得出炮眼數目。巷

道

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圖★特點和要求：

掏槽爆破是影響循環(huán)進尺的關鍵，在堅硬巖石中掘進巷道，掏槽爆破顯得更為重要。為了提高其他炮眼的爆破效果，掏槽眼應比其它炮眼加深150~200mm，堅硬巖石中還應增加到300mm，掏槽眼的裝藥量較其他炮眼增加15%~30%。★形式：

掏槽形式有傾斜眼掏槽和直眼掏槽兩大類，此外還有兩者結合的混合式掏槽。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這一唯一的自由面，使用較少的炮眼消耗和炸藥消耗，卻能夠獲得較大的掏槽面積和槽腔體積。垂直楔形掏槽斜眼掏槽的優(yōu)缺點●優(yōu)點：1）適用于各種巖石并能獲得較好的掏槽效果；2）所需掏槽眼數較少，炸藥單耗較低，但掏槽體積大，易將巖石拋出，有利于其它炮眼的爆破;3）掏槽眼位置和傾角精度對掏槽效果影響較小。斜眼掏槽的優(yōu)缺點●缺點：

1）掏槽眼深度受到巷道斷面限制，因而影響到每個掘進循環(huán)的進尺（巷道斷面較大，影響小，但小斷面巷道影響較大，無法進行中深孔、深孔爆破）；2）巖石拋擲距離遠，巖堆分散，影響裝巖效率；3）鉆眼方向難以掌握?！镄问剑褐毖厶筒鄣男问接卸喾N，較為常見的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等多種。各種掏槽形式的共同特點是利用數量不等的平行空眼作為首爆裝藥眼的輔助自由面和破碎巖石的膨脹補償空間。目前較為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徑空眼角柱形掏槽螺旋形掏槽圖中數字表示起爆順序★形式：超過2.5m深的炮眼，更為有效的是階段直眼掏槽和孔內分段直眼掏槽。前者是將掏槽眼深度分成若干段（多為兩段），不同掏槽眼的眼底位于不同的平面上，按由淺入深的順序分階段進行掏槽。后者則是在掏槽裝藥炮眼內實施上下兩分段，分段裝藥間以一定長度的炮泥相隔，由外向內順序起爆（如圖所示）。兩種直眼掏槽方式的掏槽機理是一樣的，前分段掏槽（或前分段裝藥）爆破后，在應力波和爆轟氣體的綜合作用下，槽腔內巖石被破碎并向工作面方向推移，形成漏斗形槽腔，為后分段掏槽（或下分段裝藥）創(chuàng)造了一個新自由面，并由此減小了深部巖石所受的夾制作用，同時還造成下分段巖石中的殘余應力和大量的爆生裂隙以增強巖石的破碎。分段間裝藥微差起爆，也改善了炸藥爆炸能量與巖石破碎的匹配關系，使更多的能量用于巖石破裂破碎和更少的能量用于碎塊的拋擲。研究結果表明這兩種掏槽方式可增大槽腔體積，提高掏槽深度。直眼掏槽優(yōu)缺點◆

優(yōu)點：1）眼深不受巷道斷面限制，可進行中深孔和深孔炮眼的爆破。2）掏槽體積里外大小較一致，因而相鄰炮眼的最小抵抗線里外也較一致，使爆落的礦巖塊度均勻，不會拋擲太遠，爆堆集中在工作面附近，有利于裝巖。3）炮眼垂直工作面，利于多臺鑿巖機平行作業(yè)直眼掏槽的優(yōu)缺點◆缺點：1）掏槽眼數較多，掏槽體積小，裝藥眼和空眼的間距不能太大且需相互平行。2）鉆眼誤差對掏槽效果影響較大，要求要有較高的鉆眼技術。直眼掏槽中空眼的作用1）是爆破輔助自由面，改善巖石破碎效果。2）作為爆后巖石破碎的膨脹空間。3）導向裂隙。因此：空眼越多、空眼直徑越大，對直眼掏槽爆破越有利。

注意：直眼掏槽一般都是過量裝藥，裝藥長度占全眼長的60%～80%。

對于堅固性較高（f>8~10）的堅硬巖石中深孔爆破，可采用直眼掏槽，而當巷道斷面較大時，還可采用楔形斜眼掏槽、直眼和斜眼復合式掏槽（線形和垂直楔形、菱形和垂直楔形復合）、雙楔形掏槽等混合掏槽方式。

