直眼掏槽爆破参数设计探讨
浅谈中深孔直眼掏槽光面爆破技术的应用
初 期使 用五星直 眼掏 槽方式 ，因补偿 空 间体积 偏小 ，一 次 扩槽效 果不佳，碎渣抛 出量少 ，影响到后续炮眼的爆破 效果 ，没 有 达 到 预 期 效 果 。后 经 改 进 掏 槽 眼布 置 ６个 空 眼 以增 大 自 由面 和 补 偿 空 间体 积 ，眼深 ２．２ｍ，菱 形 状 布 眼 分 两 次 扩 槽 ，确 保 了槽
①掘进方 向与岩层 向斜构造段层面方 向一致 时，沿顺层 面 部位适当扩 大周边眼距减 少装药量，爆破后开挖面沿顺层 面发 展保持岩层 结构面 的完整 ，减轻 爆破对 围岩 的扰 动 ，剪切层 面 处缩小周边眼距 适当增大装药量，防止爆破沿层面发展 形成爆 破 漏 斗 留下 三 角 形 岩 埂 ，致 使 巷 道 欠 挖 ，起 不 到 光 面 爆破 效 果 。
１．２ 爆破 方式 为了力求达 到较 好的掏槽 效果，采 用中深孔直眼掏槽 ，分
次爆破 ，先爆 破掏槽眼 ，周边 眼采用多打 眼少装药进 行光面施 爆 。
２ 中深孔爆破参数确定
２．１ 炸 药消 耗量确 定
Ⅳ类 围岩 的炸 药 消 耗 量 确 定 ： 由公式 ：Ｑ＝ｑＳ￣ 式 中 ：Ｑ— — 每循 环 应 使 用 的炸 药 量 ，ｋｇ；周边 眼 眼 口布 置 在 设 计 轮 廓 线 上 向外 偏 斜 ３～５。，使 眼 底 落 在轮 廓线外 １００ｍｍ处 ，周边眼 距 ａ＝４００～７００ｍｍ，层节 理发 育、 不 稳 定 的松 软 岩 层取 下 限 ，反 之取 上 限 ，光 面 层 厚 度 为 Ｗ＝５００～ ８００ｍｍ，周 边孔密集 系数 ｍ＝ ＝０．８～１．０，装药集 中度 为 ２００～ ３００ ｍ，眼 数 相 差不 大 ，眼 深 增加 到 ２．０ｍ，倾 角 偏 斜 小 。
平行导坑直眼掏槽水压爆破
平行导坑直眼掏槽水压爆破1、工程概况三峨山隧道全长*****m，是成昆铁路峨眉至米易段首架方向通过的第一座长大隧道，受铺架工期制约，隧道工期极紧张，仅48个月。
为解决隧道工期压力，隧道进口右侧设1座单车道平导，断面为5m×6m（宽×高），平导中线距正洞中线35m，长度7200m，其目的是平导快速掘进超前正洞掌子面约800m距离后拐入正洞增加正洞作业面，实现正洞有多个掌子面同时施工，从而缩短隧道工期，平导为三峨山隧道的关键线路，平导施工进度的快慢直接影响整座隧道工期。
平导与进口正洞承担主洞施工任务7755m；主要穿越页岩与泥岩、砂岩互层，玄武岩，灰岩，白云岩、白云质灰岩四套地层。
平导开挖采用普通钻爆开挖，炮眼采用阿特拉斯282双臂凿岩台车钻眼。
2、炮眼布置三峨山隧道进口平导III级围岩采用全断面开挖，开挖面积约为35.2㎡，在未采用直眼掏槽水压爆破开挖前，采用了多种炮眼布置及掏槽方式，爆破均采用常规爆破，即炮眼中未装水帶，炮眼无回填堵塞。
其中相对效果较好的为楔形掏槽炮眼布置，平均每循环进尺2.4m，每天3循环，日进尺7.2m，考虑机械故障等综合因素，每月按28天正常施工计算，月进度201.6m，与工期进度要求月进度250m相差甚远，无法满足隧道工期要求。
为实现平导快速掘进，平导内炮眼采用阿特拉斯282双臂凿岩台车钻眼，通过缩短钻眼时间，同时提高循环进尺来保障平导施工进度。
通过引进水压爆破技术，先后进行了楔形掏槽和直眼掏槽两种钻眼方式的水压爆破循环试验，每循环爆破效果，用药量，循环时间均进行详细记录，并形成对比，总结了两种不同的掏槽眼水压爆破开挖对平导进尺取得了实质性提高新技术。
2.1楔形掏槽炮眼布置采用阿特拉斯282双臂凿岩台车钻眼，掏槽眼采用φ42钻头，布两排，第一排角度水平向内倾18°，深度L=3.0m，第二排角度水平向内倾10°，深度L=3.2m，第一圈辅助眼用φ42钻头，深度L=3.5m，无偏角，第二圈辅助眼用φ42钻头，深度L=3.5m，无偏角，周边眼用φ42钻头，深度L=3.0m。
水工隧洞爆破方法和爆破参数
4、光面爆破（又叫护层法爆破）是沿隧洞设计轮廓线予留一层岩石护层或叫光面层，然后根据护层的实际厚度来布置周边眼，最后起爆。目前国内水工隧洞及煤矿井巷掘进施工多采用此法。
光面爆破中，常采用的技术措施：
⑴、使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。
⑵、采用不耦合装药结构，药卷直径小于炮眼直径。
⑶、严格掌握与周边眼相邻的内圈炮眼的爆破效果。周边眼尽量做到同步起爆。
⑷、严格控制装药集中度。必要时可采取间隔装药结构，但为了克服眼底岩石的夹制作用，通常在炮眼底部需加强装药。
（5）、堵塞用砂石和粘土混合物，砂石50～40%，粘土50～60%，堵塞长度不小于20cm～45cm。
5.控制超挖的主要措施：
