岩巷旷宿掘进施工技术.ppt

岩巷快速掘进施工技术,,2010年5月,教育部“新世纪优秀人才”、安徽省学术与技术带头人、安徽省高校学科拔尖人才、中国岩石力学与工程学会岩石破碎专业委员会、青年专业委员会、软岩支护专业委员会委员、国际岩石力学学会（ISRM）中国小组成员、中国煤炭学会爆破专业委员会委员、安徽省工程爆破协会常务理事、安徽省安全生产监督管理局特聘专家。,,地址安徽淮南电话0554-6668554（0）手机159566558850554-6631806（H）邮编232001E-mailyxu,近年来，随着国民经济的快速发展，对能源的需求也在不断增长。煤炭作为支撑国民经济发展的主要能源，开发力度不断加大，矿井年生产能力越来越大。许多项目业主为了尽早实现投资目的，不仅在矿井设计理念上发生了重大变化，对项目各阶段的施工工期也提出了更高的要求，建井总工期越来越短。矿井建设二期工程井底车场、硐室、主要巷道以岩巷为主，工程量大、工期最长，是决定矿井建设总工期的重要阶段；因此，各矿业集团和施工单位均在积极开展岩巷快速掘进新技术研究，以提高岩巷施工速度。,巷道爆破的特点巷道一般采用小孔径钻眼爆破，有钻眼、装药、连线、爆破等工序。主要特点1）由于水、气温、噪音、粉尘、潮湿以及照明、通风等的影响，钻眼爆破作业条件差。2）爆破的临空面（自由面）少，岩石的夹制作用大，耗药量大，爆破难度大。3）对钻眼爆破质量要求较高。方向正确，巷道断面达到设计标准，爆破时既要预防飞石崩坏支架及设备等，还要保证爆落岩石块度要均匀，爆堆要集中，便于装碴运输。4）要求采用光明爆破技术，尽量减少爆破对围岩的扰动，确保围岩完整。,目前，岩巷施工速度虽然经过很大的却没有取得长足进步，始终维持在平均月进7080m的水平；条件较好时，也只能达到月进100130m的水平。造成这种状况的根源，是施工单位长期形成的固有观念、施工习惯不易打破，在设备配置、作业方式、劳动组织上一成不变，没有进行创新与变革，以至出现了目前“平巷掘进速度不如立井快”的怪现象。,我们通过对煤炭基建行业岩巷施工面临的形势和任务做了深刻的调研分析和研究；认为提高岩巷单进水平，关键在于提高岩巷机械化水平和管理水平。如提出的“四推一促”措施。即推广中深孔爆破，推广全断面一次爆破，推广工艺及劳动组织改革，推广煤岩巷机械化作业线，促进施工单进水平上台阶。,提纲,1、岩巷掘进机械化作业线配套方式2、岩巷掘进中深孔爆破技术3、岩巷掘进组织与管理4、煤矿井下爆破拒爆的原因及预防,一、岩巷掘进机械化作业线配套方式组建岩巷机械化作业线，是提高岩巷施工度的重要途径之一，也是今后的发展趋势。从目前国内各矿业集团及施工单位对岩巷机械化作业线的投人和使用情况看，还存在着受客观条件限制、配套方式不合理、操作水平低、使用积极性不高等许多问题，其中后配套能力不足直接影响作业线效能的发挥。我国通过引进吸收世界各国的先进装备和技术,大力发展机械化配套，通过多年的科研和施工实践，在生产中形成了多种形式的机械化作业线“从装运方面进行分类,岩巷掘进施工机械化主要有4种配套方式,即耙斗装岩机配气腿凿岩机、侧卸装岩机配全液压钻车、侧卸装岩机配皮带转载机、侧卸装岩机配耙斗装岩机。,1.1耙斗装岩机配气腿凿岩机目前,我国煤矿常有普通机械化作业线和高档机械化作业线之分,前者就是耙斗装岩机配气腿凿岩机,后者是侧卸装岩机配全液压钻车。耙斗装岩机在我国煤矿装备近万台,发挥着重要作用。耙斗装岩机配气腿凿岩机具有以下特点1）较高的生产率P120B型耙斗装岩机的技术生产率为120m3/h以上，最高可达180m3/h；根据大量的测量资料，装岩条件较好时装满系数在0.70.8之间，平均技术生产率在100m3/h左右。考虑矿车调度时间，耙斗机的实际生产率为3040mm3/h。这个生产率是不低的，在中小断而巷道施工中优势尤其明显。七台河建井处、鸡西工程处、阳泉一处、大同燕子山工程处等队伍都曾利用此设备创造过好成绩，岩巷单工作而月进纪录达306，301，360m不等。