直眼掏槽

內直眼外斜眼（楔形）復合掏槽

內直眼外斜眼（楔形）復合掏槽

混合掏槽

混合掏槽是指兩種以上的掏槽方式混合使用。在遇到巖石特別堅硬或巷道斷面較大時，可以采用如圖的復式楔形掏槽或桶形與錐形混合掏槽。雙楔形復合掏槽

雙楔形復合掏槽

下山炮眼布置圖三層楔形掏槽眼示意圖H0、h1、h2均為炮孔底至自由面的垂直線；R0掘進工作面（自由面）；R1、R2分別為每層掏槽孔底深度（距自由面）。自由面四層楔形掏槽眼示意圖（圖中0~12表示起爆順序）自由面掘進進尺孔底位置（1）掏槽形式越簡單越好。巷道斷面較大時可采用楔形掏槽；而直眼掏槽中菱形掏槽、三角柱和四角柱掏槽等雖然在理論上不及螺旋掏槽，但其結構簡單，易掌握，且只用1～2段雷管。（2）掏槽形式要能保證獲得較大的槽腔表面積和較高的炮眼利用率。這樣才能為后爆炮眼創(chuàng)造更為充分的自由面。楔形斜眼掏槽具有此優(yōu)點。（3）直眼掏槽時，先爆炮眼應有較多的空眼輔助自由面。空眼越多、空眼直徑越大，對掏槽效果越有利，既能提供更多的輔助自由面，又能為破碎巖石提供更多的補償空間。（4）因煤礦井下對使用雷管總的延遲時間強限制的情況下（總的延遲時間不超過130ms），可用雷管只有5段。因此，掏槽爆破不能占用較多的雷管段別。堅硬巖石巷道掘進采用的掏槽方式應考慮如下原則：推薦掏槽方式較大斷面巷道施工，楔形掏槽可獲得較大掏槽體積，應優(yōu)先采用，為增加槽眼底部的炸藥集中度、增強槽腔中巖石的爆破作用和破碎效果、加強底部巖石破碎、提高掏槽效率和避免形成巖石大塊，楔形掏槽中布置2～3個直眼（與其他掏槽眼同深為好，同樣裝藥，同段雷管起爆），即構成楔形斜眼和中心直眼復合的混合掏槽方式。2.5光面爆破參數

1、不耦合系數Kd2、炮孔間距E3、最小抵抗線W和炮眼密集系數m4、裝藥集中度（線裝藥密度）qL5、起爆時差不耦合系數Kd不耦合系數Kd：指炮孔直徑和藥卷直徑之比不耦合系數選取的原則：合理的不耦合系數應使炮孔壓力低于巖石抗壓強度而高于抗拉強度。實踐證明，Kd＝2~5時，光面效果較好炮孔間距E

合理的炮眼間距應使爆后炮眼連心線上形成貫通裂縫——光面爆破斷裂面一般經驗數值為炮孔直徑的10~25倍，即

E=(10~15)d實際在斷面較小的巖石巷道掘進中，炮眼間距應取較小值可?。篍=(8~12)d在松散巖石中應取較小值，整體性好的巖石中適當增大炮眼間距。拱基位置取較小值，拱頂位置可取較大值。目前，E=300～400mm最小抵抗線

W和炮眼密集系數m最小抵抗線W指光面層厚度即周邊孔到鄰近一圈崩落眼間的距離。炮眼密集系數m是周邊炮眼間距和最小抵抗線的比值，即：m＝E/W。經驗表明：最小抵抗線應大于或等于炮眼間距：即：W≥E。經驗表明：光面爆破炮眼密集系數取m＝0.7~1.0即：W＝E/m＝（1.0~1.35）E。軟巖取大值，硬巖取小值。目前，現(xiàn)場奪取W＝500～600mm裝藥集中度（線裝藥密度）

qL裝藥集中度（或線裝藥密度）是指單位長度炮孔中的裝藥量（g/m，kg/m）。為了控制裂隙的發(fā)育以保持新壁面的完整穩(wěn)固，在保證沿炮孔聯(lián)心線破裂的前提下，應盡可能少裝藥量。經驗取值：軟巖（f<4）可?。簈L＝70~120g/m中硬巖（f=4～8）可取：qL＝120~200g/m，硬巖（f>8）可?。簈L＝200~300g/m。周邊眼裝藥起爆時差