提供一些水工隧洞爆破方法和爆破参数以及技术措施要求，根据现场的实际情况参照执行，以达到取得最佳施工效果。施工的隧洞爆破开挖成型差，超挖多，对围岩破坏严重，并影响隧洞开挖进度。
1、炮眼种类：隧洞爆破炮眼分为槽不受围岩软硬和开挖断面大小限制，但必须严格控制钻眼方向和相互距离。
（2）掏槽眼布置于断面中央偏下部；辅助眼位于掏槽眼和周边眼之间；周边眼沿隧洞周边布置，外插斜率0.03～0.05（距隧洞边缘一般0.25～0.5m,使眼底正好落在隧洞轮廓线内边缘附近）。
2、炮眼布置比例：掏槽眼：辅助眼：周边眼=1：1/2：2。
掏槽眼比其他炮眼深20～30cm，当工作面岩层软硬不一时，应尽可能布置在软的岩层上。掏槽眼数目，一般6～8个；总的炮眼数以每平方米取4～6个为宜。
⑴、根据地质条件选择合适的爆破方法和爆破参数。一般讲，硬岩隧洞宜采用光面爆破，软岩隧洞采用予裂爆破。
⑵、光面爆破应采用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸药。要合理选用起爆雷管段数，掌握好内圈炮眼的爆破效果。
浅论坚硬岩石巷道掏槽爆破中相关技术参数的选用(高李辉)
浅论坚硬岩石巷道掏槽爆破中相关技术参数的选用高李辉（淮北矿业股份有限公司许疃煤矿，安徽淮北 233529）摘要：根据爆破理论，分析影响掘进爆破的因素，验证工程应用中的效果。
关键词：掘进巷道；坚硬岩石；爆破参数；选用1 引言煤矿掘进生产中，常用含空孔的直眼掏槽爆破，其岩石破碎和初始的抛掷过程都发生在槽腔内部。
装药孔爆炸后，装药孔与空孔间的岩石介质破碎，首先向空孔方向运动，作用在空孔壁上产生碰撞和回弹，爆生气体迅速成为混合体。
高压爆生气体的膨胀，使得岩石碎块开始向炮孔轴向方向运动，并形成槽腔。
所以在直眼掏槽爆破中布置掏槽孔和确定掏槽爆破参数时，应根据现实情况，一要考虑岩石发生破碎，二要使岩石碎块从槽腔内迅速抛扔出来。
2 爆破理论根据1）爆破基本规律与性质。
①爆破中槽腔内岩石碎块与爆轰气体混合物可看成伪流体，其属于两相流动。
而槽腔内岩石碎块与爆轰气体混合物不能作流体处理。
根据多相流体力学理论，流体中含有大量固体小粒子流时，若流体的流动速度足够大，其固体粒子的特性与普通流体相类似，可认为固体颗粒为伪流体。
②爆破中槽腔内岩石碎块与爆轰气体混合物视为充满整个槽腔没有间隙的连续介质，即组成两相流动。
该不是单个颗粒的运动特性，而是大量颗粒的统计平均特性。
③气体混合物的运动主要是沿炮孔方向，所以爆生气体与爆破后的岩石碎块组成的抛掷运动，近似于一维状态。
④作抛掷运动时，槽腔内爆生气体不断膨胀，气体每一瞬时都是均压的，且不与孔壁发生热交换。
所以槽腔内岩石碎块与爆轰气体混合物，也可视为理想多方气体，并适用于泊松绝热方程求解。
2）炮孔内碎块及气体运动状态。
根据两相流体力学原理，槽腔内爆生气体的膨胀规律，可以用如下爆生气体的状态方程表示：p = pk)(ρρ，式中p、ρ为爆生气体的初始压力和密度；p、ρ为爆生气体的瞬时压力和密度；k为等熵指数（多方指数）。
对于理想多方气体，可取k≈1.4。
爆生气体和岩石碎块组成的两相流混合物中，岩石固体颗粒伪流体的连续方程为：0)()(=∂∂+∂∂x z t c Z c c υρρ，式中z 为两相流某一瞬时的体积比；ρc 为岩石密度；υc 为岩石碎块的运动速度。
小直径中深孔爆破直眼分段掏槽机理及参数探讨
法。但根据岩石的抗爆力随孔深的增加而增大的性
能, 掏槽底部岩石所受的夹制力大于上部, 因此上 下分段炸药量不应相同, 应按下式选定:
Q1 =
Q 1+ MQ
Q2 =
1
M +
Q
M
Q
Q
(3)
式中 M Q —— 上下分段装药量之比,M Q = Q 1 Q 2,
炮孔底部岩石夹制作用的强度 f c′< f c (f c 为单次 起爆时炮孔底部岩石夹制作用的强度)。因此在同 样炮眼深度, 同等装药量等条件下, 分段起爆的破 岩深度要大于单次起爆时的破岩深度, 故其能提高 破岩效果, 减少残孔长度。另从能量观点出发, 分段 起爆使炸药和岩石间的匹配更加合理, 使得有更多 的爆破能量由于岩石的破碎和抛移。
(2) 有较大的槽腔表面积和较高的炮眼利用 率。这样才能为后爆炮眼创造更为充分的自由面。
(3) 首爆炮眼装药应占有较多的空眼。空眼越 多、空眼直径越大对掏槽爆破越有利, 因为这样可 提供较多的辅助自由面和补偿空间。
(4) 在目前雷管段数供应不足或对使用雷管 段数有限制的情况下 (如煤矿井下只能使用总延迟 时间不超过130m s 的前5段雷管) , 应尽量减少起爆 雷管段数。
[ 4 ] 徐颖, 刘积铭. 深孔直眼分段掏槽技术研究[J ]. 阜新矿业学 院学报, 1997, 16 (4) : 495- 498.
