井巷掘进爆破

3
周边眼 控制爆破后的巷道 断面形状、大小和 轮廓，使之符合设 计要求。巷道中的 周边眼按其所在位 置分为顶眼、帮眼 和底眼。
用于爆出新的自由
面，为其他后爆炮 眼创造有利的爆破 条件。
§6.1
①单向掏槽 ②锥形掏槽 ③楔形掏槽
掏槽爆破
倾眼掏槽
掏槽眼形式
① 龟裂掏槽
② 桶形掏槽
直眼掏槽
③ 螺旋形掏槽 ④ 渐近式螺旋 掏槽
2、布孔方法和原则
1）“抓两头，带中间”；
2）掏槽眼通常布置在断面的中央偏下；并考 虑崩落眼的布置较为均匀； 3）周边眼一般布置在断面轮廓线上； 4）崩落眼以槽腔为自由面层层均布在被爆岩 体上，因此应先布置周边眼和掏槽眼后，再布置崩 落眼。
对立井工作面炮眼参数选择与布置基本上与平巷相同，
掏槽眼最常用的是圆锥掏槽和筒形掏槽，后者应用最广泛。 立井中掏槽、崩落、周边眼，均布置在以井筒中心为圆心的 同心圆上。 立井的掏槽形式和炮眼布置见图。
混合掏槽
一、斜眼掏槽
1、形式：单斜掏槽、锥形掏槽、楔形掏槽、扇形掏槽
（作图表示）
2、优缺点 优点：适用于各种岩层，并能获得好效果； 掏槽眼少，炸药单耗低； 眼位和斜度对掏槽效果影响较小。
缺点：钻眼方向难以掌握；
眼深受巷道断面限制； 抛掷距离大，爆堆分散，易损棚架、设备。
(b) 顶部掏槽
(a) 侧向掏槽 (c) 底部掏槽
三、装药结构 指炸药在炮孔中的装填情况 连续装药 间隔装药 耦合装药
各种装药结构
不耦合装药
正向装药 反向装药 （作图示意）
有堵塞装药
无堵塞装药
2
2
3
1
(a) 6 5 4 3 2
(b)
图7-14 装药结构 (a)偶合装药；
(c) 6 5 4 3 2 7 8
(b) 不偶合装药；
(c) 正向连续装药；
(b) 水平楔形掏槽
(a)垂直楔形掏槽
(c)双楔形掏槽
(b) 巷道锥形掏槽
(c) 竖井锥形掏槽
二、直眼掏槽 1、形式：龟裂式（缝隙式）掏槽、角柱状（筒形）掏
槽、螺旋式掏槽 （作图表示）
特点：炮眼垂直于工作面且相互平行，距离较近，
必须配合空眼使用。
空孔有大孔，也有小孔。 装药孔与空孔间距取为（ 1 ～ 3 ） d ，眼距过大易 “冲 炮”，过小易“挤死”相邻炮孔。

二是作为破碎体的补偿空间。

最佳间距：空孔与装药孔之间的距离，不能过小，
也不能过大。其最佳间距应能使炸药能量利用率
最高、单位炸药消耗量最低、槽腔内破碎的岩石
抛掷率最高。
三、 混合式掏槽
§6.2
井巷掘进爆破施工技术
一、确定爆破参数
井巷掘进爆破的效果和质量在很大程度上决 定于钻眼爆破参数的选择。除掏槽方式及其参数 外，主要的钻眼爆破参数还有： 单耗 、孔径、孔深、孔数、炮孔利用率等
3、正向起爆装药和反向起爆装药 起爆用的雷管或起爆药柱在装药中的位置称为起爆点。 在炮眼爆破法中，根据起爆点在装药中的位置和数目，将起 爆方式分为正向起爆、反向起爆和多点起爆。 单点起爆时，如果起爆点位于装药靠近炮眼口的一端， 爆轰波传向眼底，称为正向起爆。反之，当起爆点置于装药
靠近眼底的一端，爆轰波传向眼口，就称为反向起爆。当在
同时专业；
②孔深不受巷道断面限制； ③炮孔利用率高； ④抛掷近，爆堆集中。 缺点：①眼数多，装药量大； ②炮孔间距和平行度对掏槽效果影响较大。
平行空孔直眼掏槽的几个问题