,2）良好的工艺性耙斗装岩机的特点从是能平行作业，打眼、装岩两道工序大部分时间都能平行作业。由于配气腿凿岩机，为保证凿岩效率，凿岩深度一般有限。如要达到月进360m，平均每天要进尺12m以上，必须保证67个循环，每个循环仅3h。要在3h内完成打眼、爆破、装岩、锚喷等工序，不搞必要的平行作业就很难实现。耙斗装岩机操作简单，对现场技术条件要求低，因而得到了最大范围的推广。3）高可靠性和较强的价格竞争力耙斗装岩机可靠性高，几乎没有高价值的易损件，偶尔有故障，大多在现场就可处理。其售价也是各类装岩机中最便宜的，在日前市场经济条件下，无疑具有较强的竞争力。这条作业线不足之处是钻眼机械化程度不高，不能与全液压钻车配套.因此钻眼工序很难实现机械化，与锚喷机配套性也差。,1.2侧卸装岩机配全液压钻车侧卸装岩机是较新型的装载机种，侧卸装岩机的推广为全液压钻车的应用提供了可能，极大地提高了巷道施工的机械化率和施工速度。它机动灵活，全断面装岩，不留死角，同时可以向一列矿车卸载如下图。采用ZCO2B侧卸装岩机与CTH10O2F全液压钻车配套，在掘进断面1420m2的巷道中，月进尺可达210260m。主要问题也是钻眼与出矸不能平行作业和后配套能力不足，只适用于断面宽度4m以上的巷道。,液压掘进钻车与风动凿岩机相比有以下优点节约能源电动液压系统所需功率，只有气动钻进功率损耗的1/3。功率损失小，故可节约能源。凿岩效率高，速度快比气动凿岩机的凿岩速度提高2倍以上。钻杆成本低由于液压凿岩参数可调整，因此能在不同的岩石条件下选择最优凿岩参数。又由于液压凿岩冲击应力波平缓，传递效率高，因此钻具和钎杆一般可节约1520。降低凿岩成本由于液压压力高，因此在同样冲击速度时液压凿岩机活塞受力面积小，冲击活塞面积接近钎尾面积，应力传递损失小。受力均匀寿命高故障少，故可降低成本。改善工作环境，噪音低由于液压凿岩不必排除废气，因而也没有废气所夹杂的油污造成对环境的污染，提高了工作面的能见度，改善了操作环境，比气动凿岩噪音可降低510dB。提高施工质量钻车能保证钻孔深度和间距的精度，液压凿岩爆破后巷道尺寸和表面规整，可提高工程的施工质量。作业安全司机操作位置远离工作面，防止了空顶作业，作业安全。,正规循环与文明施工如ZCY-60煤矿用全液压侧卸式装岩机为履带行走的无轨装载设备，该产品具有插入力大、机动性好、全断面作业、安全性好、一机多用等特点。除完成装载作业外还可充当支护时的工作平台，完成工作面短距离运输、卧底、清帮等工作。侧卸装岩机与全液压钻车配套，机械化程度高，必须采取科学的管理，坚持正规循环实现科学管理的一项有效措施和岩巷优质、安全、快速掘进的重要保证。好的正规循环作业图表不仅体现了新技术的应用和人力的合理组织，也代表了基层施工管理水平和队伍素质。执行定期维护制度，保证零部件供应，才能使作业线高效的技术生产率得到充分发挥。正规循环是作业线发挥快速掘进潜力的前提条件。此外，该作业线极大地减轻了劳动强度，改善了劳动环境，缩短了劳动时间，实现了文明施工，施工安全也更有保障。,例谢桥煤矿-610m西翼进风石门及大巷兼作综采设备库之用，-610m西翼进风石门长度897.4m，进风大巷长度485.5m。掘进断面积22.93m2锚网喷段23.12m2架棚段，净断面积20.49m2。巷道支护设计为锚网喷注支护，φ20mm2200mm等强金属锚杆，间排距700mm700mm过煤层或顶板较差期间采用架29U金属棚支护。设备综合配套名称及型号见表1,例谢桥煤矿-610m西翼进风石门及大巷兼作综采设备库之用，-610m西翼进风石门长度897.4m，进风大巷长度485.5m。掘进断面积22.93m2锚网喷段23.12m2架棚段，净断面积20.49m2。巷道支护设计为锚网喷注支护，φ20mm2200mm等强金属锚杆，间排距700mm700mm过煤层或顶板较差期间采用架29U金属棚支护。设备综合配套名称及型号见表1,例2006年11月，谢桥矿组建岩巷机械化作业队703队，在-610m西翼进风石门及大巷，装备了以液压钻车和侧卸装岩机为主要设备的岩巷机械化作业线。