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煤矿生产技术１ 第一节煤矿地质基本知识１ 第二节 矿 井 开 拓５ 第二章 工作面炮眼布置９ 第三章 钻眼爆破安全１２ 钻眼操作安全１２ 第二节凿岩作业常见事故的预防和处理１４ 第三节 爆破安全１５ 第四章巷道掘进与顶板管理２９ 第一节巷道掘进方法２９ 第二节 巷 道 矿 压４３ 第三节 巷 道 支 护４７ （二）拱形支架４９ 第四节巷道顶板事故及防治６０ 煤矿生产技术 第一节煤矿地质基本知识 一、 煤层埋藏特征 ⒈ 煤层顶、底板 煤层顶板和底板是指煤系中位于煤层上、下一定距离的岩层。 1） 煤层的顶板。通常把煤层上部一定范围内的岩层称为顶板。按其与煤层的相对位置不同以及垮落的难易程度不同，煤层顶板可分为伪顶、直接顶和老顶，如图2-1所示。 ⑴ 伪顶。伪顶是紧贴在煤层之上，极易垮落的薄岩层，厚度一般小于0.5m，常由炭质页岩等岩层所组成，采煤时，随着落煤而同时冒落。 ⑵ 直接顶。直接顶一般是位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，由一层或几层泥岩、页岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层所组成，常在回柱或移架后而垮落。 ⑶ 老顶。老顶一般是位于直接之上或直接位于煤层之上（煤层没有直接顶时）的厚而坚硬的难以垮落的岩层，常由砂岩、砂砾岩、石灰岩等组成。老顶不随直接顶垮落，能在采空区维持很大的悬露面积。 ⒉ 煤层的底板。位于煤层下部一定距离的岩层称为底板。底板岩层一般是由砂岩、粉砂岩、泥岩、砂质页岩、粘土岩或石灰岩等组成。由于岩性和厚度等不同，在采煤过程中破裂、鼓起的情况也不一样，为此，把煤层底板岩石分为直接底和老底，如图22所示。 ⑴ 直接底。直接底是位于煤层下部与煤层直接接触的强度较低的岩层，通常由泥岩、页岩、粘土岩等岩层所组成，当直接底为松软岩石时，易发生底鼓和支柱陷入底板的情况。在急倾斜煤层中，直接底还可能出现沿倾斜滑动的现象，造成巷道支护困难。 ⑵ 老底。老底位于直接底的下部，一般多为砂岩或粉砂岩，有的煤可能有石灰岩作煤层的老底。 ⒉ 煤层形态与结构 煤层的赋存状况由于受成煤时期的条件和地壳运动的影响，在不同地层的形状、结构差别是很大的。 ⑴ 煤层的形态。煤层的形态同其他沉积岩一样，在地下通常是呈层状埋藏的，但也有类似层状和非层状的煤层，如图23所示。因此，煤层的形状可分为层状、似层状和非层状3类。 层状煤层其层位有显著的连续性，厚度变化莫测有一定的规律；似层状煤层，形状像藕节、串珠或瓜藤等，层位有一定的连续性，厚度变化较大；非层状煤层，形状像鸡窝或扁豆等，层位连续性不明显，常有大范围尖灭。 ⑵ 煤层的结构。煤层结构是指煤层中所含夹石的情况，有的煤层中只含有少量的夹石，但有的煤层含有夹石层（又称“夹矸”）。煤层中的夹矸以富含炭质的粘土岩或粉砂岩最常见，有的含有植物化石。 煤层中夹石层多，对开采影响很大，直接关系到采煤速度和煤炭质量。在采煤工艺中，要充分考虑到煤层中的夹石层。根据煤层中有无稳定的夹石层，将煤层分为简单结构煤层和复杂结构煤层。 ⒊煤层厚度 煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。煤层厚度差异很大，有的煤层只有几厘米，有的煤层厚度可达200多米。在目前经济技术许可的条件下，可以开采的煤层厚度称为可采厚度。国家或地区规定的可采厚度的最低标准称为最低可采厚度。复杂结构煤层的厚度分为总厚度与有益厚度。煤层总厚度是指煤层顶底板之间，各个煤分层及夹石厚度的总和。有益厚度是指在技术、经济上达到最低可采厚度的各分层煤厚度的总和，其中的夹石厚度及低于最低可采厚度的煤分层不计算在内，如图24的示，有益厚度ⅠⅡⅢ。 根据煤层对开采技术的影响到，在地下开采时，将煤层分为3类 薄煤层 ＜1.3m 中厚煤层 1.3～1.5m 厚煤层 ＞3.5m 在生产工作中，习惯上将厚度大于6m的煤层称为特厚煤层。 在我国已探明的煤田储量中，厚煤层和中厚煤层所占的比重较大。 ⒋ 煤层产状 煤层产状是指煤层在地壳中空间位置和产出状态，一般用产状要素来表示。煤层产状要素包括走向、倾向和倾角，如图25所示。 ⑴ 走向煤层层面与水平相交的线称为走向线，走向线的方向称为走向。