第8章 掘进爆破讲解

§8 掘进爆破
b. 孔口布置在轮廓线上，孔底超出轮廓线10~20cm。
• ② 周边孔深度与辅助孔深度应相等，使爆出的新工作 面平整。
• ③炮孔堵塞长度不小于0.2m。
• ④爆破参数按光面爆破选取。
§8 掘进爆破
• (2)底孔布置
①倾斜孔：炮孔向底板下方要有一定的倾斜角度。 软岩中，孔口可高出底板水平15cm左右； 硬岩中，孔口应落在底板轮廓线上，孔底应低于地板 标高10~15cm；
(2) 桶形掏槽/角柱形掏槽
• ①炮眼布置 药眼与空眼之间互相平行, 呈对称式排列。
多种空眼、药眼排列方案，见下图。
(2) 桶形掏槽/角柱形掏槽
• 说明：空眼直径可以等于或大于药孔直径; 大直径空孔可以形成较大的人工自由面和补偿空间， 使爆破效果较好； 但施工困难，需2种规格的钻具，如果风压不足，凿 岩速度慢。
§8 掘进爆破
• 2.查表确定炮孔数目
• 当炮孔直径为38～45mm时，可根据下表确定：
§8 掘进爆破
• 五、孔距a
• (1)掏槽孔间距
• ①直孔掏槽炮间距
• A.孔距为破碎半径的2倍，即
a 2rP db ( p1 c )
• B.按经验选取
1
查爆破设计手册等。
• 如：孔径d=35～40mm时，药孔与空孔距离可取8～ 15cm，硬岩取小值，软岩取大值。
双楔形掏槽
三级复式楔形掏槽
(3)V形或楔形掏槽 • ③应用范围 常用于中硬以上断面大于4m2均质岩石的井巷。
(4) 扇形掏槽
• ①掏槽孔布置
• 炮孔排成一列，但各炮孔深度、方向都不相同。
• ②适用范围
• 适用于煤层、半煤岩或有软夹层的岩体中。
倾斜掏槽的优缺点
• (1)优点
①孔少；
②掏槽面积大；
③掏出量大。
• (2)缺点 ①孔深受断面限制，循环进尺不是很大； ②爆堆分散，容易损坏设备和支护； ③钻孔方向难掌握。
§8.1 掘进爆破的掏槽方法
• 二、垂直掏槽 • 1、垂直掏槽的特点 炮眼与工作面垂直, 炮眼之间相互平行、相距较近; 留有不装药的空眼,作为自由面和碎胀/补偿空间。 • 2、垂直掏槽的形式 (1)缝形掏槽/龟裂掏槽 (2)桶形掏槽/角柱形掏槽（应用最广） (3)螺旋形掏槽 • 3、掏槽眼装药量 • 4、掏槽眼起爆顺序及延期时差 • 5、槽腔抛碴 • 6、直眼掏槽的优缺点
• 1.单位炸药消耗量(炸药单耗)k
是指爆破每立方米原岩所需的炸药量，kg/m3。 • k 的确定方法： ①按国家定额(炸药消耗定额)选取：查爆破设计手册 ②按经验公式计算
③ 按工程类比法选取；
④ 通过爆破试验求得（试爆）。
①按定额选取k
②按经验公式计算
a、 普氏公式: k 1.1k0
f S
§8 掘进爆破
• 六、起爆方法和起爆顺序
• 非电导爆管雷管起爆法或电雷管起爆法，两者均为微 差起爆。
• 起爆顺序：掏槽孔辅助孔周边孔。
§8 掘进爆破
• §8.2.2 掘进工作面炮孔布置
• 1、周边孔布置 • (1)顶孔、帮孔布置 • ①顶孔、帮孔应布置为倾斜孔，倾角为3º ~ 5º 。 a. 孔口距轮廓线10~25cm，孔底不超出轮廓线;
(1) 缝形掏槽或龟裂掏槽 • ① 炮眼布置 装药眼和空眼布置在一条直线上，且相互平行；一般 为3-7个炮眼； 空眼与装药间隔布置，眼距(1~2)d（d为空眼直径）； • ② 槽腔形状 爆后，掏出一条不太宽的槽子, 如同一条裂缝，故称为 缝形掏槽 。 • ③ 适用范围
适用于坚硬或中等坚硬岩 石和小断面巷道。
• 倾斜掏槽：掏槽眼与工作面(自由面)斜交，倾斜成 一定角度；又称斜眼掏槽。
• 垂直掏槽：掏槽眼与工作面(自由面)垂直；又称直 眼掏槽。 • 混合掏槽：以上二者的结合。
§8.1 掘进爆破的掏槽方法
• 一、倾斜掏槽
• 1、倾斜掏槽的形式：
• (1)单向掏槽
• (2)锥形掏槽
• (3)V形或楔形掏槽 • (4)扇形掏槽 • 2、倾斜掏槽的优缺点
§8 掘进爆破
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• 3、掘进爆破分类（按炮孔深度分） 浅孔掘进爆破：孔深小于2.5m 深孔掘进爆破：孔深为2.5～５m。
• 有些学者建议分为三类：
