矿山工程爆破技术

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矿山工程爆破技术
炮孔布置形式及起爆顺序
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•各种炮孔 •a-掏槽孔；b-辅助孔；c-周边孔
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炮孔分类
掏槽孔的作用是在工作面上将一部分岩石破碎并
抛出，形成一个槽形空穴，为辅助孔爆破创造第 二个自由面，以提高爆破效率。掏槽孔较其它孔 超深10%～15%。
辅助孔位于掏槽孔外圈，其作用是大量崩落岩石
15～20
2.79 2.31 2.25 1.95
1.61 2.07 2.82 3.34 1.50 2.14 2.56 2.98 1.38 2.00 2.40 2.80 1.29 1.87 2.32 2.62
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孔距 a
• 在实际生产中，根据经验确定孔距
• 辅助孔孔距为400～600mm
•4—导爆索；5、7—空隙间隔；6—堵塞物；8—φ22～25mm药卷
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光面爆破起爆顺序
•全断面一次掘进光面爆破炮眼起爆顺序：掏槽孔→辅助孔→周边孔 •1、2、3……—起爆顺序
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光面爆破优点
•减少超挖和欠挖 •壁面光滑，提高了巷道轮廓的质量 •巷道轮廓线以外的裂隙区小，围岩强度免遭破 坏，提高了巷道稳定性，减少了支护工作量和材 料消耗 •加快巷道掘进速度，降低成本和保证施工安全 光面爆破的特点：多打孔、少装药、齐发爆。
• 一般情况是按掏槽孔→辅助孔→周边孔顺序起 爆
• 每类炮孔还可再分组按顺序起爆
• 合理的起爆顺序是，应使后起爆炮孔充分利用 先期起爆炮孔所形成的自由面。一次起爆炮孔 数愈少或起爆段数愈多，除能够充分利用自由 面之外，还能减弱震动、空气冲击波的强度和 噪声
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井巷掘进爆破参数
矩
<7 7～12
形 12～16 >16
2～3
0.71 0.60 0.50 0.42
1.00 0.87 0.78 0.74
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岩 石 坚 固 系 数，f
4～6 8～10 12～14
1.26 2.10 2.62 1.13 1.82 2.22 0.99 1.62 2.01 0.87 1.41 1.78
12～15 0.66 0.92 1.36 1.78
1.97
15～20 0.64 0.90 1.31 1.67
1.85
>20
0.60 0.86 1.26 1.62
1.80
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矿山工程爆破技术
竖井掘进的炸药单位消耗量q，kg/m3
井 掘进断面 形 m2
圆
<16 16～24
形 24～34 >34
和刷大断面，还可提高周边孔所需的自由面，最 大限度地爆破岩石。
周边孔的作用是控制巷道断面形状和方向，使井
巷断面尺寸、形状和方向符合要求。
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掏槽方式
• 锥形掏槽 • 楔形掏槽 • 龟裂掏槽 • 桶形掏槽 • 螺旋掏槽 • 混合掏槽
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锥形掏槽
• 最小抵抗线：周边光爆孔至邻近辅助孔的垂直 距离，或称光面层厚度
• 起爆时差：100ms以内，越短越好。
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光面爆破装药结构
•(a)φ22～25mm药卷径向间隙连续柱状装药；(b) φ32mm 药卷空隙间隔装药； •(c) φ25mm药卷空隙间隔装药；1—φ32药卷；2—φ25mm药卷；3—半个φ32mm药卷；
• 井巷掘进爆破用的填塞物为1：3配比的粘土与砂子混 合物（称为炮泥）
• 合理的填塞长度应与装药长度或炮眼直径成一定比例 关系
• 生产中常取填塞长度相当于0.35～0.50倍的装药长度
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毫秒爆破时间间隔
•辅助孔相对于掏槽孔、辅助孔之间、周边孔相 对于辅助孔，它们的毫秒爆破间隔时间应取50～ 100ms为宜（眼深1.2～5.0m，软到中硬岩石）
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光面形成机理