根据模型试验结果[4 ], M Q = 0. 6～
0. 8较为合理。
5 结 语
目前, 在煤矿中普遍推广三小技术, 特别是小 直径中深孔光面爆破技术, 采用直眼分段掏槽技 术, 在配合周边光面爆破技术, 可增大槽腔体积, 提 高掏槽深度, 减少抛掷距离, 有利于爆堆集中, 利于 装岩, 同时还减少了炮眼数量和炸药消耗, 提高掘 进速度, 降低了成本。我们也曾在安徽、山东等地的 煤矿中应用, 取得了较好的爆破 效果, 建议在煤矿 岩巷掘进中大力推广小直径中深孔光面爆破技术, 特别是在掏槽中采用直眼分段掏槽技术。
硬岩坑道直眼掏槽爆破技术研究
硬岩坑道直眼掏槽爆破技术研究
针对我军硬岩坑道爆破中普遍存在着进尺小、速度慢、效果差等问题,本文根据岩石爆破理论和军事坑道的特性设计了九孔菱形中部间隔装药直眼掏槽爆破,且对其进行了现场试验和数值模拟。
通过对试验和模拟结果的分析研究,结合研究成果对初始方案进行了优化。
优化后的掏槽爆破具有较好的掏槽效果,槽腔体积大且成型好,掏槽干净,无残孔现象,可用于军事坑道爆破掘进工程,以实现大进尺快速掘进,具有较高的军事实用价值。
取得以下成果:(1)根据爆轰理论、岩石爆破理论和应力波衰减规律推导计算了炮孔直径为40mm,装药直径为32mm 的非耦合柱状装药在岩体中爆炸形成的粉碎圈和裂隙圈半径。
计算结果为:粉碎圈半径52mm,裂隙圈半径177mm,破坏半径249mm。
相同条件下数值模拟结果分别为60mm,180mm,260mm,理论计算结果和数值模拟结果较
一致。
(2)中部间隔装药的掏槽方式能充分利用炸药能量破碎岩石,减少炸药用量,并能优化槽腔成型。
但对于坚硬岩石坑道,不宜单纯采用中部间隔装药方式,宜采用全炮孔装药。
(3)装药孔间距对掏槽爆破效果有着重要影响。
本文提出装药孔间距取稍大于2倍的粉碎圈半径,且小于裂隙圈半径,该取值方法能有效避免因间距过大出现的残孔现象和间距过小出现的炸药“挤死”。
大直径深孔中空眼直眼掏槽爆破技术应用研究
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掘进爆破 工 作 中 亟 待 解 决 的 主 要 问 题. 针 对 此 问
题,九里山矿在直 眼 掏 槽 爆 破 理 论 分 析 的 基 础 上,
采用数值模拟的方法探讨了大直径掏槽对 １６１２１ 底
抽巷围岩 力 学 性 质 的 影 响, 并 进 行 了 现 场 工 业 试
验,收集了相关爆破参数,进而提出了大直径深孔
煤矿岩巷掘进技术经过多年发展,主要有两种
作业方式:一种是钻爆法施工,另一种为机械掘进
施工.由于钻爆法施工具有良好的适用性,不受客
直眼掏槽爆破技术在小断面坑道中的应用
直眼掏槽爆破技术在小断面坑道中的应用发布时间：2021-07-27T15:00:34.087Z 来源：《基层建设》2021年第13期作者：花瑞[导读] 提要：济南市1029工程3#出入口断面小，地下坑地道爆破开挖存在进尺短，爆破效果差，靠近掌子面的开挖轮廓线经常出现欠挖现象。
中铁十四局集团第二工程有限公司山东省泰安市 123000提要：济南市1029工程3#出入口断面小，地下坑地道爆破开挖存在进尺短，爆破效果差，靠近掌子面的开挖轮廓线经常出现欠挖现象。
分析该现象产生的原因，并结合现场实际情况重新进行爆破设计。
通过实践证明，直眼掏槽技术在小断面坑地道施工中得到了预期的开挖效果，为今后小断面坑地道工程施工积累了经验。
关键词：直眼掏槽小断面坑地道爆破技术1.工程概述1.1工程概况某项目为地下坑道式工程，共设有三个出入口，3#坑地道开挖断面主要为3.4m×4.15m（宽×高）-3.4m×6.15m（宽×高）不等。
3#出入口承担施工任务长达773m，因竖井通风道位于3#坑地道，采用反开挖方案施工，因此3#出入口成为该工程施工的关键线路，该通道断面小，坑地道较长，施工难度大。
3#出入口地质剖面图显示，洞口段覆盖层为含碎石的粉质粘土，洞身为中风化石灰岩，灰色，隐晶质结构，中厚层状结构，主要为方解石组成，其次为白云石，围岩级别为IV级。
地下水不发育，主要靠大气降水补给，洞身开挖条件较好。
2.爆破方案的初选与优化2.1楔形掏槽由于3#出入口开挖断面较小：3.4×6.15m，无法进行多台钻机同时钻孔，洞口段围岩为V类，采用两台阶法施工。
前期按坑地道施工原则：小进尺、弱爆破。
开挖方案采用上下台阶施工，爆破开挖初选为楔形掏槽的爆破开挖方式，并制定上台阶爆破参数，根据规范不同围岩的装药系数进行计算，并结合现场爆破效果调整爆破参数至最优。
上台阶楔形掏槽爆破主要经济技术指标如下，设计钻孔深度1.7m，实际每循环进尺每循环进尺1.4m，炮孔利用率82.3％，开挖量22.20m³，炸药单耗2.39kg。
角柱形垂直掏槽爆破参数研究
角柱形垂直掏槽爆破参数研究章逸锋;李洪超;张智宇;刘浩杉;徐泽辉【期刊名称】《地下空间与工程学报》【年(卷),期】2024(20)1【摘要】针对角柱形掏槽孔网参数确定问题,依据前人研究,总结推导了岩体爆破作用下粉碎区半径Rp和裂隙区半径Rf的计算模型,量化了爆炸应力波和爆生气体对岩体破碎的影响,并根据Rp和Rf的结果结合碎胀空间效应构建了角柱形掏槽孔网参数的计算模型。