在平巷掘进中，当孔深为3~5m时，广泛采用平行空 孔直 眼掏槽。
第一阶段：是装药炮孔爆破，在爆炸冲击波的作用下岩石破碎，
（1）平行空孔直线掏槽的爆破过程
(d) 正向空气间隔装药； (e) 反向连续装药 1-炸药；2-炮眼壁；
(d) 6 5 3 2 4
3-药卷；4-雷管； 5-炮泥； 6-脚线； 7-竹条；8-绑绳
(e)
1、连续装药和间隔装药
2、耦合装药和不耦合装药
偶合装药[或散装药(bulk loading)]时，装药直径
即炮眼直径；
不偶合装药时，装药直径一般指药卷直径。炮孔直
(a) 缝形掏槽
(b) 桶形掏槽
2 1 3 2
2
2
2 1 2 1 1
2 1 2
1 3
1 3 2
2 1 1 2 1 2
1
1 3
2
1
2 3
3
3
4
1
3
炮泥 炸药
2
300~500
螺旋掏槽原理示意图
（a）小直径空眼；（b）大直径空眼
渐近式螺旋掏槽图（单位：cm）
(a) 渐进式螺旋掏槽布孔平面图； (b) 渐进式螺旋掏槽孔剖面装药结构示意图
井巷掘进工作面特点：
自由面少，而且狭窄（我们知道自由面愈多、愈大愈好）
四周岩体对爆破有约束作用（夹制作用）
1、炮眼的分类 按其位置和作用可分为三种：掏槽眼、辅助眼和周边眼。 周边眼又可分为顶眼、底眼和帮眼 。
各种炮眼图示
1—掏槽眼；
2—辅助眼； 3—周边眼
2、炮眼的作用
1
掏槽眼
2
辅助眼（崩落眼） 破碎岩石的主要炮 眼。崩落眼利用掏 槽眼爆破后创造的 平行于炮眼的自由 面，爆破条件大大 改善，故能在该自 由面方向上形成较 大体积的破碎漏斗
6.
井巷掘进爆破
6.1 掏槽爆破 6.2 井巷掘进爆破施工技术 6.3 超深孔一次爆破成井技术 6.4 地下采场爆破 6.5 隧道掘进爆破
1 2 11 3 4 5 10 13 7 8 6 9 2
7
12
13
井巷工程系指为进行采矿和其他工程目的，在地下开凿的各类
通道和硐室的总称。
确定炮孔数目的基本原则是在保证爆破效 果的前提下，
尽可能地减少炮孔数目
根据装药量 和孔深计算炮眼数目，再按形状均匀地布置炮眼，周边眼 的眼口至轮廓线的距离100-250mm，周边眼的眼口距为500-800mm，底眼
的间距取小值，辅助眼的间距为400-600mm。
可估算如下：
N 3.33 f s 2
（a）
（b）
（a）圆锥掏槽； （b）一级筒形掏槽； （c）二级筒形掏槽； （d）三级筒形掏槽； （e）楔形掏槽
（c）
（d）
（e）
图 立井掘进的掏槽形式
（a）
（b ）
（c）
（a）闭合反向并联网络； （b）闭合正向并联网络； （c）反向并联； （d）串并联网路； （e）串联网路
（d）
（e）
图
立井掘进爆破网络
分为个别炮眼利用率和井巷全断面炮眼利用率 。通常所说的
炮眼利用率是井巷全断面的炮眼利用率，即

每循环的工作面进度 炮眼深度
井巷掘进的较优 为0.85~0.95
二、炮眼布置
1、炮眼爆炸的要求
有较高的炮眼利用率；
先爆炮孔不会破坏后爆炮孔；
应能保证： 爆破块度均匀、大块率少； 爆堆集中、飞散距离小； 爆后断面轮廓符合设计要求。
2
L ——炮孔深度，m；
wk.baidu.com

——炮孔利用率，一般取0.8~0.95。
2、炮眼直径
直径与眼数，单耗、块度等有关，一般用38-45mm。 影响因素 直径 钻 速
直径
直径 直径 直径
炮孔数目
炸药单耗 块度质量 炸药爆速
3、眼数

