第七章 炮眼爆破法

Βιβλιοθήκη 第二节 隧道掘进中的炮眼爆破





铁路隧道与地下矿山常见的小断面水平巷道相比，通常具有 以下特点。 （1）隧道断面一般都较大，高度和跨度常达8m左右，特别 是复线隧道，跨度可超出10m以外； （2）隧道位置多处于复杂多变的地质条件下，尤其遇到浅 埋地段（埋深小于跨度2倍的隧道称为浅埋隧道）时，岩体 风化破碎，而且渗水、滴水严重，给钻眼爆破作业增加了困 难； （3）铁路隧道服务年限长，质量要求高，这就要求爆破时 要尽量减少对围岩的损坏，确保围岩完整。有时要在爆破， 作业后及时进行有效的支撑、衬砌工作，致使爆破工作面受 到限制，从而增加了爆破旋工的难度。 下面对隧道掘进中的爆破作业及开挖方法等加以简要介绍。

1．龟裂掏槽

掏槽眼布置在一条直线上，彼此间严格平行， 装药眼与空眼间隔布置，爆破后形成一条槽 缝，故又称缝形掏槽（图7—5a）。掏槽眼数 目与巷道断面大小及岩石坚固性成正比，通 常为3～7个眼。眼间距离一般取8～15cm， 龟裂掏槽体积较小，故常被桶形掏槽所代替 （图7—5b）。
2．桶形掏槽
四、掘进炮孔的起爆顺序

掘进炮孔必须有合理的起爆顺序，通常是掏 槽孔→辅助孔→周边孔。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。一次起爆炮孔数越少或起爆段数越多， 除能够充分利用自由面外，还能减弱震动、 空气冲击波的强度和噪声。
五、井巷掘进中爆破参数的确定
三、底孔布置


用来形成巷道底板轮廓的炮孔称为底孔。底孔爆破 的好坏对是否能按设计要求形成底板轮廓线影响很 大。如果底孔超高、向下倾斜角度不够、装药不足 等，爆破后往往会造成底板欠挖，出现“底坎”。 这将给岩石的铲装、铺轨工作及下一个掘进循环的 钻孔工作带来极大困难。 为避免欠挖，消除底坎，要适当减小底孔的间距 (根据岩石情况而定，一般为0.5~0.6m)，并使钻孔 方向朝底板下方有一定的倾斜角度，在软岩中倾角 可小些，在硬岩中倾角要大些，使炮孔底部低于底 板标高10~15cm为宜。此外，为了克服巷道爆落岩 体的自重作用，底孔较其他周边孔要增加装药量， 减少堵塞长度(有20cm堵塞长度即可)。

又称角柱形掏槽，各掏槽眼互相平行且呈对称形式。 空眼直径可与装药眼相同，也可采用75～100mm大 直径空眼，以便增强自由面的作用。图7—6为大直 径空眼角柱形掏槽，图7—7为普通直径空眼桶形掏 槽，其中有些掏槽眼呈非对称排列。桶形掏槽较龟 裂掏槽形成的槽子体积大，在中硬岩石中使用较为 普遍。
3．螺旋形掏槽
（一）倾斜掏槽
倾斜掏槽是指掏槽眼方向与工作面斜交的掏 槽方法。通常有单向掏槽、锥形掏槽和楔形 掏槽几种形式。 1.单向掏槽 掏槽眼排列成一行，并朝一个方 向倾斜。按炮眼部位和倾斜方向，可分为顶 部掏槽、底部掏槽、侧向掏槽和扇形掏槽。

2．锥形掏槽 各掏槽眼以相等或近似相 等的角度向工作面中心轴线倾斜，眼底 趋于集中，但互相并不贯通，爆破后形 成锥形槽。眼数为3～6个，通常呈三角 锥形、正锥形和圆锥形（图7—3）。 正锥形掏槽在平巷掘进中使用较多，圆 锥形掏槽多用于竖井掘进。锥形掏槽眼 有关参数视岩石性质而定，施工中可参 考表7—1所列数据选取。
q K q, kg / m3（7—2）
表7—3
平巷掘进单位炸药消耗定额参考值（kg/m3
岩石普氏坚固性系数f 2～3 4～6 1.77 1.50 1.28 1.12 1.01 0.92 0.90 0.86 8～10 2.48 2.15 1.89 1.69 1.5l 1.36 1.3l 1.26 12～14 2.96 2.64 2.33 2.04 1.90 1.78 1.67 1.62