(1)浅孔掘进爆破 孔深≤2米； (2)中深孔掘进爆破 2＜孔深≤3.5米；
(3)深孔掘进爆破
孔深＞3.5米。
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• 4、工作面炮孔的种类及其作用 (1)掏槽孔（眼）
《爆破工程》
§8 掘进爆破 • 概述 • 1、井巷掘进爆破的特点：
(1)作业条件差;
(2)临空面少，夹制作用大;
(3)爆破质量要求较高：掘进方向准确，断面达到设 计标准；
(4)围岩既平整又完整；
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• 2、井巷掘进爆破的要求： (1)巷道断面规格、方向和坡度要符合设计要求; (2)爆破利用率高,材料消耗少,成本低而掘进速 度快; (3)块度均匀,爆堆集中,可提高装岩效率； (4)爆破对井巷围岩震动和产生裂隙要少,周壁 要平整,以保证井巷的称定性,确保掘进作业的 安全。
b、 经验公式: k
kf 0.75 Sx dx
ex
孔深为1~2.5m
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• 2.每循环的装药量Q
Q=kV=kSLη
式中 V — 爆破原岩体积；
η— 炮眼利用率，一般取0.85~0.95。 • 3、炮孔利用率 (1)单个炮孔的炮孔利用率 炮孔利用率 = 炮孔有效长度÷炮孔长度；
作用：开辟新自由面(槽腔),创造爆 破条件，是掘进工作的关键。
(2)辅助孔（眼）/崩落孔（眼） 作用：扩大槽腔,即扩大自由面，崩 落岩石,为周边孔爆破创造条件。 (3)周边孔(眼)— 顶孔、帮孔、底孔
作用：控制巷道断面的规格及形状,最终成巷。
§8 掘进爆破
• §8.1
掘进爆破的掏槽方法
• 根据断面大小、围岩性质、施工条件等因素，掏槽 孔的布置形式主要有：
(2) 桶形掏槽/角柱形掏槽 • ② 眼距 • 实验表明:空眼数目、空眼直径及眼距影响掏槽效果。 • 从图中可看出（φ=50mm）： L＜0.8φ：邻孔炸药被挤死；
L =（0.8~1.5)φ：破碎抛离；
L =（ 1.5~2.1)φ：碎而不抛；
L＞2.1φ：塑性变形，出现冲炮。
• 故，眼距常取 L=(1~2)φ。
⑶ 螺旋形掏槽/非对称角柱形掏槽
• ① 布孔特点： • 特点是药眼到空眼的距离依次递增，呈螺旋线布置； 由近及远顺序起爆； • 所以，能充分利用自由面，使槽腔逐步扩大，提高了 掏槽效果。
⑶ 螺旋形掏槽/非对称角柱形掏槽
• ② 药眼与空眼的距离
L1 (1 ~ 1.5)d L2 (1.5 ~ 2.0)d L3 (2.5 ~ 3)d L4 (3.5 ~ 4.0)d
§8 掘进爆破
• ② 斜孔掏槽炮孔间距
• (2)辅助孔间距 • 可参照台阶爆破炮孔的间距取值，一般取40～80cm。 • (3)周边孔间距 • 按光面爆破参数选取；一般取50～80cm，也有人建议 取65～80cm，其中底孔取小值； • 工程爆破中应按实际情况（如岩性、裂隙的发育程度， 等等）取值。
• (1) 起爆顺序
按药眼与空眼距离：近→远。
• (2) 延期时间
• 试验观测表明：掏槽碎岩运动速度约40~60m/s。
孔深2m：33~50ms； 孔深4m：67~100ms； 孔深5m：83~125ms。 结合雷管段别时间间隔，孔深2m时，常取50~75ms， 孔深4~5m时，常取75~100ms。
(3)V形或楔形掏槽 • ①掏槽孔布置 由2~4对相向倾斜孔组成，炮孔参数可参考下表选取。
(3)V形或楔形掏槽 • ② 分类： 垂直楔形掏槽：打孔方便，使用广泛； 水平楔形掏槽：岩层有水平层理、节理或巷道较宽；
(3)V形或楔形掏槽 • 复式楔形掏槽：布置2或3层掏槽孔； 较小V 形掏槽孔称为内掏槽孔，较大的V 形掏槽 孔称为外掏槽孔。
§８ 掘进爆破
§８.2 掘进爆破参数设计 §８.2.1 爆破参数的确定
• 一、孔径φ 采用气腿凿岩机 (如YT24、YT23D)：φ=38～42mm； 采用凿岩台车：φ=42～50mm。
气腿式凿岩机
四臂液压凿岩台车
§8 掘进爆破