實驗室爆破試驗研究結果表明，齊發(fā)起爆的裂隙表面最平整，微差延期起爆次之，秒差起爆最差。齊發(fā)起爆時，炮孔間貫通裂隙較長，抑制了其他方向裂隙的發(fā)育，有利于減少炮孔周圍的裂隙的產生，可形成平整的壁面。所以，在實施光面爆破時，間隔時間愈短，壁面平整的效果愈有保證。應盡可能減小周邊孔間的起爆時差。☆因此，要求周邊眼應采用同段毫秒雷管同時起爆。八達嶺高速公路

山羊洼二號巷道光面爆破底眼爆破

如果底眼向下傾斜角度不夠，或裝藥不足等，爆破后往往會造成底板欠挖，出現(xiàn)“底坎”。處理方法：為避免欠挖、消除底坎，要適當減小底眼的間距（根據巖石情況而定，一般為0.5~0.6m），并使鉆眼方向朝底板下方有一定的傾斜角度。在軟巖中傾角可小些，在硬巖中傾角要大些，眼底低于底板標高150~200mm。此外，底眼較其它周邊眼要增加藥量。通常底眼的最小抵抗線和炮眼間距可與崩落眼相近。巷道周邊眼崩落眼掏槽眼0.1m0.1m底眼炮眼布置縱斷面圖0.10~0.15m2.6裝藥結構裝藥結構是指炸藥在炮眼內的裝填方式。

（1）連續(xù)與間隔裝藥：連續(xù)裝藥——炸藥在炮眼內連續(xù)裝填，沒有間隔。間隔裝藥——炸藥在炮眼內分段裝填，之間用炮泥、沙子、木墊、水或空氣等介質隔開。前者操作簡單，單發(fā)雷管引爆，但藥量集中，爆炸能量分布不均。后者可克服此缺點，試驗和工程實踐表明：在較深炮眼中采用間隔裝藥可使炸藥在炮眼全長分布更均勻，巖石爆破破碎塊度均勻，大塊率低?！锟諝忾g隔裝藥：間隔中的空氣起到緩沖作用，使作用在炮眼壁上的沖擊壓力峰值降低。從而減少對周邊圍巖的沖擊壓縮作用，于周邊眼光面爆破非常有利。延長了爆生氣體在膨脹作用時間和增加了應力波的作用時間。原因是：1）由于降低了沖擊作用，相應地增大了應力波的能量2）裝藥間空氣柱中形成空氣沖擊波，相向傳播，發(fā)生碰撞，壓力升高，同時在眼壁的反射以及空氣沖擊波在炮眼內的往返傳播、碰撞，增加了壓力作用時間，因而，提高了爆炸能量的有效利用率。徑向空氣間隙裝藥結構原理同上。

（2）耦合與不耦合裝藥：耦合裝藥——裝藥直徑與炮眼直徑相同。不耦合裝藥——裝藥直徑小于炮眼直徑，用不耦合系數表示不耦合程度（炮眼直徑與裝藥直徑的比值）。多用空氣不耦合或水不耦合裝藥。光面爆破常用。前者爆轟波直接作用與眼壁，激起巖石中的沖擊波，造成粉碎區(qū)，消耗大量能量。后者可克服此缺點，其原理類似于間隔裝藥，降低眼壁沖擊壓力，減少或消除了粉碎區(qū)。延長爆生氣體在炮眼內存在時間和增加應力波的作用時間。提高了爆炸能量的有效利用率。（3）正向與反向裝藥（或正向與反向起爆）：正向裝藥——起爆藥包在眼口，爆轟向眼底傳播。反向裝藥——起爆藥包在眼底，爆轟向眼口傳播。后者優(yōu)于前者：爆轟波、眼底起爆在巖石中形成的應力波以及破碎巖石的運動方向都是朝向眼口，利于巖石的破碎和運動（尤其是堅硬巖石，應力波超前爆轟波傳播，能加強炮眼上部巖石的破碎）。同時，反向起爆也延長了爆生氣體在炮眼內存在時間，加強了加應力波的作用。提高了爆炸能量的有效利用。在堅硬巖石中、中深孔爆破時、特別是掏槽爆破炮眼反向裝藥更為有利。裝藥結構——炮眼填塞