走向表示煤层在水平面上的伸展方向。 ⑵ 倾向煤层层面上与走向垂直的线叫倾斜线，倾斜线由高向低的水平投影所指的方向称为倾向。 ⑶ 倾角煤层层面与水平面所夹的最大锐角，也就是倾向线与倾斜线之间的夹角，或称为倾角。倾角的大小反映煤层倾斜的程度。煤层倾角越大，开采难度也就越大。煤层对开采技术和装备选择有较大的影响。煤层按倾角可分为4类 近水平煤层 ∠8 缓斜煤层 8～25 倾斜煤层 25～45 急倾斜煤层 ＞45 二、 煤矿地质构造及对安全生产的影响 ㈠地质构造 原始形成的沉积岩层和煤层在其形成时，一般都是水平或近水平的，并在一定范围内是连续完事的。后来受到地壳运动的影响，使岩层的形态发生了变化，出现了倾斜、褶皱、有的还发生了断裂面产生了位移，使岩层失去了完整性。这种由地壳运动造成的岩层的空间形态（如褶曲、断层等）称为地质构造。 地质构造的形态多种多样，大致可分为单斜构造、褶皱（曲）构造和断裂构造。 ⒈单斜构造 岩（煤）层受地质作用力的影响，产生向一个方向倾斜的形态，这样的构造形态称为单斜构造。单斜构造往往是其他构造形态的一部分，或是褶曲的一翼，或是断层的一盘。单斜构造同样用其岩层产状的走向、倾向和倾角三要素来描述。 ⒉褶皱构造 岩层在地壳活动中受水平方向挤压力作用，呈现波状弯曲，但仍保持了岩层的连续性和完整性，这种构造形态称为褶皱构造。褶皱构造中岩层的任何一个弯曲，称为褶曲，这是褶皱构造的基本单位（图26所示）。褶曲的基本形态有背斜和向斜两种，背斜和向斜往往是相互连接。 ⑴ 背斜在形态上是岩层向上弯拱的褶曲，其核心部位是老岩层，两翼是新岩层。 ⑵ 向斜在形态上是岩层向下弯曲，其核心部位是新岩层，两翼是老岩层。 背背斜和向斜凹凸部分的顶部称为褶曲的轴部,两侧称为褶曲的翼部。 ⒊断裂构造 岩层受力后遭到破坏，在一定部位和一定方向上形成断裂，失去了连续性和完整性的构造称为断裂构造。 根据岩层断裂后沿断裂面两侧岩块有无显著位移，可将断裂构造分为裂隙、断层两种基本类型。 1）裂隙。 裂隙是指岩层断裂后，两侧岩块未发生显著位移的构造。 若干有规则组合的裂隙将岩石分割成一定几何开关的岩块，这种裂隙总称为节理。 2）断层。 岩层受地应力的作用而发生变形，当应力超过岩层的强度极限时，发生断裂，使岩层的连续性和完整性遭到破坏，这种地质构造现象称为断层。 ⑴ 断层要素。是指断层的各组成部分，主要包括断层面，即断开的煤岩体发生相对位移的断裂面；断盘，即断层面两侧的煤岩体。位于断层面上方的煤岩体称为上盘，位于断层面下方的煤岩体称为下盘；断距，即断层两盘沿断层面相对位移的距离，它又分为总断距、水平断距和垂直断距（又称落差）。 ⑵ 断层的分类。 根据断层断层两盘相对位移的方向分类（图27所示） ① 正断层上盘相对下降，下盘相对上升的断层。 ② 逆断层上盘相对上升，下盘相对下降的断层。 ③ 平移断层断层两盘岩块沿断层面作水平方向相对移动的断层。 正断层、逆断层 在煤矿的地质构造中最为常见，在地质构造较为复杂的地带，断层常以组合形式出现，成为阶梯状断层、地堑或地垒。 根据断层走向与岩层走向关系分类（图28） ① 走向断层断层走向与岩层走向平行或基本平行的断层； ② 倾向断层断层走向与岩层走向垂直或基本垂直的断层； ③ 斜交断层断层走向与岩层走向斜交的断层。 实际应用上，各种断层常常结合起来命名，如走向正断层、倾向逆断层、倾向平移断层断层等。 （二） 地质构造对煤矿安全生产的影响 ⒈ 褶曲的影响 ⑴常有大型向斜轴部顶板压力增大的现象，当采煤工作面接近时，必须加强支护，否则容易发生冒顶、切面等事故，给顶板管理带来很大的困难。 ⑵有瓦斯突出危险的矿井，向斜轴部是瓦斯突出危险区。应预先采取防突措施。 ⒉节理的影响 采煤工作面和巷道应尽可能与主要节理面形成一个锐角，以减少片帮掉矸事故，有利于安全生产；煤层顶板岩石的节理发育时，工作面支架一般不宜用点柱，而应采用棚子。同时，棚子的顶梁布置最好按垂直主要节理面的方向，从而防止顶板沿节理冒落，保证工作面安全生产；节理破碎带是水和瓦斯的良好通道，所以破碎发育地区的涌水量常会增加，而在有瓦斯矿井中，节理破碎带的瓦斯涌出量往往会突然增加。 ⒊断层的影响 ⑴采煤工作面遇断层时，由于顶板破碎，会给支护工作和工作面顶板管理带来困难，应及时采取加强顶板管理的措施，以防发生顶板事故。 ⑵断层既是地下水的贮存场所，又是导通地表水和地下水及其他水源的通道，采煤工作进入断层范围内，一旦揭穿，水能沿着断层带流入工作面，发生透水事故。因此，工作面在接近断层时，应采取预防水害的措施。 ⑶因为断层区煤岩破碎，裂隙发育，容易积存承压瓦斯。尤其在瓦斯含量较大的煤层中，常常在断层破碎带积聚很多瓦斯。工作面在接近或通过这些断层时，必须注意防止发生瓦斯事故。 第二节 矿 井 开 拓 一、 矿井开拓方式 矿井开拓巷道在井田内的布置形式称为矿井开拓方式。根据进入煤层的井硐形式不同，矿井的开拓方式分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓。 ⒈斜井开拓 斜井开拓是用倾斜巷道由地面进入地下，并通过一系列巷道达到矿体的一种开拓方式。它分为片盘斜井开拓和斜井多水平分区开拓。 1） 片盘斜井开拓。 片盘斜井是斜井开拓的一种简单形式，多用于煤田的浅部、埋藏比较稳定，构造简单的小煤矿；井田范围较小，一般走向为800～1500米，倾斜长度一段提升时为500～800米，两段提升时为1000～1500米，一般采用单钩串车一段提升。 井田沿倾斜划分为斜长较小的阶段谓之盘。各片盘自上而下依次采煤，在井田两翼各有一个采煤工作面同时采煤。如图29所示，沿煤层倾斜划分为四个片盘,在每个片盘的一翼内布置一个采煤工作面，一般由井田边界后退式连续采煤。 2 斜井多水平分区开拓阶段斜井开拓。 斜井多水平分区开拓方式就是把井田划分为几个水平，在每个水平内划分采区和区段。它一般用于埋藏深度不大、表土不太厚且无流沙层、水文地质简单的缓斜煤层。如图210所示，井田内划分三个阶段，每个阶段有若干采区。 ⒉立井开拓 立井开拓是指用垂直巷道由地面进入地下，并通过一系列巷道通往矿体的一种开拓方式。一般开采煤层埋藏较深，表土层厚或地质条件比较复杂的煤层时，采用立井开拓。常用的有立井多水平开拓和立井单水平开拓方式。 1） 立井多水平开拓。 这种开拓方式是用两个以上开采水平开采整个井田。按开采水平服务的阶段布置方式的不同，可分为多水平上山开拓、多水平上、下山开拓和多水平混合式开拓。 立井多水平上山开拓，如图211所示。 图211中150m、300m、450m分别为第一、二、三水平，开采三个上山阶段，每个阶段开采的煤炭均向下运至相应的水平，由各水平提至地面。这种方式，每个水平只为一个阶段服务，具有上山开拓的优点。这种开拓方式的井巷工程量大，一般用于煤层倾角在15～20以上，对急倾斜煤层更为适宜。 立井多水平上、下山开拓，如图212所示。每一个水平为上、下山阶段服务，比多水平上山开拓减少了水平数目及井巷工程量，但增加了下山开采。 立井多水平混合式开拓，如图213所示。第一水平开采上山阶段，第二水平开采上、下山阶段；或在整个井田中，上面的几个水平只开采上山的阶段，而最下的一个水平，开采上、下的阶段。这种开拓方式，即发挥了上山阶段布置的特点，又适当的的减少了开拓工程量运输工程量，特别是当深部储量不多时，再单独设一个水平，在技术上和经济是不合理的。 2） 立井单水平开拓。 这种开拓方式是用一个开采水平把井田沿倾斜划分两个阶段，如图214所示。在上山阶段采出的煤炭是向下运到开采水平。在下山阶段采出的煤炭是向上运到开采水平，开采水平为150m,150m～0为上山阶段。150m～300m为下山阶段。因此，这种开拓方式适用于倾角较小，一般在20～25以下，井田倾斜长度不超过2000～3000m，矿井瓦斯及涌水量较小的煤层。 ⒊平硐开拓 平硐开拓是用水平巷道由地面进入地下，并通过一系列巷道达到矿体的开拓方式。它是一种在技术和经济上最合理、最有利的开拓方式，一般用于山岭地带。 根据地形形条件与煤层赋存状态,平硐的方向可以与煤层走向一致,或者与煤层走向垂直或斜交.平硐本身所在水平是一个开采水平,因此,同一井田按平硐在不同标高的数目,可分单平硐单水平平硐及阶段平硐多水平平硐,如图215、图216所示。 1 单水平平硐开拓。 平硐一般位于煤层顶板或底板，直穿或斜穿煤层走向，如图215所示，有时也可沿煤层开掘。它是以平硐为一个开采水平，水平内的采区布置，生产系统与立井开拓方式相同。 2） 阶梯平硐开拓。 如地形切割较深（山谷较深），可布置两个不同标高开采水平的平硐开拓，称为阶梯平硐开拓方式，如图216所示。 ⒋ 综合开拓 当采用单一开拓方式不能满足生产需要时，可采用两种开拓方式或两种以上的开拓方式并用的综合开拓方式，即平硐斜井、斜井立井、立井平硐、立井斜井平硐等。 二、 矿井巷道分类 为了在井田内有计划地进行开采，就要开凿一系列巷道进入矿体，这些巷道总称为矿井巷道。它包括井筒、硐室和井下各类巷道，是矿井建立生产系统进行生产活动的基本条件。 矿井巷道一般有两种分类法，即按矿井巷道所在空间不同分类和按矿井巷道服务范围不同分类。 ⒈ 按巷道的所在空间不同的分类。 矿井巷道按其所在空间不同,把矿井巷道可分为垂直直立巷道、水平巷道、倾斜巷道，如图217所示。 1） 垂直巷道。垂直巷道的中心线与水平面垂直，它主要包括立井、小风井、暗井及溜井等。 2） 水平巷道。水平巷道的中心线与水平面近似平行，它主要包括平硐、石门、煤门及平巷等巷道。 3） 倾斜巷道。倾斜巷道的中心线与水平面既不平行又不垂直，而呈倾斜状态，它主要包括斜井、上（下）山、溜煤眼和开切眼等。 ⒉ 按矿井巷道的服务范围不同分类 根据矿井巷道用途和服务范围不同，可分为开拓巷道、准备巷道和采煤巷道。 ⑴ 开拓巷道。为全矿井、一个开采水平或阶段服务的巷道，包括主、副井筒（或风井）、阶段运输大巷、回风大巷和井底车场等。这些巷道服务年限最长。 ⑵ 准备巷道。为整个采区服务的巷道，包括采区石门、采区上（下）山、采区车场和采区煤仓等，这些巷道随着采区采完而废弃。 ⑶ 回采巷道。指为一个采煤工作面服务的巷道，包括工作面运输平巷、工作面回风平巷和开切眼等，这种巷道随着采煤工作面的推进而废弃。 第二章 工作面炮眼布置 炮眼布置是指炮眼的排列形式、数目、深度、角度和眼距等。炮眼的布置主要与煤岩性质、顶板好坏、断面形状和大小、选用炸药的种类、装药量及爆破方式等因素有关。在实际工作中应综合考虑上述因素，正确选择炮眼参数，以便取得良好爆破效果。由于巷道断面岩性随掘进过程而变化，在布置炮眼时不能一成不变，而应根据实际情况选用合适的炮眼布置形式。 ⒈炮眼布置的要求 合理的炮眼布置应满足下列要求 ⑴有较高的炮眼利用率，炸药和雷管的消耗量要低。 ⑵巷道断面尺寸应符合设计要求和巷道掘进质量标准的要求，巷道的坡度和方向均应符合设计规定。 ⑶对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护。 ⑷岩石块度和岩堆高度要适中，以利于提高装岩效率和钻眼与装岩平行作业。 ⒉自由面和最小抵抗线 被爆炸的岩体或煤体与空气接触的界面叫自由面。从装药重心到自由面的最短距离称为最小抵抗线。 在井巷掘进中，爆破前只有一个自由面，经掏槽爆破后，创造出第二个自由面。炮眼装药可利用的自由面越多，爆破效果就越好，爆破能量的利用率就越高，炸药的单位消耗量就越少。在进行炮眼布置时，需要考虑最小抵抗线。煤矿安全规程规定，工作面有两个或两个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m,在岩层中最小抵抗叶绿素不得小于0.3m，浅眼装药爆破大岩块时，最小抵抗线和封泥长度都不得小于0.3m。 最小抵抗线小于规定值时，就会威胁安全。炸药爆炸时，其冲击波首先沿最小抵抗线方向发生破坏，如果最小抵抗线小于规定值，就不会达到一个好的爆破效果，同时，炸药爆炸反应不彻底，爆炸生成的灼热固体颗粒也容易引燃或引爆瓦斯和煤尘。因此，在工作面布置炮眼时一定要考虑到最小抵抗线的规定。 ⒊掘进工作面炮眼的布置 1） 炮眼的种类及布置原则。 掘进工作面的炮眼可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼3类。各类炮眼在工作面上的位置不同，爆破顺序不同，因而在爆破工作中所起的作用不同，布置原则也不同。 ⑴掏糟眼。掏槽眼的作用是首先在工作面上将某一部分岩石破碎并抛出，在第一个自由面的基础上崩出第二个自由面来，为其炮眼的爆破创造有利条件。掏糟效果的好坏对循环进尺起着决定的作用。因此，掏糟眼的布置最为关键。 掏糟眼一般布置在巷道断面中部或下部，这样便于钻眼时掌握方向，并有利于其他多数炮眼能借助岩石的自重崩落。在掘进断面中如果存在有显著易爆的软弱岩层时，则应将掏糟眼布置在这些软弱岩层中。掏糟眼应比其他炮眼加深150～200㎜，装药量加大15～20;如果是相向向偏斜的炮眼,眼底间距应相距100～200㎜。 ⑵辅助眼。辅助眼又称崩落眼，是大量崩落岩石和继续扩大掏槽效果的炮眼。辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其眼距一般为500～700㎜，炮眼眼方向一般垂直于工作面，装药系数（装药长度与炮眼深度的比值）一般为0.45～0.60。如采用光面爆破，则紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光爆层。 ⑶周边眼。周边眼是崩落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。周边眼可分为顶眼、帮眼和底眼。顶眼和帮眼应布置在设计轮廓线上，但为了便于钻眼，通常向外偏斜一定的角度，这个角度根据炮眼深度来调整，眼底落在设计轮廓线外不超过100㎜。现场操作时，角度的把握以钎肩和轮廓线作为参照物，控制眼底距轮廓线的距离。 底眼的最小抵抗线和炮眼间距通常与辅助眼相同，为避免爆破后在巷道底板留下根底，并为铺轨创造有利条件，底眼眼底应低于底板250㎜，为利于钻眼和避免炮眼积水，眼口应比巷道底板高150～200㎜。水沟眼可同底眼一同打出。 周边眼布置合理与否，直接影响巷道成型是否规整。 2） 掏槽方式。 目前常用的掏槽方式，按照掏槽眼的方向可分为3大类，即斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。 ⑴斜眼掏槽。斜眼掏槽是一种常见的掏槽方法，它适用于各种岩石。 斜眼掏槽主要包括楔形掏槽和锥形掏槽，其中以楔形掏槽应用最为广泛。在中硬岩中，一般都采用垂直楔形掏槽，如图3-5所示。掏槽眼数根据断面大小和岩石坚固程度来决定，一般是6～8个，两两对称地布置在巷道断面中央偏下的位置，炮眼与工作面夹角大致在55～77之间，槽口宽度一般为1.0～1.4m，掏槽眼的排距为0.4～0.6m。各对掏槽眼应同在一个水平面上，两眼底距离为200㎜左右，眼深要比一般炮眼加深200㎜，这样才能保证较好的爆破效果。 锥形掏槽所掏出的槽子洞是一个锥体，如图3-6所示。由于炸药相对集中程度高，只要严格掌握好钻眼质量，即使在坚硬岩石中也可取得好的爆破效果。掏槽眼数多数采用3个或4个。该方法炮眼角度不易掌握，钻眼工作不便，眼深受限制，现大多用于煤巷的掘进。 斜眼掏槽的特点是可充分利用自由面，逐步扩大爆破范围；掏槽面积较大，适用于较大断面的巷道。但因炮眼倾斜，掏槽眼深度受到巷道宽度的限制，循环进尺也同样受到限制，且不利于多台凿岩机同时作业。 ⑵直眼掏槽。直眼掏槽的特点是所有掏槽眼都垂直于工作面，各炮眼之间保持平行，且眼距较小，便于采用凿岩台车钻眼；炮眼深度不受断面限制，利于采用中、深孔爆破；爆破后的岩石块度均匀；一般都不得有不装药的空眼，作为爆破时的附加自由面。缺点是凿岩工作量大，钻眼技术要求高，一般需要雷管的段数也多。 直眼掏槽的形式可分为直线掏槽、角柱式掏槽、螺旋式掏槽和菱形掏槽等。 直线掏槽如图3-7所示，这种掏槽方式的掏槽面积小，适用于中硬岩石的小断面巷道，尤其适用于工作面有较软夹层的情况。眼距E为100～200㎜，眼深以小于2m为宜。 角柱式掏槽的形式很多，如图3-8所示，掏槽眼一般都对称布置，适用于中硬岩石，眼深一般为2.0～2.5，眼距为100～300㎜。 螺旋掏槽如图3-9所示，这种掏槽方式是围绕空眼逐步扩大槽腔，能形成较大的掏槽面积。中心空眼最好采用大直径（75～120㎜）炮孔，掏槽效果更好。一般除空眼外，有4个炮眼即可。采用毫秒雷管起爆顺序按眼号1、2、3、4进行。 菱形掏槽如图3-10所示，中心眼为不装药的空眼，各眼距根据岩石性质而定，一般为α100～150㎜，b170～200㎜。若岩石坚硬，可采用间距100㎜的两个中心空眼，起爆用毫秒雷管分为两段，1号眼至2号眼为一段，3号眼至4号眼为二段。每眼的装药量为炮孔长度的70～80。 ⑶混合掏槽。直眼掏槽时，槽腔的岩碴往往抛不出来，影响其他眼的爆破效果，因此在直眼掏槽的外圈再补加斜眼掏槽，利用斜眼掏槽抛出槽腔内的岩碴，这样就形成了混合掏槽，如图3-11所示。一般斜眼作楔形布置，它与工作面的夹角一般为85；在有条件的情况下，斜眼尽量朝向空眼，这样有利于抛碴，装药系数以0.4～0.5为宜。 3） 爆破说明书。 爆破说明书是作业规程的主要内容之一，是爆破作业贯彻煤矿安全规程的具体措施，是爆破作业人员进行爆破作业的依据。 