结合现场实际情况,可得爆炸应力波产生的粉碎区半径R1=50 mm,裂隙区半径R2=550 mm,爆生气体二次破碎产生的粉碎区半径l c=16 mm,裂隙区半径l g=420 mm;从而得到Rp=66 mm、Rf=970 mm结合碎胀空间效应,可知装药孔和空孔距离L和装药孔间距L_(1)满足66 mm<L<L_(1)<160 mm,依据现场实际取L=0.1 m、L_(1)=0.15 m;对该掏槽方案建立数值模型进行计算,模拟结果表明裂隙区裂纹平均长度为1069.4 mm,与Rf=970 mm相比误差为99.7 mm,粉碎区槽腔破碎的平均长度为67.1 mm,与Rp=66 mm相比误差仅为1.1 mm,再对该掏槽方案进行多次现场巷道掘进试验,试验结果表明炮孔利用率可由原先的80%提高至93%以上,验证了模型的有效性。
【总页数】11页(P31-41)【作者】章逸锋;李洪超;张智宇;刘浩杉;徐泽辉【作者单位】昆明理工大学公共安全与应急管理学院;昆明理工大学城市学院;昆明理工大学国土资源与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TD236【相关文献】1.合理掏槽方法和爆破参数提高平巷掘进爆破率的实践2.三角柱直眼掏槽爆破参数研究3.南温河钨矿巷道掘进垂直掏槽爆破参数优化及应用4.角柱形掏槽孔布置及毫秒延时爆破效果分析与应用5.公路隧道开挖掏槽爆破技术及掏槽参数设计因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
立井深孔直眼分段掏槽改善爆破块度机理的分析与研究
／ ， ／
及 在岩石 中的残余应 力 改善岩 石 的破 碎效果 。 由于应 力 波在 自由 面上 的反 射 作 用 ， 分 段装 上
药 爆后生 成 的新 自由面和 在岩石 中形 成 的大量 爆生 裂 隙将岩石 中压 缩应 力 波 反 射成 拉 伸 应力 波 ， 而 从 改变 了岩石 中的应力 状 态 ， 大 了岩 石 中的 拉伸 作 增 用， 使岩 石 由原－ 压 为主变成 了受 拉为 主 ， 来受 因岩石
１ 分段掏槽改善破碎块度 机理
直眼分 段掏槽 爆破 的实 质是对 槽孔 实施 分段装 药， 中间填 隔一定 长度 的炮 泥 ， 自上而下顺 序微 差起
爆 。较多 的是上下 两分 段 ， 据微差 爆破 理论 ， 根 下分 段 装药 能充 分利用 上分段 装药 爆后创 造 的新 自由面
如表 １所示 。炮孔 直径 ６５ｍ 特 制小雷 管 引爆普 ． ｍ， 通 导爆索 ， 管规格 ： 径 ６２ｍ 内径５２ｍｍ， 雷 外 ． ｍ， ． 装 药 量 ０ ２ Ｄ Ｎ ， 硝 基 重 氮 酚 ） 导 爆 索 长 ． ４ｇ（ Ｄ Ｐ 二 。 １ ｍ， ０ｍ 当量 于 ０ １４ｇ Ｄ Ｐ（ 爆 热换 算 ） ． ６ Ｄ Ｎ 按 。炮 孔
忌 第 １１期 ４
ｄ ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ２ ９ ． ０ ０ ． １ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ ５— ７ ８ ２ １ ． ６ ０ ６ ｓ １
立 井 深 孔 直 眼分 段 掏 槽 改 善
爆 破 块 度 机 理 的 分 析 与 研 究
冯 书 韬
（山西 李 家楼 煤 业有 限公 司 ， 山西 太 原 ０ ００ ） ３０ ２
摘
要： 利用微差爆破破岩理论 ， 对分段掏槽 改善破碎块 度的机理 进行 了分 析 ， 后结合单孔 爆破漏 斗试 最
三角柱直眼掏槽爆破参数研究
三 角 柱 直 眼 掏 槽 爆 破 参 数 研 究
戴 俊 ， 永琦 杨
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中 国 矿 业 大 学 北 京 校 区 ． 京 ［０ ￣ ） 北 ０ ０ ３
摘 要 ：通 过 对 三 角 柱 直 眼 掏 槽 爆 破 进 行 试 验 研 究 ， 为 爆 破 槽 腔 的 形 成 过 程 可 分 成 两 个 阶 段 认
第 ４期
戴 俊 等 ：三 角 柱 直 眼 掏 槽 爆 破 参 数 研 究
角 柱 直 眼 掏 槽 有 三 种 基 本 形 式 （ 图 １ ， 次 适 用 坚 固性 系 数 逐 渐 增 大 的 岩 石 。 比较 得 知 ． 见 ）依 三 种 基 本 掏 槽 形 式 的 实 质 是 相 同 的 。 随 着 岩 石 坚 固 性 系 数 增 大 ， 眼 间 距 必 然 减 小 ． 保 证 后 继 炮 为
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爆 炸 与 冲 击
加 ． Ｎｏ ４
卷 第４ 期
２ ０ 年 １ 月 ００ ０
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文 章 编 号 ：１ ０ —４ ５ ２ Ｏ ） ４ｏ ６ — ５ ０ １ １ ５ Ｏ Ｏ ０ ． ３ ４０ ｃ
煤 炭 基 建 公 司 在 斜 井 创 新 与 陕 速 施 工 中 ， 用 三 角 柱 直 眼 掏 槽 ， 得 了 很 好 的 施 工 效 益 。 三 采 取
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图 １ 三 角 柱 直 眼 掏 槽 炮 眼 布 置 的 三 种 基 本 形 式
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地下洞室爆破参数选定参考
地下洞室开挖爆破参数选择
合理布置工作面上炮眼和确定正确的爆破参数是取得良好爆破效果和加快掘进速度的重要保证。
1、掏槽孔
（1）掏槽孔种类有：倾斜眼掏槽和垂直眼掏槽。
倾斜眼掏槽：分为单向掏槽、锥形掏槽、楔形掏槽。
垂直眼掏槽：龟裂掏槽、桶形掏槽、螺旋掏槽。