炮泥的作用：1）保證炸藥充分反應，使之放出最大熱量和減少有毒氣體生成量。2）延長爆生氣體在炮眼內的存在時間，降低爆生氣體逸出自由面的溫度和壓力，使炮眼內保持較高的爆轟壓力和較長的作用時間，增強巖石的破碎作用。3）阻止熾熱的固體顆粒從炮眼中飛出，保證煤礦井下爆破安全。炮眼填塞（續(xù)）炮泥長度：生產中炮泥長度隨炮眼長度而變，一般為裝藥長度的0.3~0.5倍。當炮眼直徑在30～40變化時，炮泥長度500～600mm。還需注意，炮泥長度應大于該炮眼裝藥最小抵抗線此外，眼口炮泥填塞要實，并有一定強度，以增大其與眼壁的摩擦。炮泥材料：粘土、砂子以及兩者的混合物，煤礦井下還增加了水炮泥（水炮泥可以吸收部分熱量，降低噴出氣體的溫度，有利于安全），可燃性材料不能作炮泥。

周邊眼裝藥結構圖炮泥炮泥炮泥炸藥雷管水炮泥

掏槽眼裝藥結構圖炮泥炮泥炮泥炸藥雷管水炮泥

底眼、崩落眼裝藥結構圖炮泥炮泥炮泥炸藥雷管水炮泥2.7炮眼布置

巷道（巷道）內布置炮眼時，必須保證獲得良好的爆破效果，并考慮鉆眼的效率。在開挖面上除出現(xiàn)土石互層、圍巖類別不同、節(jié)理異常等特殊情況外，應按實際需要布置炮眼，一般應按下述原則和方法布置炮眼：

1）先布置掏槽眼，其次是周邊眼，最后是根據巷道斷面大小均勻布置崩落眼。2）掏槽眼一般布置在巷道（巷道）面中央偏下部位，有軟弱夾層時優(yōu)選軟弱層。其深度應比其它眼深200mm～300cm。

3）周邊眼應嚴格按照光明爆破要求布置。各炮眼相互平行，深度一致。斷面拐角處及拱形斷面的拱基位置應布置炮眼。為滿足機械鉆眼需要和減少超欠挖，周邊眼鉆眼應考慮0.03～0.05的外插斜率。眼口一般布置在巷道或巷道斷面設計輪廓線上，鉆眼稍向外偏斜，眼底落在設計輪廓線外50～100mm，即使前后兩茬炮眼有一定的銜接鋸齒臺階高度。4）輔助眼應均勻地布置在掏槽眼與周邊眼之間，鉆眼方向垂直于工作面。同時，應根據巷道斷面和巖石條件調整好最小抵抗線W和炮眼密集系數m（m=E/W，E為炮眼間距）通常取W＝0.6～0.8m，炮m＝0.8～1.0。5）底眼開眼可高出巷道底板100～150mm，適當下扎，眼底可落在巷道底板外150～200mm。對于下山或斜巷施工，要注意斜巷的傾斜角度，下山施工時，底眼應布置兩排，上面的一排類似于崩落眼布置，下一排大傾角下扎。

注意：為爆出平整的工作面，除掏槽和底眼外，所有眼眼底應落在同一平面上。底眼深度一般與掏槽眼相同。下山炮眼布置圖

巷道工作面面的炮眼，在遵守上述原則的基礎上，可以有以下幾種布置方式：1）直線形布眼：將炮眼按垂直方向或水平方向，圍繞掏槽開口呈直線形逐層排列（巷道下部），這種布眼方式，形式簡單且易掌握，同排炮眼的最小抵抗線一致，間距一致，前排眼為后排眼創(chuàng)造臨空面，爆破效果較好。2）弧形布眼：這種布眼是圍繞著掏槽部位，里向外，將炮眼逐層弧形布置（拱部巷道）。