影响炮孔数目的因素
（1）掘进断面：掘进断面 （2）岩石性质：普氏系数f （3）炮孔直径：炮孔直径 （4）炸药性能：炸药威力 炮孔数目 炮孔数目 炮孔数目 炮孔数目
L l t n m nt n c
式中， L ——巷道全长；nm——每月工作日数； nt——每日工作班数；nc——每班循环数。
炮眼深度也可按循环组织确定。
在我国所具备的掘进技术和设备条件下， 巷道掘进一般取1.5～2.5m； 竖井掘进一般取 l = (0.3～ 0.5)D（D —井筒直径，m ） 随着新型、高效凿岩机和先进的装运设备的应用，以及 爆破器材质量的提高，炮眼深度应向深眼发展。 5、炮眼利用率 炮眼利用率是合理选择钻眼爆破参数的一个重要原则。
—— 巷道掘进断面积， m2 ；
0
k0 —— 考虑炸药爆力的修正系数 k
p 为爆力， mL 。
525/ p
，
计算出的装药量的平均值，应按眼的不同做分配。
（2）查表
表 平巷掘进单位炸药消耗量定额
掘进断面/ 岩石坚固性系数 2~3 1.05 0.89 0.78 0.72 0.66 0.64 4~6 1.50 1.28 1.12 1.01 0.92 0.90 6~10 2.15 1.89 1.69 1.51 1.36 1.31
4、炮孔深度
炮孔深度：指孔底到工作面的垂直距离h。 炮孔长度：指炮孔方向的实际长度L。 两者关系：炮孔长度 L≥炮孔深度h
L
L=h
h
垂直钻孔时L=h
倾斜钻孔时L>h
炮孔深度的选取：应有助于提高掘进速度和炮
孔利用率。随着凿岩、装碴运输设备的改进，存在
加长炮孔深度以减少作业循环次数的趋势。
一般根据下列因素确定炮孔深度：
1）围岩稳定性，避免过大超欠挖；
2）凿岩机的允许钻孔长度、操作技术条件和钻孔技术水平；
3）掘进循环安排，保证充分利用作业时间。
炮眼深度和循环次数相互制约，我国目前实行有浅眼多 循环和深眼少循环两种工艺理论上按最优炮孔深度确定之。 应使每米巷道所需工时最少、成本最低，但难以做到，一般 按传统的经验方法确定。 按掘进任务要求定孔深：
径与装药直径之比称为不偶合系数(decoupling index)。
散装药时，不偶合系数为1。
理论研究、实验室试验和工程实践证明，在一定
的岩石和炸药条件下，采用不偶合装药或空气间隔装
药具有下列优点：
1.可以增加炸药用于破碎或抛掷岩石能量的比例，提高炸
药能量的有效利用率。
2.改善岩石破碎的均匀度，降低大块率，从而使装岩效率 得到提高。 3.降低炸药消耗量。 4.能有效地保护爆破时形成的新自由面。 这两种装药结构,特别是不偶合装药结构在光面爆破和预 裂爆破中得到广泛的应用
4、炮孔堵塞及炮泥作用
用粘土、砂或土砂混合材料将装好炸药的炮眼封闭起来称 为填塞，所用的材料称为炮泥。 作用：
1）保证炸药反应充分，放出最大热量和减少有毒气体生
成量；降低爆生气体逸出自由面的温度和压力； 2）使炮孔内保持较高的爆轰压力和较长的作用时间，使
爆炸产生的能量更多地转换成破碎岩体的机械功，提高炸药
同一炮眼内设置一个以上的起爆点时，称为多点起爆。沿装 药全长敷设导爆索起爆，是多点起爆的一个极端形式，相当 于无穷多个起爆点。
正向起爆：反射应力波产生的裂隙使炮孔内气体过早逸
出，眼底受力降低，减小破碎范围，降低炮孔利用率； 反向起爆：爆生产物在孔内作用时间较长，加强破碎岩 石、降低大块率、提高炮眼利用率。 无论是正向起爆，还是反向起爆，岩体内的应力分布都
f
m2
4~6 6~8 8~10 10~12 12~15 15~20
12~14 2.64 2.33 2.04 1.90 1.78 1.67
15~20 2.93 2.59 2.32 2.10 1.97 1.85

每循环的总药量
Q qV qSL
式中
V ——每循环爆破岩石体积，m 3 ；
S ——巷道掘进断面积， m ；
2、装药量
瑞典兰格福斯提出的掏槽装药集中度计算公式
q 1.5 10 ( ) ( A ) 2
2
3
A
3

㎏/m
式中： A ——装药炮孔距空孔的距离，mm；
φ ——空孔直径，mm。 一般对中硬岩石，用硝铵类炸药掏槽时，炸药单耗 在1.4～2.0㎏/m3。
3、优缺点
优点：①炮孔垂直于自由面布置，方式简单，易于多台钻
1 单位炸药消耗量q
爆破1m3原岩所需的炸药量，用㎏/m3表示。
影响 q 的因素：炸药性能、岩石性质、巷道断
面、炮孔直径、炮孔深度等。
确定方法：采用经验公式和参考国家定额
（1）修正的普氏公式
q 1.1k 0
式中
f S
q
S
—— 单位炸药消耗量， kg / m 3 ；
f —— 岩石坚固性系数；
是很不均匀的，如果相邻炮眼分别采用正、反向起爆，就能
改善这种状况。 采用多点起爆，由于爆轰波发生相互碰撞，可以增大爆 炸应力波参数，包括峰值应力，应力波作用时间及其冲量， 从而能够提高岩石的破碎度。
正向起爆（explosion）与反向起爆（indirectinitiation）
正 向 起 爆
反 向 起 爆
并向空孔方向运动；
第二阶段：是由于爆炸气体的膨胀作用使破碎岩石沿槽腔向自由
面方向运动、抛掷。

抛掷速度：孔口部位最大，孔底部位最低，由孔口到孔 底呈逐渐减小的变化。

提高掏槽效果的措施：确定合理孔深；增大孔底装药量； 增加空孔直径或数目等。
（2）空孔的作用

一是作为装药炮孔爆破时的辅助自由面；
能量的有效利用率； 3）特别是在有瓦斯与煤尘爆炸危险的工作面上，炮眼必 须填塞，这样可以阻止灼热的固体颗粒从炮眼中飞出。
填塞炮泥的长度和质量及材料会直接影响爆炸应 力波参数，进而影响岩石破碎过程和炸药能量的有效 利用。 合理的填塞长度应与装药长度或炮眼直径成一定 的比例关系 生产中常取0.35～0.5倍的装药长度。 水炮泥——可以吸收部分热量、降低喷出气体的 温度，有利于安全，（主要应用于瓦斯工作面）。