• 应力波叠加原理。在光学活性材料模型中进行试验，观 察同时起爆两相邻装药炮孔时，应力波在两炮孔的连心 线方向上产生叠加。两相邻装药炮孔，爆炸产生的应力 波沿其连心线相向传播，经一定时间后孔壁处应力达峰 值，其后则由于应力波的相互干扰，炮孔连心线中点处 的应力值开始增大，达最大值后再逐渐减小。为形成断 裂面，只要使相邻炮孔连心线中点上所产生的拉应力等 于岩石的抗拉强度即可。
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2024/2/9
矿山工程爆破技术
地下矿山爆破技术
• 井巷掘进爆破 • 采场爆破
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井巷掘进爆破
• 井巷掘进爆破特点 • 炮孔布置形式及起爆顺序 • 井巷掘进爆破参数 • 光面爆破 • 天井深孔爆破掘进
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井巷掘进爆破特点
对地下采场爆破的质量要求是，爆破作业安全，
每米炮孔崩矿量大，大块少，二次爆破量小，粉矿 少，矿石贫化和损失小，材料消耗量低。
分类：浅孔、中深孔、深孔和药室爆破四种。
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采场浅孔爆破 -炮孔排列
• 上向炮孔 •(矿石稳固)
η——炮眼利用率（0.8～0.95）。
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炮孔数目N
• 炮孔数目的多少，直接影响凿岩工作量和爆破效果。孔数过少， 大块增多，巷道周壁不平整，甚至出现爆不开的情形。孔数过多， 将使凿岩工作量增加。确定炮孔数目的基本原则是在保证爆破效 果前提下，尽可能地减少炮孔数目。通常，按各炮孔平均分配炸 药量原则来计算炮孔数目。设每个炮孔的装药量为Q0，则：
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光面爆破主要爆破参数
• 采用不耦合装药。不耦合系数是指炮孔直径与 药包直径之比，取值界于1.1～3.0之间
• 光面炮孔孔距：a=(10~20)d
• 光面炮孔的邻近系数，孔距与最小抵抗线的比 值，一般为0.8～1.0。邻近系数过大，爆后可 能在光爆孔间留下岩埂，造成欠挖，达不至岩 石爆破效果，反之则可能出现超挖
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单位炸药消耗量 q
• 爆破单位体积岩石所消耗的炸药量，常用q表示
• q的大小直接影响爆破效果，对凿岩和装岩工作量、炮 孔利用率、巷道轮廓的平整性和围岩的稳定性等也都 有较大的影响
• q偏小时，可能使巷道断面达不到设计要求，q值偏大 时，不仅造成爆破器材浪费，而且还会崩坏巷道周壁
• 炮孔直径d • 单位炸药消耗量q • 孔距a • 孔深L • 装药量Q • 炮孔数目N • 填塞长度Lt
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炮孔直径d
• 炮孔直径大小直接影响凿岩生产效率、炮孔数目、炸药单耗、爆破块 度和巷道周壁平整性
• 炮孔直径增大时，药包爆炸能量相对集中，爆速和爆轰稳定性有所提 高
式中，α——装药系数，掏槽眼取0.6～0.8，辅助孔和周边孔取 0.5～0.65；
L——工作面炮孔的平均深度，m；
h——每个药卷长度，m； G——每个药卷重量，kg。 • 炮孔数目N：
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填塞长度 Lt
• 填塞的目的是为了提高炸药爆炸能量利用率。提高井 巷掘进爆破效率
• 除应选用合适的填塞材料外，需要一个合理的填塞长 度
• 应力波与爆炸气体静压共同作用原理。实际上，由于起
爆器材存有误差，是难以保证同时起爆两相邻装药炮孔
的，因而，也就难以保证上述应力波在连心线中点的叠
加及其效应。这样，贯穿裂隙的形成，是基于两相邻炮
孔爆炸所激起的应力波首先在各自炮孔壁上造成初始裂
隙，而后在爆炸气体静压作用下使之扩展贯穿，最终形
成断裂面。
井巷掘进爆破包括平巷、竖井、斜井、天 井和隧道等各种地下通道的爆破。其特点是：
• 在单自由面条件下进行爆破，受掘进断面制约， 每次爆破进尺一般只有1～3m
• 为形成一定的井巷断面形状，必须在工作面上 布置不同类型的炮眼
• 掘进爆破要严格保证巷道的规格和方向，要满 足爆堆集中、块度均匀的要求，以及炮眼利用 率高、周边平整、材料消耗少的要求
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矿山工程爆破技术
采场爆破
与井巷掘进爆破比较，地下采场爆破的特点： 具有两个以上的自由面，炮孔数量多，崩矿面积和
爆破量较大，一次爆破用药量大，炸药单耗低，爆 破方案的选择和起爆网路的设计比较复杂，所以爆 破时的组织工作显得更为重要。