3）混合形布眼：順著拱部輪廓線，逐圈布置炮眼成弧形，而下部布置成直線形，以構成混合型布置，這是目前直墻拱形巷道最常采用的布眼方式。4）圓形布孔：當開挖面為圓形時，炮孔圍繞斷面中心逐層布置成圓形。這種布孔方式，多用在圓形巷道、泄水洞以及引水洞等的開挖爆破中。

2.8起爆順序全斷面一次爆破的起爆順序為：掏槽眼——輔助掏槽眼——崩落眼（多圈崩落眼時按有內向外順序）——周邊眼（通常：幫眼——頂眼——底眼）（順序起爆充分利用自由面）2.9關于段間延遲時間的思考目前，我國煤礦井下巖巷掘進仍是以鉆眼爆法為主，使用總延期時間不超過130ms的毫秒電雷管，段間延遲時間25ms，已有的研究和大量生產實踐證明，此延遲時間短，不利于巖巷掘進微差爆破的應用，特別是一、二段雷管間延遲間隔時間短，掏槽爆破后槽腔內巖石沒能得到充分破碎并拋出槽腔，形成槽子，緊跟的二段輔助眼就已起爆，新自由面未形成，可利用性差，造成爆破效率低，循環(huán)進尺小，并易引起爆破拋擲（量大且拋擲距離遠），嚴重影響爆破效果和爆破安全。非常不利于目前極力提倡的大斷面中深孔乃至深孔爆破。

（1）簡單總結和分析了微差爆破技術的作用原理，并據此簡紹了目前國內外微差爆破間隔延遲時間的理論計算公式，并結合工程爆破實踐中微差間隔時間的經驗取值方法，闡述了對微差間隔時間選取的基本認識。（2）分析了煤礦井下巖石巷道掘進爆破的特點和約束條件，分析研究了目前25ms延遲間隔時間電雷管在巖巷掘進爆破中應用，特別是堅硬巖石、中深孔爆破中應用的不合理性。通過理論分析和模型試驗研究得出如下結論：

（3）以微差爆破自由面原理為基礎，分析探討了隧道、巖石巷道等地下隧洞工程掘進爆破工作面各類炮眼間的段間延遲間隔時間理論計算公式，特別強調了掏槽眼和第一圈崩落眼（或稱輔助眼）的延遲起爆時間應該延長。已2.0m炮眼深度為例，較為合理的掏槽眼與崩落眼間的微差間隔延遲起爆時間為40~60ms.（4）模型試驗研究證明，合理的微差時間能夠提高爆破效率、改善破碎效果，增大破巖體積等。

（5）雙孔雙自由面爆破試驗、微差爆破試驗證明，適當增大炮眼密集系數能夠改善破碎塊度、降低大塊率。通過對爆破體積、炮眼利用率、破碎塊度，尤其是孔間凸出程度綜合考慮，該試驗條件下，合理的炮孔密集系數取值為1.5~2.5。將研究結果推演到原型上（即應用到巖石巷道掘進爆破上），同時充分考慮巖巷掘進爆破的特點及以往的經驗，巖巷掘進崩落爆破時1.2~2.0較為適宜。

（6）巖巷掘進（眼深2.0m時）爆破相鄰兩圈崩落眼間，以及崩落眼與周邊眼間的延遲起爆間隔時間為40~65ms。（7）煤礦井下堅硬巖巷掘進更為合理的微差延遲起爆間隔時間還應根據巷道斷面情況、巖石條件、炸藥性能進一步進行現(xiàn)場工業(yè)試驗研究后提出。第三章

堅硬巖石巷道中深孔爆破現(xiàn)場施工

注意的技術問題

幾點技術建議

（1）充分利用現(xiàn)有的施工設備、爆破材料，在爆破參數上進行改進，以便今后推廣應用。（2）采用先進的液壓鉆車配置重型導軌式鑿巖機鉆眼，配球齒型釬頭，釬頭直徑38～40mm，釬桿長的2.6～3.5mm，可實現(xiàn)鉆眼深度2.0～3.0m。即可進行中深孔和深孔爆破。沒有鉆車，應選用較重型的自動配氣YT-28（或YT-27）型氣腿式鑿巖機，配耐磨性較好的球齒（或柱齒型）型釬頭，釬頭直徑φ32～40mm，配用釬桿長度2.5～3.0m，可進行2.5m以下的中深孔爆破