表7—3所列的岩巷掘进炸药消耗量定额，系按2号岩石硝铵炸 药、延期电雷管制定的，可供参考。若采用其它炸药时，则 需根据其爆力大小加以适当修正。若A为制定定额所用之标 准炸药的爆力，B为换用炸药的爆力，则定额修正系数K为： A K B （7—1） 改用新炸药后的值为q’：
式中 q——采用标准炸药时的炸药消耗量，kg/m3。

（三）炮眼深度 炮眼深度是指炮眼底到工作面的垂直距离，而沿炮眼 方向的实际深度叫炮眼长度。 炮眼深度的大小，不仅影响着每个掘进工序的工作量 和完成各工序的时间，而且影响爆破效果和掘进速 度。 目前，在我国小断面平巷掘进中眼深以1.5～2.5m用 得最多。在中等断面以上的巷道掘进中，采用凿岩 台车凿岩，将眼深增至3～3.5m，在技术经济上是 合理的。

混合掏槽是指两种以上的掏槽方式混合使 用。在遇到岩石特别坚硬或巷道断面较大 时，可以采用如图7—11所示的复式楔形 掏槽或桶形与锥形混合掏槽。
二、周边孔与辅助孔布置


周边孔通常布置在距开挖断面边缘约0.2m处， 周边孔的底部要朝巷道轮廓线方向倾斜。当巷 道穿过坚硬岩体时，孔底可达到或稍超出轮廓 线位置；岩体中等坚固时，孔底距轮廓线约 0.1m；在松软岩体中，炮孔不必倾斜，孔底 距轮廓线的距离与孔口处相同。周边孔之间的 距离约为0.6~1.0m，拱形巷道的转角处，炮 孔要密一些，孔距取小值。 辅助孔要根据设计的炮孔数目，均匀地布置 在掏槽孔与周边孔之间，钻孔方向则垂直于巷 道开挖断面。

（四）单位炸药消耗量 爆破一立方米原岩所需的炸药重量称为单位炸 药消耗量，通常以q（kg/m3）表示。 该值的大小对爆破效果、凿岩和装岩工作量、 炮眼利用率、巷道轮廓的平整性和围岩的稳 定性都有较大的影响。 单位炸药消耗量的确定，尚无完善的理论计算 方法。在掘进爆破工作中，常根据国家定额 选取或用经验公式计算。
（一）炮眼直径 我国地下矿山井巷掘进中，一般采用38～45mm的 炮眼直径，在小断面巷道（S≤4m2）掘进中，采用 25～30mm小直径炮眼，配合使用轻型高频凿岩机、 压气装药和高威力炸药，也可获得良好的爆破效果。 （二）炮眼数目 炮眼数过少将造成大块岩碴过多而不利于高效率装 岩；相反，炮眼数过多则会使凿岩工作量增大。通 常，岩石愈难爆，需要使用的炮眼就愈多。考虑到 多打炮眼将导致工时和成本的增加，因此在保证合 格的爆破效果前提下应尽可能减少眼数。
倾斜掏槽的优点是：所需掏槽眼数较少，掏 槽体积大，易将岩石抛出，有利于其它炮眼 的爆破. 缺点是：掏槽眼深度受到巷道断面限制，因 而影响到每个掘进循环的进尺；岩石抛掷距 离远，岩堆分散，影响装岩效率。