• 二、孔深 炮孔深度跟炮孔长度不同，它是指炮孔底到工作面的 垂直距离。 孔深与断面大小，采用的钻孔设备等因素有关。
•4、槽腔抛碴 抛碴措施：空眼底部装药。具体做法如下：
空眼超深，装入适量炸药，于全部掏槽药眼起爆后再
起爆，以便将岩碴推出槽腔。如下图所示。
•5、垂直掏槽的优缺点 • (1)优点 ①眼深不受限制，循环进尺较大； ②炮眼利用率高，可达90~100%； ③容易控制眼底深度，使眼底在同一铅垂面上； ④钻孔时，钻臂间互相干扰少，凿眼效率高； ⑤岩石抛掷距离较近,爆堆集中,不易破坏设备和支护。 • (2)缺点 ①眼多； ②炸药消耗大 ③钻孔平行，钻孔精度要求高。
(2) 桶形掏槽/角柱形掏槽 • 从图中可看出（φ=100mm）： L＜0.6φ：邻孔炸药被挤死； L =（0.6~1.4)φ：破碎抛离；
L =（ 1.4~2.3)φ：碎而不抛；
L＞2.3φ：塑性变形，出现冲炮。
• 故，眼距常取 L=(1~2)φ。
(2) 桶形掏槽/角柱形掏槽 • 例如：实践证明，空眼直径为102mm，药眼直径为 40~50mm时， • 眼距为18~20cm (1.8~2.0φ)时，掏槽爆破效果非常好； • 即使孔距稍大3~5cm，只要钻孔精度有保证，也能取 得很好的掏槽爆破效果。 • ③适用范围：适用于各种硬度的岩层，但中硬以上岩 层掏槽效果更好。
3、掏槽眼装药量
• 线装药密度：
第1次起爆的炮孔：550~800g/m；
而后依次起爆的炮孔，逐渐增加，但一般情况下应控 制在1200g/m以内（有时可达1400g/m）； • 炸药单耗： • 全部掏槽孔的宜控制在1.4~1.8kg/m3，铁路隧道实际多 在2.0kg/m3。
3、掏槽眼的起爆顺序和延期时间
①采用气腿式凿岩机(如YT24、7655)时:
孔深取1.5~2.5m。
气腿式凿岩机
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② 采用中小型凿岩台车（钻孔台车）时： 孔深取2~3m，有些可达3.5m。 ③ 采用大型凿岩台车（钻孔台车）时： 孔深可达5m。
四臂液压凿岩台车 CLJY12.2 全液压履带式凿岩台车
§8 掘进爆破
• 三、装药量计算
§8 掘进爆破
• 学习垂直掏槽方式时应注意以下几点： • (1)主要自由面不是工作面，而是空孔壁。 • (2)掏槽孔的最小抵抗线是装药孔与空孔之间的距离， 且从孔口到孔底都是一样大。 • (3)空孔所起作用：自由面，补偿空间。
• (4)垂直掏槽的技术要点（６字诀）： ①密：眼距小； ②平：炮眼相互平行； ③深：空眼比药眼超深30～50cm； ④抛：空眼底装药（300～500g）抛碴; ⑤隔：隔段起爆（延期间隔）； ⑥药：药量要适度。
(1)单向掏槽
• ①掏槽孔布置：排成一列，朝一个方向倾斜； 倾斜角度45º ～ 65º ，孔距:30～60cm。 • ②适用范围：有明显层理、节理或裂隙面岩层。 • ③分类：顶部掏槽、底部掏槽、侧向掏槽。 • ④特点：掏槽孔远离工作面中心,孔底不会彼此相遇。
(2)锥形掏槽 • ①掏槽孔布置：各孔以相等或近似相等的角度向槽腔 • 底集中，但 不贯通； 孔底距为10~20cm；孔口距为0.4~1.0m； 倾角为55º ～70º 。 • ②槽腔形状： 锥形槽腔，分为三角锥形、四角锥形或圆锥形。 • ③适用范围：坚固岩石，断面一般应大于4m2， 不易受层理、节理及裂隙的影响。
√ (2)井巷全断面的炮孔利用率 炮孔利用率 = 每循环工作面爆破进尺÷炮孔深度。
§8 掘进爆破
• 四、炮孔数目
• 1.通过计算确定炮孔数目N
• (1)根据掘进断面积 S 和岩石坚固系数 f 估算
N 3 .3
3
f S
2
• (2)根据每循环的装药量Q总与单个炮孔的装药量 Q单 来 计算
Q总 kSL kL N N / / Q单 L nK nK
有些学者建议：
L1 (1 ~ 1.8)d L2 (2.0 ~ 3.5)d
L3 (3 ~ 4.5)d
L4 (4.0 ~ 5.5)d
• 说明：遇有特别难爆的岩石，可增加1~2个空孔，以 增大自由面和补偿空间体积。
⑶ 螺旋形掏槽/非对称角柱形掏槽 • ③ 优缺点 • 优点：用同样的炮眼数可得到较大的槽腔； • 不足：可靠性较差。