（3）按《煤礦安全規(guī)程》要求，應采用三級煤礦水膠炸藥。規(guī)格有：φ35mm和φ27mm。堅硬巖石，掏槽眼、崩落眼、幫眼和底眼都應采用φ35mm藥卷，周邊眼可采用φ27mm藥卷。但三級煤礦水膠炸藥的爆破威力較低，其破巖能力弱、效果不理想，實際上不適用于堅硬巖石爆破。因此，建議在制定嚴格的安全技術措施并經相關部門審批后、同時加強地質構造、瓦斯的探測和監(jiān)控，保證安全前提下，試用二級煤礦水膠炸藥。這樣，既可減少炮眼數目，又能提高炮眼利用率和循環(huán)進尺

（4）應綜合考慮鉆眼設備和機具的鉆眼能力、炸藥的爆炸威力、循環(huán)作業(yè)時間和當班所能完成的工作量，結合現(xiàn)場巷道的堅硬巖石條件和施工條件，再參考對鉆眼速度和循環(huán)鉆眼時間等的實測結果等，炮眼深度以2.0～2.5m為宜（臺車鉆眼可試驗2.8～3.0m的深孔）。

（5）掏槽眼深度（垂直深度）應較其它炮眼加深0.2～0.3m。為增大槽腔內巖石的破碎和加大槽腔底部巖石的破碎和運動，可采用楔形、雙楔形斜眼掏槽，菱形直眼、楔形和菱形直眼混合掏槽方式。單楔形掏槽時，可在槽腔中心布置兩個與其他掏槽眼同深的直眼，對稱的眼口間距1.2～1.4m，眼底間距控制在200mm～300mm。楔形掏槽時，為確保掏槽眼鉆眼角度的準確性，建議做一個三角定向木尺（據掏槽眼角度用三根木條固定在一起做成）進行定向。

（6）周邊眼采用光面爆破技術，炮眼應布置在巷道掘進輪廓線上，鉆眼時向外偏斜，眼底落在輪廓線外50~100mm，炮眼相互平行，深度一致。為保證巷道成型，嚴格控制周邊眼（特別是頂眼）間距，設計頂眼眼距300mm～400mm，幫眼眼距400mm左右，拱基位置還應適當加密。嚴格控制周邊眼的裝藥量。

（7）周邊眼采用水墊層裝藥結構，先將炸藥裝至眼底，緊跟著充填5～6卷水炮泥，最后炮泥封堵嚴實。其他炮眼連續(xù)裝藥，孔口炮泥封堵長度不得小于500mm，并封堵密實。

（8）楔形斜眼掏槽時，緊挨掏槽眼的崩落眼（也稱輔助眼）與掏槽眼眼口間距應控制在250～300mm，否則，眼底抵抗線太大難以崩落。其他崩落眼間距和排距控制在450mm～700mm，拱基以上部分，炮眼數目可適當減少，崩落眼盡可能的均勻布置，炮眼密集系數控制在m＝0.8～1.2。

（9）底眼開眼可高出巷道底板100～150mm，適當下扎，眼底可落在巷道底板外150mm～200mm。對于下山或斜巷施工，要注意斜巷的傾斜角度，下山施工時，底眼應布置兩排，上面的一排類似于崩落眼布置，下一排大傾角下扎。

。

（10）各類炮眼均采用連續(xù)裝藥，在安全允許的情況下，可試用反向裝藥起爆，即先裝炮頭，后連續(xù)裝填藥卷，最后裝入適量水炮泥，藥卷間不得夾有碎矸或其它雜物，以保證可靠傳爆。裝藥前，必須將炮孔內的巖渣、泥水吹掃干凈，保證連續(xù)裝藥到孔底。

（11）全斷面一次爆破，嚴格按設計的雷管段別和起爆順序制作起爆藥包，起爆順序為：掏槽眼—崩落眼—周邊眼。在發(fā)爆器起爆能力不足的情況下，可采用分次起爆，按照炮眼布置圖，先起爆掏槽眼、部分崩落眼、幫眼和底眼，二次起爆二圈眼（即拱頂緊鄰周邊眼的一圈崩落眼）和周邊眼。