• 周边孔之间一般取600～700mm，周边孔口距 巷道轮廓线应保持在100～150mm范围内，而 且顶、底及帮孔要向外(向上、向下及向侧面) 倾斜5°左右，并使孔底落在轮廓线外约 100mm处。对较软的岩石，周边孔孔口距轮廓 线可达200～300mm
• 这些数据并非一成不变，都要视具体条件作合 理的调整
掘进断面
m2
2～3
岩 石 坚 固 系 数，f 4～6 8～10 12～14 15～20
<6
1.05 1.50 2.15 2.64
2.93
6～8
0.89 1.28 1.89 2.33
2.59
8～10
0.78 1.12 1.69 2.04
2.32
10～12 0.72 1.01 1.51 1.90
2.10
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桶形掏槽（大直径空孔）
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矿山工程爆破技术
螺旋掏槽
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混合掏槽
•(a)桶形与锥形；(b)复式楔形
PPT文档演模板•Fra biblioteka)—三重；(b)—四重
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起爆顺序
• 为确保安全起爆和准爆，以及提高爆破效果， 掘进炮孔必须有合理起爆顺序
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矿山工程爆破技术
孔深L
• 炮孔深度是指孔底到工作面的垂直距离
• 决定每一个掘进循环中各工序（凿岩、装药、堵塞、 放炮、通风、撬毛石、除碴）的工作量、完成的时间、 掘进速度，而且影响爆破效果和材料消耗
• 炮孔深度还是决定每班掘进循环次数的主要因素
• 采用深孔多循环，能使工时得以充分利用，增加凿岩 和装岩的时间，减少装药、爆破、通风和准备时间
以外的原岩，降低围岩稳定性，甚至损坏井巷的支护 和设备等
• 合理的q值取决于岩石性质、巷道断面、炮孔直径和深 度等因素
• 由于影响因素多，迄今还不能对q值进行精确计算
• 在实际工作中，选定q值可按国家定额标准或用经验公
式计算确定 PPT文档演模板
矿山工程爆破技术
平巷掘进的炸药单位消耗量q，kg/m3
•(a)-角锥形
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(b)-圆锥形
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楔形掏槽
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•(a)-垂直楔形
(b)-水平楔形
矿山工程爆破技术
龟裂掏槽（缝形掏槽 ）
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•1-装药孔；2-空孔；Ⅰ、Ⅱ起爆顺序
矿山工程爆破技术
桶形掏槽（小直径空孔）
•1、2、3—起爆顺序；●—装药孔；○—空孔，孔距—100～300mm
•掏槽孔各段之间的毫秒爆破间隔时间应取50ms。 对于坚硬岩石，毫秒爆破间隔时间还可取小于上 述值
•实践证明，采用上述毫秒爆破时间间隔数据， 无论是在竖井或是在平巷掘进爆破中，都取得了 良好的爆破效果
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矿山工程爆破技术
光面爆破
光面爆破的实质是在井巷掘进设计断面的轮 廓线上布置加密的周边孔，减小药包直径，减少 装药量，采用低密度和低爆速的炸药，以便控制 炸药爆炸能量及其作用，降低爆炸冲击波的峰值 压力，削弱它在岩石中引起的应力波强度，避免 在炮孔周围产生压碎区，而使爆破作用集中到需 要爆落的一侧岩石上，减弱对原岩体的破坏作用。 这种加密的周边孔称为“光爆孔”。当相邻的光 爆孔爆破时，在其连心线上将形成贯通裂隙，岩 石被劈裂，形成平整的断裂面。
• 过大的炮孔直径将导致凿岩速度显著下降，而且要减少炮孔数目，使 岩石的破碎质量降低，巷道周壁平整度变差，从而降低了爆破效果
• 大断面井巷（>6m2）可采用38～45mm的药卷；小断面（<4m2）且 岩石坚硬时，应使用高威力炸药和小直径药卷（25～32mm）进行爆 破
• 通常的炮孔直径比装入的药卷直径大5～10mm • 采用压气装药时炮孔体积可获得充分利用
• 随着孔深的增加爆破的夹制作用增大，不利于获取良 好爆破效果
• 孔深以1.5～2.5m用得最多
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矿山工程爆破技术
装药量Q
• 每次爆破或称每一次循环所需装药量，是在确定出单 位炸药消耗量后，根据预定的每一掘进循环爆破的岩 石体积，按下式计算出的每一循环所需的总装药量Q。
式中，V——每一循环预定爆破岩石体积，m3； S——巷道掘进断面，m2； L——工作面炮孔的平均深度，m；