爆破作业必须编制爆破作业说明书，说明书必须符合下列要求 ⑴炮眼布置图必须标明采煤工作面的高度和钻眼范围或掘进工作面的巷道断面尺寸，炮眼的位置、个数、角度、及炮眼编号，并用正面图、平面图和剖面图表示。 ⑵炮眼说明表必须炮眼的名称、深度、角度，所用炸药、雷管的品种，装药量，封泥长度，连线方法和起爆顺序。 ⑶必须编入采掘作业规程,并及时修改补充。 爆破工必须依照说明书进行爆破作业。 4） 炮眼布置方法。 钻眼时如何按照爆破图表的要求，掌握好眼位、眼深及其角度是布置炮眼的关键。在掌握炮眼角度时，可以依据简单几何原理，把模糊的角度变为较清晰的长度，以便于提高钻眼的准确度。 ⑴掏槽眼的布置。斜眼掏槽时，角度掌握不好将直接影响爆破效果。以垂直楔形掏槽为例，成对掏槽眼底间距为200㎜，眼口间距离为1～1.4m，通常，眼口间距在钻眼前已经确定，要控制眼底间距为200㎜，则在钻眼前需要通过控制成对掏槽眼钎肩之间的距离来掌握炮眼角度，如图3-12所示。 ⑵周边眼的布置。周边眼的角度可以通过钎肩与巷道轮廓线之间的距离来控制。根据三角形对称原理，周边眼底距轮廓线的距离即等于钻眼前钎肩距离轮廓线的距离，如图3-13所示。 ⑶底眼的布置。底眼的角度掌握不好，容易给巷道掘进带来不必要的麻烦。角度过小会造成底板高，给铺轨带来难，角度过大，则巷道下部进尺缩小，不利于巷道正常掘进。可以根据底眼布置的原则，利用简单的几何原理找到钻眼前钎肩距巷道底板或腰线的距离，从而控制底眼的角度，如图3-14所示。 第三章 钻眼爆破安全 钻眼操作安全 一、 凿岩机操作安全 ㈠凿岩机的分类 凿岩机的种类很多,按动力分为风动凿岩机电动凿岩机、液压和内燃凿机。煤矿井下应用最广泛和是风动凿岩机，但近年来液压凿岩机发展很快，以其高效、低耗和噪音低等优点受到大家欢迎。 风动凿岩机又分为手持式、气腿式、伸缩式（向上式）和导轨式4种，按冲击频率可分为低频凿岩机、中频凿岩机和高频凿岩机。国产气腿凿岩机，除YTP26等少数为高频外，均为低、中频凿岩机。 与气腿轴线平行（旁侧气腿）或与气腿整体连接在同一轴线上的向上式凿岩机，专供掘进反井煤仓和打锚杆用。 导轨式凿岩机是大功率岩机，配备有导轨架和自动推进装置。在巷道内钻进时，需将导轨架连同自动推进装置和凿岩机安设在起支撑作用的钻架上，或与凿岩台车、钻装机配合使用。 ㈡凿岩机的结构 凿岩机的类型很多，但其主机构造和动作原理大致相同，都具有冲击及配气机构、旋转机构、排粉机构润滑机构、支承及推进机构。YT23（7655）型凿岩机的结构如图所示。 ㈢冲击式凿岩工具 冲击式凿岩工具通常称为钎子，钎子有整体和组合两种。组合钎子应用广泛，它由钎头、钎杆、钎尾和钎肩组成，如图所示。 钎杆断面为中空六边形或圆形。圆断面钎杆大多用于重型导轨式凿岩机和深孔接杆钻进。 整体钎子的钎头一般为一字形或十字形，镶硬合金片的钎头大多为一字形，不镶硬合金的淬火钎头大多为十字形。活动钎头应用最广，一般都镶硬合金片，其形式也较多。 ㈣风动凿岩机 ⒈影响风动凿岩机钻速的因素 影响凿岩机钻速的因素很多，主要有岩石性质、凿岩机的工作条件和炮眼参数等。 ⑴岩石性质。各类岩石反映钻具钻进的难易程度（钻眼速度）是非常悬殊的。软的岩石钻进速度快，硬岩中的钻进速度很慢。 ⑵凿岩机工作条件。凿岩机的工作条件包括进气压力、轴推力和排粉条件等。 提高进气压力，能增加凿岩机的冲击频率、冲击速度和扭矩。 凿岩机工作时，机体产生振动，会向后反冲导致钻速降低。为减小机体反冲，必须对凿岩机施加一定的轴推力，但轴推力过大，会增加钎子的回转阻力矩，易使钎刃磨钝，转速降低甚至转不动。 及时排除岩粉，才能有效地钻进。国产风动凿岩机都装有轴向供水系统，水压应比压气压力低一个大气压左右，否则水会渗入凿岩机内，洗掉润滑油，易使零件生锈。排水量要适当，过大或过小都不利于有效钻进。 ⑶炮眼参数。炮眼直径和炮眼深度影响钻眼速度。炮眼愈深，钎杆惯性愈大，弯曲变形愈大，冲击能量传递效率越低，因而钻速就越低。如果采用一根钎子钻眼，每增加1m炮眼深度，钻速约降低4～10。 ⒉风动凿岩机操作安全注意事项 1） 钻眼前的准备工作。 ⑴检查凿岩机、钻架是否完好，风、水管是否完好畅通，风、水门是否跑风漏水，连接头是否牢固，凿岩机零件是否完好齐全，螺丝是否坚固，并注油试运转。 ⑵检查所用钻杆是否弯曲，中孔是否堵堵塞，钎尾是否完好，钎头是否能安上。 ⑶准备齐全需用的钻杆、钻头。 ⑷检查工作面的安全状况是否良好。