巷道采用CMJ17型液压钻车双臂同时作业打眼，三级水胶炸药，ms延期电雷管，全断面一次光面爆破。采用斜眼掏槽，炮眼深度2.2m。多工序平行作业“三八”作业方式。2007年4月正式施工，至2008年3月底，累计进尺935m，折合标准岩巷1484m，平均月进尺77.9m，折合标准岩巷月进尺125.3m，工效为2.02m/月.人，实现了快速、高效施工。,1.3侧卸装岩机配皮带转载机利用侧卸装岩机直接将矸石装到一列矿车上，在没有转载机时，多利用侧卸装岩机往返行走向一列多辆矿车卸载。根据现场测试，装岩机向最后一辆矿车卸载往返行走距离可达50m。装岩机每掘进1m大巷，平均行走1.51.8km。为缩短侧卸装岩机行走距离，提高装矸效率，同时减轻侧卸装岩机履带行走部对工作面巷道底板的辗压破坏，改善工作面施工条件，在侧卸装岩机与矿车间增加一转载环节。侧卸装岩机与皮带转载机配套见下图。,根据工作面设计情况，转载机布置在侧卸装岩机铲斗卸载一侧的轨道上。侧卸装岩机铲取的岩石不直接装矿车，而是卸到转载机头部的料石仓中，通过皮带输送到机尾，转卸入矿车中；装满一列矿车后，由电机车牵引离开工作面。侧卸装岩机将岩石卸入输送机料石仓而不是逐一卸入各矿车中，往返行走距离一般可缩短60，侧卸装岩机的实际生产率可提高50，明显减少了装岩工序时间，加快了掘进速度。国内外侧卸装岩机履带接地比压一般为0.060.11MPa。国产ZC型侧卸装岩机履带接地比压约为0.099MPa，在有水的泥质页岩中使用时，对底板破坏较为严重，工作面泥泞、积水，履带、支重轮等行走部机件损耗很大。采用皮带转载机后，底板破坏程度明显减轻，工作面环境改善，侧卸装岩机相关机件使用寿命延长。由于装岩机不再大距离往返行走，拖拽电缆的劳动强度和安全性得到改观。但采用转载胶带，需要随工作面延伸不断接长胶带，或前移胶带机，比较繁琐，影响使用积极性。,1.4侧卸装岩机配耙斗装岩机侧卸装岩机与耙斗装岩机配套，实现连续清理掘进工作面矸石，是中大断面岩巷掘进施工较好的设备配套方案，见下图。该作业线适用于巷道宽度4.254.5m以上、巷道高度不低于4.5m，即断面14m以上的巷道。,将耙斗装岩机置于掘进工作面一侧，用全液压钻车打工作面炮眼，放炮后侧卸装岩机将工作面矸石铲运至耙斗装岩机料仓前，由耙斗装岩机将矸石扒装入矿车该作业线也具有减小侧卸装岩机行走距离提高实际生产率的优点；而且，由于耙斗装岩机料仓前巷道一侧是天然的贮矸场，侧卸装岩机可将矸石推至巷道一侧，贮于耙斗装岩机料仓前，解决了皮带转载机不能贮矸的问题。一般情况下，出矸只需要正常矿车数量的一半，其余矸石可暂时贮于耙斗装岩机前侧卸装岩机可清理工作面，为全液压钻车进入作准备。在耙斗装岩机出矸时，可实现工作面打眼、临时支护等工序平行作业，彻底保证正规循环，保证工作面进尺。,侧卸装岩机配耙斗机出矸也应坚持正规循环，因为增加了适度贮矸能力，对矿车供应在时间和数量上的要求相对低些，因而更适合我国煤矿的实际情况，具有推广价值。在侧卸装岩机与耙斗装岩机配套的作业线中，全液压钻车与侧卸装岩机可设计在耙斗装岩机前会车，也可设计在耙斗装岩机后会车，施工中根据矿车实际供应情况、耙斗机离工作面的距离等确定。施工时应编制循环图表和操作规程。此外，由于耙斗装岩机1次只能卸1个矿车，施工现场应加强工作面空、重矿车的调度。,1.5、机械化作业线施工特点1）机械化作业线施工的优点1采用侧卸式装岩机出矸时，司机距工作面较近，视线清晰，有利于安全操作，比用耙斗机出矸安全性好得多。2侧卸式装岩机具有液压驱动行走机构，移动灵活方便。而耙斗装岩机易发生倾斜倒伤人事故，不安全；且车轮落道后，上道困难。,3掘进爆破后出矸阶段，侧卸式装岩机距工作面4m以内时，挖斗可进人工作面敲帮问顶，同时可清挖工作面各个边角及水沟矸石，既可保证安全，又能将操作人员从繁重的体力劳动中解脱出来。