（12）采用串聯(lián)連線方式，雷管數目多時可采用串并聯(lián)或并串聯(lián)，注意要連接牢固，連線前，施工人員應洗去手上的泥沙，以保證接頭有較大的接觸面積，避免出現(xiàn)大的接頭電阻。

一般在100發(fā)雷管左右，在正常的地質條件下，若使用MFB-200型強力發(fā)爆器，兩組串并聯(lián)連結，即可實現(xiàn)全斷面一次起爆。這種方式操作較簡單，只要將整個網絡串成一個閉合回路，將兩根母線分別接在相距一半雷管數的兩個點上即可。通常將一根母線接在底眼中部，以保證底眼正常起爆；另一根母線接在掏槽眼上，以保證掏槽眼不拉炮。

（13）打眼操作要求：打孔時要掌握“準、平、直、齊”，即點孔要準確、釬要平、孔要直、孔底要落在一個垂直面上，使爆后工作面整齊。第四章

煤礦進行采掘爆破是的拒爆問題

在爆破過程中，炮眼裝藥未能被引爆，稱為拒爆，拒爆的炮眼通常還稱為盲炮或瞎炮．拒爆有三種情況；一種是雷管未爆，因而炸藥也末爆，稱為全拒爆，一種是雷管爆炸了，而炸藥未被引爆，稱為半爆；另一種是，雷管爆炸后只引爆了部分炸藥，剩有部分炸藥未被引爆，稱為殘爆．當導火索受潮、導爆管被折斷或漏氣、電雷管失效或腳線被拉斷，均能引起全拒爆；炸藥過期、受潮、感度降低，或雷管起爆能不足，或導爆索未貼緊藥包等原因，均能引起半拒爆：起爆能不足，炸藥未能達到穩(wěn)定爆轟，或因不耦合裝藥產生管道效應，造成炮眼中的裝藥在爆轟過程中熄滅，致使炮眼內留下部分未爆的殘藥。3.1煤礦井下爆破產生拒爆的主要原因3.1.1爆破器材（雷管、炸藥、放炮器等）1.電雷管：（1）電雷管質量不合格。電雷管質量有瑕疵，如橋絲假焊、橋絲折斷、雷管電阻過大或過小，不符合質量要求等。即使在出廠前進行抽檢合格，但經裝卸、運輸受到顛簸和振動，有可能使雷管橋絲或腳線脫落或折斷，而到使用時，又不逐發(fā)導通檢測，造成拒爆。而雷管起爆能力不夠則是產生殘爆的主要原因之一。

（2）電雷管變質失效。電雷管儲存或使用不當、或因雷管密封不實造成雷管引火藥頭受潮、變質、橋絲生銹、起爆藥或猛炸藥失效等致使雷管敏感度急劇下降而無法起爆。再者，雷管的貯存超過了有效使用期限，引燃沖能發(fā)生變化，起爆的可靠度降低、起爆能力減小，也會產生拒爆。（3）違反《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，選用了“三不同”雷管?！叭煌崩坠苁侵覆煌瑥S家、不同品種、不同批次的雷管，起爆時，由于“三不同”電雷管的起爆沖能、發(fā)火電流及發(fā)火時間不同，在一個爆破網路中極易產生拒爆。再者，電阻值相差較大的雷管聯(lián)接在同一爆破網路，特別是串聯(lián)網路中，即使通過的電流強度相同，但由于其敏感度不一樣，高敏雷管將先爆炸斷了網路，而那些低敏還沒有發(fā)火的電雷管就成了拒爆。2炸藥

（1）炸藥質量不合格、或受潮變質。炸藥出廠時就有質量問題，敏感度低，不能為一般工業(yè)雷管起爆，我們在爆破作業(yè)中曾遇到過多次有此產生的部分殘爆。對于不防水的粉狀硝銨類炸藥在運輸、儲存和使用過程中受潮、或在長期儲存中吸收空氣中的水分都會硬化結塊變質，使其起爆感度和爆轟穩(wěn)定性受影響而降低，極易產生殘爆。（2）炸藥受擠壓變形。炸藥間隙效應是炸藥藥卷受擠壓變形產生殘爆的典型代表，炮孔間隙空氣中超前傳爆的空氣沖擊波壓縮前方未擾動炸藥，使藥卷變形，有效爆轟直徑減小，炸藥密度增大，爆速降低，甚至拒爆；工作面炮眼布置間排距太小，爆生裂隙過早貫通，先爆炮眼附近炮眼中的炸藥可能會被爆生氣體“擠死”或“壓死”而拒爆。3發(fā)爆器