处理顶帮浮岩活石，整修加固工作面的临时支护，以保证工作面安全作业。 2） 钻眼安全注意事项。 ⑴钻眼必须按中、腰线及作业规程中爆破图表进行，画好轮廓及眼位，并按规定的眼位、方向、角度和深度钻眼。 ⑵开钻时，应把凿岩机操作阀开到轻运转位置，待眼位固定，并钻进20～30㎜后，再开到中运转位置钻进，钻进50㎜钻头不至脱离眼口时，再全速钻进。 ⑶为避免断钎伤人，钻眼工要精神集中，时刻注意钻进进情况。禁止骑钻作业。多台作业，禁止交叉钻眼，禁止钻前钻杆下有人。 ⑷钻眼时，凿岩时，凿岩机、钻杆与钻眼方向要保持一致。推力要均匀适量，不要过大，下扎眼要适当提钻减压，以防夹钻断杆。 ⑸凿岩机钻眼过程中，要经常检查风水管接头是否牢固，有无脱扣现象，如连接不好应停钻处理后再作业。 ⑹钻杆与钻头连接要牢固，钻眼过程中，发现合金片脱落，必须及时换钻头。 ⑺严禁在残眼内继续钻眼。 ⑻钻眼过程中，如发现岩层出水、瓦斯涌出异常现象时，要停止钻眼并不得拔出钻杆，迅速汇报矿调度室。 ⑼钻完眼后，应将钻眼工具、设备等全部撤到安全地点存放。 第二节凿岩作业常见事故的预防和处理 ⒈）卡钎、断钎事故。 ⑴操作技术方面。操作人员精力不集中，钻眼时凿岩机、钎杆左右摇摆，钻架忽起忽落，使钎杆在钻孔内弯曲扭别，造成炮眼不直，强行推进造成卡钎或把钎杆弯断。防止方法是提高钻眼技术，保持钻架稳定，使钎子平直地钻进。 ⑵岩石性质方面。在坚硬多裂缝的岩石中，如果采用一字形合金钎头钻眼，凿刃容易打到裂缝中去，钎头就被夹住，凿岩机继续冲击就容易发生断钎事故。防止的方法是在坚硬裂缝的岩石中采用十字形合金钎头钻眼，以减少卡钎头、断钎子事故。在软岩石中钻眼时，由于轴推力过大，排粉不畅，也易造成卡钎事故，应适当调整轴推力。 ⑶钎杆质量方面。钎杆质量不合格或钎杆使用过久造成疲劳损坏。防止的方法是加强质量验收管理，钻眼时使用旧钎子应警惕，发现钎子中心孔不正，偏离中心轴线，造成危险断面时应立即捡出，不准使用。 断钎子往往能造成人员伤害事故，因此，应加强作业人员的技术 技术培训和安全意识教育，杜绝该类事故的发生。 2 ）掉钎头 ⑴钎头与钎杆连接处加工不符合要求，接触不严。防止的方法是严格检查钎头与钎杆连接尺寸。 ⑵钎杆与钎头连接处断裂。防止方法是使用前注意钎杆连接尺寸及外观，安钎头前要把钎头和钎杆的锥形部分擦干净，涂上黄油，然后套上钎头，在枕木上墩紧，不能在铁轨上或石块上墩，以免损坏合金钢片。卸钎头时不能用大锤敲打。 3） 不排粉 钎头出水孔或钎杆中心孔堵塞。防止方法是发现停水时应立即停止钻进，遇有软岩时适当降低推进速度，加大供水量或增加强力吹洗。 第三节 爆破安全 一、 爆破基础知识 二、 爆破作业安全 ㈠ 爆破材料的领退、运送及存放 领退、运送及存放爆破材料时应遵守以下规定和要求 ⑴ 电雷管必须由爆破工亲自运送，炸药由爆破工或在爆破工监护下由熟悉煤矿安全规程有关规定的人员运送。 ⑵ 领取的爆破材料必须装在具有耐压和抗冲撞、防震、防静电的非金属容器内。电雷管和炸药严禁装在同一容器内，严禁将爆破材料装在衣袋内。领到爆破材料后，应直接送到工作地点，严禁中途逗留，行走时要注意避开电缆和金属导电体。 ⑶ 运送爆破材料应避开交接班和人员上、下井的时间。 ⑷ 严禁用刮板输送机、带式输送机运送爆破材料。 ⑸ 爆破工必须把炸药、电雷管分开存放在专用的爆破材料箱内，并加锁。严禁乱扔、乱放。 ⑹ 爆破材料箱必须放在顶板完好、支架完整，避开机械、电气设备的地点。每次爆破前，都必须把爆破材料箱放到警戒线以外的安全地点。 ㈡ 装配起爆药卷 装配起爆药卷是把电雷管装入药卷顶部，制成起爆药卷的作业过程。装配引药必须按下列程序要求进行。 ⒈ 装配地点的选择 装配直爆药卷必须在顶板完好、支架完整、避开电气设备和导电体的爆破工作地点附近进行。严禁坐在爆破材料箱上装配起爆药卷。 在有杂散电流的地点装配起爆药卷时，必须坐在绝缘胶垫上，并将扭结短路的雷管脚线用绝缘胶布包好。 ⒉ 起爆药卷数目的确定 装配起爆药卷数量，以当时当地需要的数量为限。 ⒊ 电雷管的抽取 从成束的电雷管中抽单个电雷管时，不得手拉脚线硬拽管体，也不得手拉管体硬拽脚线，应将成束的电雷管顺好，拉住前端脚线将电雷管抽出。抽出单个电雷管后，必须将其脚线扭结成短路。抽取电雷管时，如果把电雷管脚线搭在风、水管路上是非常危险的，这样容易造成早爆事故。 ⒋装配起爆药卷的方法 装配起爆药卷时，必须防止电雷管受震动、冲击、折断脚线或损坏脚线绝缘层。装入的方法有两种 ⑴ 扎孔装配法。用一根直径略大于电雷管直径的尖端木棍或竹棍，在药卷顶部的封口扎一圆孔，将电雷管全部装入药卷中，然后用电雷管脚线末端。 ⑵ 启口装配法。先打药卷顶部封口，用木、竹棍在药卷中央扎孔，再将电雷管全部装入药卷，用脚线把封口扎住，再短路扭结电雷管脚线末端。 煤矿安全规程规定，电雷管只许由药卷的顶部装入，不得用电雷管代替竹、木棍扎眼；电雷管必须全部插入药卷内；严禁将电雷管斜插在药卷的中部或捆在药卷上。 ⒌ 起爆药卷的保存 起爆药卷装配好后，应清点数目，入箱锁好，不得乱放，以防散失。 ㈢ 装药 ⒈ 装药前的准备工作 在装药前，应该对爆破地点的通风、瓦斯、煤尘、顶板、支护等全面检查，对所查出的问题应及时处理。有下列情况之一时严禁装药 ⑴ 采掘工作面的控顶距离不符合作业规程的规定，或者支架有损坏，或者伞檐超过规定。 ⑵ 装药地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0及以上。 ⑶ 在装药地点20m以风，矿车、未清除的煤、矸或其他物体堵塞巷道断面1/3以上。 ⑷ 炮眼内发现异状、温度骤高骤低、有显著瓦斯涌出、煤岩松散、透老空等情况。 ⑸ 采掘工作面风量不足。 在有煤尘爆炸危险的煤层中，掘进工作面爆破前，附近20m的巷道内，必须洒水降尘。 ⒉ 装药工作 经检查确认可以装药时，方可按下列程序装药。 ⑴ 验孔。在装药前，用炮棍插入炮眼里，检验炮眼的角度、深度和方向及炮眼内的情况。 ⑵ 清孔。待装药的炮眼，必须用掏勺或压缩空气吹眼器清除炮眼内的煤、岩粉，以防止煤岩粉堵塞，使药卷不能密接或装不到眼底。使用吹眼器时，附近人员必须避开压风吹出气流方向，以免炮眼内飞出的粉块杂物伤人。 ⑶ 装药。采掘工作面炮眼使用炸药和电雷管的种类、装药量、电雷管的段数必须符合爆破作业说明书的规定，并按照爆破说明书规定的装药结构进行装药。装药结构通常可分为正向装药和反向装药。正向装药是指起爆药卷放在距眼口最近的第一个位置上，雷管与所有药卷的聚能穴均朝向眼底的装药结构；反向装药是指起爆药卷放在眼底，雷管与所有药卷的聚能穴一致朝向眼口的装药结构，如图316所示。 装药时要用木质或竹质炮棍将药卷轻轻推入，不得冲撞或捣实。炮眼内的各药卷必须彼此密接。 ⑷ 封孔。装炮泥时，最初的两段应慢用力，轻捣动，以后各段炮泥须依次用力一一捣实。装水炮泥时，水炮泥外边剩余部分，应用粘土炮泥封实。炮泥的长度，必须符合煤矿安全规程规定。 ⑸ 电雷管脚线末端扭结。装药后，必须把电雷管脚线末端悬空，严禁电雷管脚线、爆破母线同运输设备及采掘机械等导电体相接触。 ⒊ 装药注意事项 ⑴ 硬化的硝酸铵类炸药在装药前必须用手揉松，使其不成块状，但不得将药包纸损坏，严禁使用硬化到不能少手揉松的硝酸铵类炸药，也不能使用破乳或不能用的揉松的乳化炸药。 ⑵ 不得使用水分含量超过0.5的铵梯炸药。 ⑶ 潮湿或有水的炮眼应用抗水型炸药。 ⑷ 不得装“盖药”或“垫药”。 ⑸ 不得装错电雷管的段数。 ⑹ 毫秒电雷管不得跳段使用。 ⑺ 一个炮眼内不得装两个药卷。 除以上注意事项外，要特别注意不得在钻眼的同时装药，以免发生危险。如某矿施工一水平总石门，由104、101两个掘进队联合施工。四班出勤25人，任务是正常掘进。接班后，前边钻眼，后边装岩出货。有两人从井下调车场找到上班留下的14包炸药，运到炸药箱后，开始装配引药，这时班长派人从工作面出来，叫他们赶快去工作面装药。于是，2人停止装配引药，拿起6包炸药和炮泥一起来到工作面。工作面左侧还在打掏槽眼，这2名爆破工放下炸药在右侧装药。不一会儿，发生炸药爆炸事故，造成2人死亡，1人受重伤的事故。 ㈣ 联线 ⒈ 联线方法和要求 联线工作应按照爆破说明书规定的联线方式，将电雷管脚线与脚线、脚线连接线、连接线与爆破母线连好接通。联线的方法和要求是 ⑴ 脚线的连接工可由经过专门训练的班组长协助爆破工进行。爆破母线连接脚线，检查线路的通电工作，只准爆破工1人操作。与联线无关的人员都要撤离到安全地点。 ⑵ 联线前必须认真检查瓦斯浓度、顶板、两帮、工作面煤壁及支架情况，确认安全方可进行联线。 ⑶ 联线时，联线人员应把手洗净擦干，以免增加接头电阻和影响接头导通，然后把电雷管脚线解开，刮净接头，进行脚线间的扭结连接。脚线连接应按规定的顺序从一端向另一端进行