注：楔形掏槽由两排对称的倾斜炮眼组成，爆破后形成楔形槽，适用于中硬以上均质岩石，且开挖断面大于4m2。
每对掏槽眼间距0.2～0.6m，掏槽眼与工作面的夹角为55°～75°，眼底间距10～20cm。
在有水平层理的岩石中宜采用此掏槽形式。
（2）掏槽孔数：小型断面4～6个，为断面根据开挖方式确定掏槽眼位置和数量。
（3）比其它孔加深150～200mm，装药量增加15%~20%；
2、炮孔直径选择
（1）炮孔直径选择：
开挖面积S＞4m2，d取36～43mm；开挖面积≤4m2时，d取25～30mm。
凿岩台车：d=50mm。
3、排炮循环进尺选择
Ⅰ～Ⅲ类围岩：
手风钻：2.0～3.0m；（视岩石条件和断面大小而定）；
钻架台车或凿岩台车：3～4m。
竖井：(0.25～0.45)D，D为井筒直径。
Ⅳ、Ⅴ类围岩：2.0～1.2m。
4、炸药单耗
导洞炸药单耗1.2～2.4kg/m3，全断面1.3～1.5kg/m3。
5、爆破效率：85%～90%。
直眼掏槽在隧洞软岩施工中的应用及爆破参数优化
直眼掏槽在隧洞软岩施工 中的应用及爆破参数优化
李文涛‘张 颖2 ，
( 1. 辽宁省汤河水库管理局， 辽阳 111000 ; 2. 长春市希望建筑工程监理有限公司， 长春 130012)
摘 要: 引细入汤工程隧洞出口岩段长度 2 293m 为 二云片岩， 强度较低， 属较软岩。施工中 爆破效果较 差， 欠挖补炮， 进度缓慢。经过改变掏槽方式及对爆 破参数的优化调整， 基本达到了设计和进度要求， 保 证 了进度和质量。 关键词: 隧洞;爆破参数; 直眼掏槽; 调整; 光面爆破 中图分类号 : U455 .6 文献标识码 : A
确定掏槽眼间距为 20cm， 中空眼直径为 60mma 周边孔 :按照设计要求采用新奥法施工 ， 为保护 围岩少受扰动 ， 必须采取光 面爆破。光面爆破参数 结合 前 期 施 工 的 经 验 ， 定 周 边 孔 间 距 E 为 确
0.45m )。 l1
辅助眼的间距根据断面尺寸实际布置 0.550 .70 m .
3/ 2 8
x - 10
长春工程学院学报 ( 自 然科学版) 2007 年 第 8 卷 第 I 期 J .Changchun Inst .Tech. (Nat.Sci.Edi . ) ,2007 ,Vol .8,No. 1
I SSN 10 0 9 - 8 9 8 4 C N2 2 - 13 2 3 / N
式中:qa— 单孔平均装药量， kg;
图内数字为雷管段数
图I
初选炮孔布置图/ mm
of
1 爆破参数的初选与存在的问题
1.1 爆破参数的初选
由于引细人 汤工程 的开挖 洞径 较小 : 3 . 4m x
3 .3m(宽 x 高) ， 无法进行多台钻机同时钻孔， 司钻
煤矿中深孔爆破掏槽参数确定
岩巷中深孔爆破合理掏槽型式的确定在井巷掘进爆破中，每循环都必须首先掏槽，为大量的继爆炮孔创造破碎补偿空间和自由面。
岩巷掘进影响进尺的关键因素就是掏槽爆破，要提高炮眼利用率，就应首先选择合理的掏槽型式和掏槽参数。
因此，掏槽爆破是井巷爆破技术中的主要难点和关键。
多年来某矿业集团在岩巷掘进中普遍采用1. 5 m 的浅孔爆破，月进尺一直徘徊在60 ～ 80 m，而且成巷质量差，支护费用高，造成采掘接续紧张。
后来在原有设备条件下进行了中深孔爆破试验，取得了一定成功。
但由于凿岩难度大，工人劳动强度大，为改善这种现状，矿方投资购置了阿特拉斯科普柯凿岩台车，侧卸式装岩机，为实施中深孔爆破，创造了良好条件。
1. 直眼掏槽破岩机理井巷掏槽爆破一般分为直眼掏槽和斜眼掏槽两种。
对于中深孔爆破，由于斜眼掏槽的应用受到巷道断面宽度的限制，所以必须采用直眼掏槽方式。
其突出优点是眼深不受巷道断面的限制，并利于机械化钻孔和多台钻机同时作业；其最大缺点是向工作面方向的抛渣能力很弱。
从技术难易程度上来讲，直眼掏槽较为复杂，要求严格。
直眼掏槽爆破实际上是单自由面下具有一定排列规律和起爆时续的柱状药卷装药的一种群孔爆破。
它的特点是炮眼间距小，炸药单耗高，抛掷排渣困难。
研究表明，槽腔在形成过程中，大体可分为两个阶段：第一阶段，爆炸冲击波对岩石进行粉碎性破碎，即破碎过程；第二阶段，爆生气体余压膨胀，从而将已破碎的岩石抛出腔外，即抛掷排渣过程。
对于掏槽爆破来讲，保证槽腔成型质量及提高其清洁度是很重要的。
根据槽腔形成机理，掏槽眼爆破后，只有装药上端部炸药（即等效集中装药）使岩石破碎，形成弱抛掷，产生爆破漏斗，而柱状装药则仅产生挤压破碎作用，只有极少的能量用于岩石的抛出，绝大部分破碎岩石仍滞留于掏槽眼内，这对后继辅助眼和周边眼的爆破极为不利。
为使槽腔体积大而干净，并克服岩石的“再生”现象，在掏槽部位中心钻一同直径（或较大直径）超深200 ～ 300 mm 的空孔，不用堵塞，在中空孔中适当装入一定量、延迟起爆的炸药，以加强抛掷作用。
立井深孔直眼掏槽大直径中心空孔作用分析和参数计算
Ｃａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｐａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ Ｃｕ ｔ ｉ ｎ Ｒｏ ｃ ｋ Ｓ ｈａ ｆ ｔ
Ｚ Ｏ Ｎ Ｇ Ｑ ｉ ， Ｓ Ｈ Ａ Ｏ Ｌ ｉ ａ ｎ 凡 （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ３ ２ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