（1）發(fā)爆器內電池電壓不足、充電時間過短，未達到規(guī)定的電壓值便放電起爆。發(fā)爆器長期不停的使用，發(fā)爆器內的電池電壓值降低，實現(xiàn)不了充電電壓；或者發(fā)爆器充電時間過短，未達到額定的電壓值就放電起爆，這樣流通網路電雷管的脈沖電流值可能沒有完全達到雷管的準爆電流，造成網路中的雷管全部或部分拒爆。（2）發(fā)爆器自身的輸出功率不足、起爆能力不夠。不同規(guī)格的發(fā)爆器都有其額定起爆能力（發(fā)），雖然設計計算無誤，但實際上由于爆破網路連接過程中的接頭不實、銹蝕、油污或其它原因使網路實際電阻遠高于計算電阻，這就造成發(fā)爆器的輸出功率滿足不了實際要求（輸出引燃沖能小于雷管的最大額定引燃沖能），產生拒爆。因此發(fā)爆器的實際起爆能力與額定起爆能力有一定差別。（3）發(fā)爆器管理保養(yǎng)不當。長期使用會使發(fā)爆器主電容容量降低，充電時達不到規(guī)定的額定電壓值；使用過程中發(fā)爆器也會受潮，受潮后氖燈提前起輝，使人誤認為已達額定電壓；另外，發(fā)爆器開關觸點熔蝕、接觸不良等都會使發(fā)爆器的輸出引燃沖能降低，起爆能力也就自然降低。3.1.2爆破網路

發(fā)煤礦井下以發(fā)爆器為起爆電源時，多采用串聯(lián)爆破網路。由網路問題造成拒爆的原因主要有爆破母線不合格，電阻大，或破皮漏電嚴重；網路短路；錯接或漏接；接頭不牢、不潔凈，有水或油膩等到致網路電阻增大。爆破網路漏電是另一產生拒爆的主要原因，煤礦井下作業(yè)環(huán)境較為潮濕、多有積水，一旦與接頭裸露部分接觸，網路電阻值就會增大很多，在通電起爆瞬間，水的導電能力遠比一般情況下大得多，易造成爆破網路漏電嚴重，降低了通過電雷管的電流值，雷管拒爆。3.1.3操作工藝

爆破作業(yè)施工中操作不規(guī)范，也是導致拒爆的主要原因之一。1）爆破網路腳線與腳線間、腳線與母線間聯(lián)結不牢、導線有效接觸面積小、或接觸處有其它絕緣性雜質夾入而成虛聯(lián)，由此增加接頭電阻，使雷管發(fā)火沖能過小，還有可能因工作疏忽可能錯聯(lián)或漏聯(lián)而形成斷路致拒爆。2）網路中裸露接頭或破損處與外界導體、潮濕物體接觸而漏電，裝藥時雷管腳線被搗斷或絕緣皮破損造成斷路或漏電，導致雷管不爆；而裸露的接頭相互接觸而成短路也會使雷管不爆。3）在炸藥時，若炮棍沖擊過大，炸藥被壓實，密度增大，敏感度降低。藥卷間夾有巖石碎塊或其它雜質使裝藥不連續(xù)，一旦大于炸藥的殉爆距離，將造成爆轟中斷。

（1）優(yōu)選爆破材料。特別是應使用合格的電雷管，禁止不同廠家生產的不同品種和不同性能參數的電雷管摻混使用，禁止使用過期失效和變質的雷管和炸藥，定期檢測雷管的起爆能力。（2）加強雷管檢測。雷管在出庫發(fā)放前，必須使用專用的電雷管檢測儀逐個進行電阻檢查，并且按照電雷管電阻值的大小編組，將阻值一樣或相近（電阻值相差在0.2Ω以內）的編在同一個電爆網路中，禁止將電阻值相差過大的電雷管混