（二）垂直掏槽
垂直掏槽也称直线掏槽，所有掏槽眼均垂直 于工作面，炮眼之间相距较近且保持互相平 行，其中有一个或数个不装药的空眼，作为 装药炮眼爆破时的辅助自由面。 垂直掏槽有龟裂掏槽、桶形掏槽和螺旋形掏 槽三种类型。
）
掘进断面积／m2 ＜4 4～6 6～8 8～l0 10～12 12～15 15～20 ＞20 1.23 1.05 0.89 0.78 0.72 0.66 0.64 0.60
15～20 3.36 2.93 2.59 2.32 2.10 1.97 1.85 1.80
确定单位炸药消耗量后，再乘以巷道断面积和每遍炮 的进尺数就可以得到每循环应使用的炸药消耗总量： ， kg （7—3） Q qSl 式中 S——井巷掘进断面积，m2；，l——平均炮眼 深度，m；η——炮眼利用率，一般为80%～95%。 上面所求得的q和Q的值是平均值，至于各个不同炮眼 的具体装药量，则应根据各炮眼应起的作用及条件 的不同而加以分配。掏槽眼最重要，而且爆破条件 最差，应分配较多的药量。辅助眼药量次之，周边 眼药量分配最少。周边眼中，底眼分配药量最多， 帮眼次之，顶眼最少。


它是由桶形掏槽发展而来的，其特点是各装药 眼至空眼的距离依次递增，呈螺旋线布置，并 由近及远顺序起爆，能充分利用自由面，扩大 掏槽效果，其扩槽原理如图7—8所示。小直径 空眼螺旋形掏槽的典型布眼方案如图7—9所示。 大直径空眼螺旋形掏槽炮眼布置见图7—10。

垂直掏槽与倾斜掏槽相比，其优点是：眼深不受巷 道断面限制，可进行较深炮眼的爆破，加大一个掘 进循环的进尺；掏槽体积里外大小较一致，因而相 邻炮眼的最小抵抗线里外也较一致，使爆落的矿岩 块度均匀，不会抛掷太远，爆堆集中在工作面附近， 有利于装岩，其缺点是：掏槽眼数较多，掏槽体积 小，装药眼和空眼的间距不能太大且需相互平行， 要求要有较高的钻眼技术。
（五）炮眼间距 炮眼间距的确定一般是根据一个掘进循环所需要的总 装药量计算出总炮眼数目后，再按巷道断面的大小 及形状均匀地布置炮眼。 平巷掘进中，掏槽眼有多种不同的形式，其眼间距也 有所不同，可参考本章表7—1、表7—2的有关数据， 以及图7—6、图7—9、图7—10所标数据。 周边眼的眼口至轮廓线的距离一般为100～250mm， 在坚硬岩石中取小值；周边眼的眼口间距则为 500～800mm，底眼的间距取小值。辅助眼的间距 为400～600mm。
第七章 炮眼爆破法
炮眼爆破法又称浅眼爆破，通常是指炮 孔直径不超过50mm、炮孔深度不超过 5m的爆破法。 炮眼爆破法具有以下很多突出的优点： 它所使用的钻眼机械主要是手持式或气 腿式凿岩机以及凿岩台车，操作技术简 单，使用灵活方便。

第一节 井巷掘进中的炮眼爆破


井巷掘进中的炮眼，按其作用的不同，可分为 掏槽眼、辅助眼和周边眼。 掏槽眼是为辅助眼创造第二个自由面，辅助眼 是为了进一步扩大掏槽的体积，而周边眼是为 形成正确的井巷断面形状。 对于平巷和斜井，周边眼又可分为顶眼、底眼 和帮眼。各类炮眼及其作用范围参见图7—1。 根据巷道断面、岩石性质和地质构造等条件， 掏槽眼的排列形式有很多种类，归纳起来可分 成倾斜眼掏槽和垂直眼掏槽两大类，此外还有 两者结合的混合式掏槽。
(一)复式楔形掏槽




在大断面隧道掘进中，为了加大掏槽深度，可以采 用双层、三层或四层楔形掏槽眼，称为复式（或多 层）楔形掏槽。 每对掏槽眼呈完全对称形（如图7—12所示）或近 似对称形（如图7—13所示）。每对掏槽眼由浅变 深，与工作面的夹角则由小变大。 掏槽眼与工作面的夹角称为爆破角。爆破角和掏槽 眼深度的互相关系，应使以每个孔底所作的垂线h 恰好落在巷道两壁与工作面相交的自由面上。深掏 槽眼孔底的垂直线也必须落在平巷或隧道内，与已 爆出来的工作面相交。如图7—12所示，在每一掏 槽眼孔底所作的垂直线^必须与巷道断面LR相交(前 一个掏槽的眼底在该面上)。 实践表明，对一般楔形掏槽，内部各对楔形掏槽眼 之间延期时间应为100ms左右。