破碎更充分 。数值模拟 结果进 一步验证 了大直径 中心空孔所 具有 的应力 叠加和反 射拉 伸作 用。在 此基础 上， 对空孔与装 药孔 间距 的合理取值进行 了理论分析计算 ， 中心 空孔应 处在掏 槽孔形 成的爆破 裂 隙区之 内，
并 选 用较 大 的松 动爆 破 作 用 指 数 进 行 设 计 。 关键词 ： 立 井 深 孔 爆 破 ；直 眼 掏 槽 ；大 直 径 空 孔 ； 爆破作 用 ； 数 值 模 拟 ；空 孔 与 装 药孔 间距
ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｗａ ｖ ｅ， ａ ｎｄ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｒ ｏ ｃｋ ｍａ ｓ ｓ， ｉｎａ ｆ ｌ ｌ ｙ， ｏ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｚ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｌ ｅ ｓ ｒｅ ｔ ｓ ｓ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ｍａ ｄ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｆ ｕｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｘ ｐａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｃ ｕｔ ｃ ａ ｖｉ ｔ ｙ， ｒ ｏ ｃ ｋ ｂｕ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｂ ｒ ｏ ｋｅ ｎ ｍｏ ｒ ｅ ｓ ｕ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ．Ｔｈ ｅ ｎ ｕｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
浅谈中深孔直眼掏槽爆破技术在坚硬岩层中的应用
浅谈中深孔直眼掏槽爆破技术在坚硬岩层中的应用摘要：本文结合工程实例，主要阐述了在坚硬岩层掘进过程中应用中深孔直眼掏槽爆破施工技术，以及合理选取掏槽形式和爆破参数，能有效的提高工程施工速度。
关键词：中深孔直眼掏槽爆破坚硬岩应用我矿在岩巷掘进中习惯采用四眼楔形掏槽爆破法施工,但四眼楔形掏槽在坚硬岩中存在掏槽效果差,制约了单循环进尺，严重影响矿井的生产接替，提高坚硬岩石巷道掘进速度已成为我矿一个迫在眉睫的问题，岩巷中深孔直眼爆破是解决此问题的有效方法之一。
1. 工程概况北采区+330集运巷掘面是重点开拓工程。
该巷道设计标高+330.778m，设计长度为615 m，巷道坡度为+3‰，断面为半圆拱形，设计宽度2.2 m，设计高度为2.5m，断面面积为5.3m2，设计层位为F8煤层顶板，掘进巷道岩性以细粉砂岩为主，岩石硬度系数为8.5-10.7，施工方式为炮掘，耙斗装岩机出碴，1 t 矿车运输。
2. 掏槽眼爆破技术参数选取岩巷掘进爆破时，由于只有一个自由面，四周岩石夹制力很大，爆破条件困难。
掏槽的作用是形成槽腔，既为后续炮孔爆破创造自由面又为岩石破碎提供补偿空间。
影响掏槽爆破的因素很多，且各因素之间相互影响，相互制约，掏槽爆破技术是岩巷中深孔爆破的关键，是决定炮孔利用率的主要因素。
因此，必须合理选择掏槽形式和爆破参数，使岩石完全破碎并抛出，获得较高的炮孔利用率。
2.1.掏槽方式的选取在中深孔爆破时，一般采用直眼掏槽。
直眼掏槽的形式有多种，较为常见的有五花眼掏槽、菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等。
各种掏槽形式的共同点，是利用空眼做首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间。
因此，直眼掏槽均有数量不等的平行空眼。
确定掏槽方式还应综合考虑以下原则：①掏槽形式越简单越好，雷管段数不宜过多，否则难以实现巷道全断面一次爆破；②掏槽眼爆破后，能形成较大的第二个自由面和较高的炮眼利用率；③首爆装药炮眼应占有一定比例的空眼。
试验中，我们认为五花眼掏槽可增大第二个自由面表面积，提高掏槽深度。
空孔直眼掏槽爆破在地下厂房开挖中的应用探讨
４２ 试验参数与效果 ．
从试验结果看 出 ， 螺旋掏槽和加密桶形掏槽爆 破效果较好 ， 炮孔利用率分别达到 ８％ 、９ ， ５ ８ ％ 考虑
爆堆集 中在工作面附近 ， 有利于装岩 ， 中得到了 工程 广泛的应用。不过 ， 直孔掏槽也没有统一的格式 ， 为 了探求直孔掏槽的最佳布孔方式 ， 笔者结合狮子坪
电站地下厂房的爆破开挖 。 进行 了一些现场实际试
收稿 日 ： ０ — ９ ２ 期 ２ ６ ０ —１． ０ 作者简介 ： 牟遗忠 （９５ 。 ； 都： １６ 一） 男 成 四川 华 电杂 谷脑水 电开发有 限责任公司高级工程师．
验。
２ 工 程 概 况
狮子坪水 电站是 杂谷脑河流域的龙头水库 电 站， 位于四川阿坝州理县境 内。狮子坪水 电站地下
厂房系统 由主副厂房 、 安装间 、 主变室、 尾闸室、 尾水 洞、 交通洞、 母线洞 、 出线洞 、 排风洞等组成。狮子坪
目前， 隧洞掘进爆破掏槽孔形式主要有斜孔掏 槽和直孔掏槽 ２ １ 种Ｌ 引。其 中， 直眼掏槽根据布孔方
Ｍ Ｕ Ｙ．ｈ ｎ Ｗ ｉ ｏ ｇ ， ＡＮＧ Ｘｉｇ Ｆｎ ｚ ｎ ．ｅ
