炸药爆炸及岩石光面爆破技术操作

炸药爆炸及岩石光面爆破技术操作
（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。

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。

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。

（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。

A.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。

B.相邻装药的装药密集系数对爆破漏斗的影响
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。

2.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。

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/m3
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?
（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。

（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。

（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。

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。

（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。

（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。

2.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。

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。

3.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
①掏槽眼
掏槽方式：直眼掏槽、斜眼掏槽、混合掏槽、
三星掏槽、四星掏槽、五星掏槽、七星掏槽等。

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）。

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）。

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%。

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）。

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）。

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。

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。

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。

不同岩石各圈炮眼光爆参数
4.选择爆破效果好的装药结构
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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

钻孔深度： 2.0m-4.0m。

掏槽方式：直眼，挤压抛渣掏槽法。

如右图
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。

殷宪余
二〇一三年五月五日。