（ ．ｉ ｕｎＺ ｇｌｏＨ ｄｏｏ ｅ ｅｅｏｍｅｔ ｏＬｄ Ｃ ｅｇｕ６ ０ Ｃ ｉａ １Ｓｃ ａ ａｕａ ｙｒｐｗｒＤ ｖｌ ｎ ｔ，ｈｎｄ ３ ０，ｈｎ ； ｈ ｐ Ｃ １ ２
２ Ｇ ｚｏ＇ ｒｕ ｏ ａｙ Ｙｃ ａｇ４ ３ ， ｈｎ ） ． ｅｈ ｕ ａＧ ｏ ｐＣ ｍｐｎ ， ｉ ｎ ４ ０ Ｃ ｉ ｂ ｈ １ ３ ａ
维普资讯
第 ２ 卷 第４ ３ 期
２０ ０ ６年 １ ２月
爆
破
Ｖ０． ３ Ｎ ． １２ ｏ ４
Ｄｅ ． ｅ
直眼菱形掏槽多空眼中深孔爆破技术
国家职业资格二级论文论文题目:直眼菱形掏槽多空眼中深孔爆破技术姓名:身份证号:所在单位:采用直眼菱形掏槽多空眼中深孔爆破技术提高掘进单进概况:**煤矿是**公司所属的老矿，在掘进系统未完全实现全机械化的情况下，在半煤岩掘进中，采用直眼菱形掏槽多空眼中深孔爆破技术来保证安全和提高掘进单进。
为此，我班与2013年3月-6月，在2111运输巷施工中，采用直眼菱形掏槽多空眼中深孔爆破技术，并按合理的循环组织及作业方式，单班组平均进60m（单月生产天数27个工作日），大大提高了小班单进水平，提高工时利用。
1.巷道掘进技术条件2111运输巷位于三水平二区+100水平，该巷处于K2煤层底部，大部分土质未砂质系数为δ=4～6，为IV级。
巷道净高2.1m，上净宽2.4m，下净宽3.4m，煤厚为1.3～1.5m 之间。
梯形巷道，三节金属棚式支护。
采用直眼菱形掏槽多空眼中深孔爆破掘进作业施工工艺，工装备和材料配备情况见下表2.快速掘进施工工艺（1）在多次试验的基础上，制定了符合生产现场爆破参数及作业方式，见图1、表2直眼菱形掏槽多空眼中深孔炮眼布置图图1在半煤岩巷掘进中，每循环爆破都必须先在工作面进行掏槽，掏槽的目的是在原自由面上产生第二个自由面，使之达到良好的爆破效果。
而多空眼掏槽的主要作用是在爆破过程中尽最大程度增大第二个自由面的自由度，为后继爆破孔创造更好的爆破效果。
根据2111巷的岩性和煤层变化除掏槽眼外，其余眼位和眼孔个数可根据实际情况自定。
决定采用直眼菱形多空眼中深孔爆破掏槽，中间孔装药，周围8个不装药。
因直眼掏槽不受断面限制，可布置两台YT-29湿式凿岩机打眼，且打眼易掌控，爆破效率高。
但直眼菱形多空眼掏槽眼距要严加控制，既不能大，也不能小，太大打不开，掏不出槽来；太小达不到产生第二个自由面度的效果，导致煤岩被挤压，产生岩石面再生。
在经过多次试验的基础上，确定中间眼距周围眼的距离上下方向为250mm，左右方向和其余眼距为150mm。
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(2) 为了避免槽腔爆破产生挤死 ,首爆装药孔
与空孔中心距离 a1 还要满足初始补偿系数 m 的要
求 ,即 :
a1 ( R1
+ R2 )
π
Ʀ )
a1 ( R1 + R2 )
-
π 2
( R21
+ R22 )
>m
(5)
式中 , R1 为装药孔的半径 ; R2 为空孔的半径 ;一般 m 值为 1. 0～1. 4,由于炮孔不可避免的偏斜以及岩渣
66
采 矿 技 术
2005, 5 (3)
[σt
] 为岩石抗拉强度 ;ρ0
为炸药密度
ρ m
为岩石密
度 ; Pm 为孔壁上的初始压力 ; D 为炸药爆速 ; Cp 为
岩石纵波波速 ; Sc 为药卷面积 ; Sb 为炮眼面积 ; n 为
爆轰产物与炮孔壁碰撞时反射压力为入射压力的倍
数 ( n = 4～20) 。
3 首爆装药孔药量的确定
直眼掏槽爆破中 ,要将槽腔内岩石充分破碎并
发生一定的抛掷 ,为后续炮孔爆破形成第二个自由
面 。因此 ,掏槽眼的装药量一般较大 ,炮眼除堵塞段
外 ,采用全部装药 ,掏槽眼的装药量理论上可通过下
式计算 :
Φ3 2
Q
= 0. 55 ( a - R1 )
S in 2
(L - L1 )
钻爆法在我国矿山井巷掘进方法中占 85%以 上 ,掏槽爆破是井巷和隧道掘进爆破工程中的重要 内容 ,是决定爆破效率的主要因素 ,它的成败直接关 系到巷道掘进的循环进尺 、炮孔利用率 ,尽管如此重 要 ,但由于理论研究的难度 ,掏槽爆破的理论研究成 果报道较少 ,致使许多矿山凭借经验选择掏槽形式 , 爆破效率较低 。为了提高掘进速度 ,隧道或井巷爆 破中炮孔深度有不断增加的发展趋势 。直眼掏槽与 斜眼掏槽相比 ,在提高井巷循环进尺和掘进效率等 方面有明显的优势 。井巷掘进的特点是只有一个自 由面 ,空孔能为槽腔的形成提供第二个自由面和岩 石破碎的补偿空间 ,所以含空孔的直眼掏槽爆破是 目前应用最广泛的一种方式 。
抛掷的速度大 ,一般要求设计选取的 m 值要有一定
的余地 。
(3) a1 的值不能太小 ,必须防止孔间的贯通 :
a1
> R1 + R2 2
+ 2L sinα
(6)
式中 , L 为炮眼深度 ;α为炮孔偏斜角度 。
由以上分析可知 ,首爆装药孔与空孔中心距离
a1 的最大值应该满足 (1)式和 (5)式 ,最小值应该满 足 (6)式 ,再取符合条件的最大值 。
在实际操作中 ,起爆延迟时间可按类似工程选 取 ,一般为 25 ～50 m s,随着炮眼深度增加 ,延迟时 间应相应取大值 。
5 结束语
在中深孔平巷掘进掏槽爆破中 ,直眼掏槽爆破 是巷道掘进深孔爆破中的关键技术 ,本文对直眼掏 槽爆破几个较为关键的参数设计进行了较为细致的 分析和研究 ,可以肯定 ,有以上优化的技术参数 ,加 上严格的技术管理 ,巷道掘进一定能够取得较为理 想的效果 。
1998. [ 5 ] 宗 琦 ,涂耀辉. 立井深孔爆破的若干技术问题 [ J ]. 矿冶工
程 , 2002, 22 ( 2) .
(收稿日期 : 2005 - 05 - 18) 作者简介 :刘优平 ,男 ,在读硕士 ,主要从事采矿与爆破方面 的研究 。
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
摘 要 :直眼掏槽爆破是巷道掘进深孔爆破中的关键技术 ,对直眼掏槽爆破几个较为关键 的参数设计进行了较为细致的分析和研究 ,认为起爆微差时间应大于岩石破碎时间和抛 体加速时间 ,且随炮眼深度的增加而增加 ,这一结论对矿山巷道掏槽爆破掘进有一定的参 考价值 。 关键词 :直眼掏槽 ;爆破参数设计 ;巷道掘进
效果 。
2 首爆装药孔与空孔中心距离的确定
首爆装药孔与空孔之间的距离 ,既要考虑使两 孔之间的岩石充分破碎 ,并形成一定面积的槽腔 ,又 要考虑因孔偏避免两孔的贯穿等影响因素 ,研究表 明 :两孔之间的距离存在最佳值 。
图 1 首爆装药孔与空孔的布置
(1) 掏槽爆破主要是利用装药孔爆炸后在岩体
中产生的破碎 、抛掷作用 ,由此可知 ,掏槽首响爆破
式中 , Q 为单个槽孔装药量 , kg; a 为装药孔与空孔
的中心距 , m; L 为炮眼的长度 , m; L1 为堵塞长度 , m;Φ 为岩石破碎角 。
4 后续炮眼的起爆延迟时间
关于掏槽爆破的起爆延时 ,有不少学者进行过
研究和探索 ,由于掏槽爆破的复杂性 ,已有的研究成 果还难以定量的描述一般的掏槽过程 ,在含空孔的 直眼掏槽爆破中 ,分段起爆的爆破过程包括 :破碎 、 抛掷 。要提供尽可能大的自由面和补偿空间 ,只有 掏槽槽腔内的岩石碎块抛掷完成以后 ,下一段再起 爆 ,否则就不可能获得最大的有效槽腔 。
ISSN 1671 - 2900 采矿技术 第 5卷 第 3期 2005年 9月
CN 43 - 1347 / TD
M ining Technology, Vol. 5, No. 3
Sep. 2005
直眼掏槽爆破参数设计探讨
刘优平 ,陈寿如
(中南大学希望岩土爆破工程中心 , 湖南 长沙 410083)
根据分析 ,槽腔内岩石碎块的抛掷过程可以分 为两个阶段 :岩石碎块 (抛体 )的加速阶段 ,主要发 生在槽腔顶部 ;然后是槽腔内岩石碎块的抛掷阶段 。 如果起爆微差时间大于岩石的破碎时间和抛体加速 时间 ,说明前段爆破至少为后段爆破提供了自由面 , 这是微差起爆时间的最小值 ,如果微差时间小于此 值 ,便失去了微差起爆作用 。
的岩体应处于首响爆孔的破裂区内 ,首爆装药孔与
空孔中心距离 a1 要小于破裂区半径 RT ,即 :
a1 < RT
(1)
式中 :
RT
= r0
γPm [σt ]
1 a
(2)
耦合装药时 :
Pm
=
2
ρ m
Cpρ0 D2
(ρm Cp +ρ0 D )
(3)
不耦合装药时 :
Pm
= 18ρ0 D2
Sc
6
n
Sb
(4)
本文试图分析爆炸冲击波在岩体中的传播以及 引起岩体的破裂情况等因素 ,对含空孔的直眼掏槽 爆破参数设计进行了有益的探讨 。
1 掏槽方式的选择
含空孔的直眼掏槽方式有多种 ,较为常见的有 采用大空孔作为首爆装药孔爆破所需的辅助自由面 和岩石破碎后的膨胀补偿空间 ,以及采用多个小空 孔代替大空孔两种方式 。在实际凿岩中 ,因操作和 岩面不平整等各种原因 ,必然造成钻孔的偏斜 ,多次 现场试验表明 :钻凿大空孔允许的偏斜角度比钻几 个小空孔允许的偏斜角度大得多 ,所以采用中间大 空孔的直眼掏槽方式优于钻凿几个小空孔的掏槽方 式 ,当然 ,大空孔的形成孔需要更换钻头以及成孔时 间长等弊端 ,在实际使用中受到限制 ,中南大学希望 岩土爆破工程中心在金川二矿采矿进路的爆破掘进 中 ,采用扩孔的方式形成中间大空孔 ,取得了良好的
参考文献 : [ 1 ] 陈寿如. 天井深孔爆破设计及探讨 [ J ]. 云南冶金 ,昆明 , 1984. [ 2 ] 谭 军. 垂直平行空孔掏槽法在凡口铅锌矿的研究和应用
[ J ]. 采矿技术 ,长沙 , 2003. [ 3 ] 宗 琦 ,张国勇. 岩巷掘进中深孔爆破中的掏槽和光爆问题
[ J ]. 淮南工业学院学报 , 2001. [ 4 ] 张 奇 , 等. 含空孔直眼掏槽微差起爆时间 [ J ]. 工程爆破 ,
式中
,
R
为破
T
裂
圈半
径
;
r0为炮孔半径 ;γ为侧压系
数 , γ =μ/ ( 1 - μ) ,μ为岩石泊松比 ;α为岩石中的
应力波衰减指数 ,由现场试验给出 ,原苏联学者认为
α与岩石泊松比有关 , 并给出经验公式 α = 2 - γ;
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