4采用全液压掘进钻车钻眼时，工人距工作面较远，可避免工作面片帮、卷缠、倒钻等威胁，且钻眼质量高、速度快，既安全又高效。5采用普通法施工17m2左右断面的巷道，如果月进尺达到90m，不论采用三八制或四六制作业，都必须配备5565人。而采用机械化作业线施工，三八制作业，每班配备10人就可满足要求，比普通法施工可减少2535人。,2岩巷掘进中深孔爆破技术由于煤矿基建条件的特殊性，能够采用完整的机械化作业线施工的掘进工作面数量有限，大部分工程仍需采用普通法施工。近几年来，许多单位积极进行岩巷掘进工艺改革，逐步从传统的台阶法施工和浅眼多循环的框架中走出来，推行中深孔全断面一次爆破，加大循环进尺，减少循环次数和辅助作业时间;大家都体会到了增加炮眼深度和全断面一次爆破对提高进度水平和经济效益所带来的好处。可以预见，中深孔全断面一次爆破将成为今后提高岩巷单进水平的发展方向。,2岩巷掘进中深孔爆破技术,1）.岩体物理力学性能的影响;2）.掏槽爆破的影响;3）.炮孔深度的影响;4）.装药量和装药结构的影响5）.起爆方式的影响6）.巷道断面面积的影响,2.1、影响爆破效率因素,2岩巷掘进中深孔爆破技术,1）岩体的物理力学性能的影响巷道掘进岩石的物理力学性能、结构和存在状况对爆破效率有很大影响。对于构造节理不甚发育、完整性较好、硬度高、可钻可爆性差、分布随机性大的岩巷，凿岩爆破工作较难，爆破效率更低。随着矿井开采深度增加，深部岩石受到高地应力的影响，更增加了爆破难度，而且常常会受到冲击地压和岩爆的影响。高围压作用的结果是脆性破坏岩石的极限强度随着围压的加大增长很快，近似线性互增。且岩石的破坏表现为由脆性破坏向延性破坏转变。,2.1、影响爆破效率因素,2岩巷掘进中深孔爆破技术,2.1、影响爆破效率因素,2）.掏槽爆破的影响掏槽爆破时，爆破破碎岩石的条件十分困难，且掏槽的好坏又很大程度上决定了其它炮孔的爆破效果，因此必须选择合理掏槽形式和装药量，使岩石完全破碎形成槽洞和达到较高的掏槽炮孔利用率。掏槽孔的位置一般在巷道中下部，根据巷道断面、岩石性质和其它地质构造条件，掏槽炮孔的排列形式归纳起来可分为两大类倾斜炮孔掏槽和垂直炮孔掏槽。由于煤矿巷道断面较小，且多使用风动凿岩机钻孔，因此巷道掘进多采用倾斜炮孔掏槽（垂直楔形掏槽）。目前我国巷道掘进的掏槽方式及爆破参数基本上都是凭经验确定的，带有很大的随意性和盲目性，所选定的掏槽方式及爆破参数往往与合理的掏槽方式相去甚远。合理的掏槽方式及爆破参数首先应根据岩石物理力学性质和炸药爆炸性能进行理论计算，然后在实践中进行修正，使其尽量满足爆破原始条件的要求，达到提高炮孔利用率的目的。,2.1、影响爆破效率因素,3）.炮孔深度的影响炮孔深度是确定掘进循环劳动量和工作组织的主要钻爆参数，通常根据任务要求或循环组织、岩石的坚固系数、炸药威力、巷道断面大小和凿岩机劳动生产率来确定。一般说来，炮孔加深可使每循环进尺增加，相对地减少辅助时间，爆破材料的单位消耗量也可降低。但随着炮孔深度增加，岩体对炮孔的夹制作用增加，凿岩速度会明显降低，爆破后槽腔深部破碎岩石不能被抛出，就会降低掏槽效果和全断面巷道炮孔利用率。,2岩巷掘进中深孔爆破技术,2.1、影响爆破效率因素,4）.装药量和装药结构的影响影响岩巷掘进爆破效果的首要因素是掏槽效果的好坏。由于掏槽部位仅有一个自由面，爆破时不仅要把此部分岩石破碎而且要抛掷出来，因此需要消耗较多炸药能量。为了提高爆破效率，掏槽炮孔、辅助孔和底板炮孔以连续装药为主，尤其在坚固岩层中，为提高掏槽孔的装药量往往增大装药系数或增大炮孔的耦合系数；为实现光面爆破，可以增大周边炮孔不耦合系数或降低其装药系数。,2岩巷掘进中深孔爆破技术,2.1、影响爆破效率因素,5）.起爆方式的影响由于煤矿钻爆作业环境的特殊性，为保证安全生产，爆破作业多采用正向起爆方式。实践表明，孔底起爆（反向起爆）可延长爆炸产物在孔内的作用时间，提高爆破能量利用率，大大降低爆破空气冲击波等爆炸有害效应。因此，在无瓦斯（或距离煤层较远）巷道掘进工作面可采用反向起爆，以提高爆破效率。,2岩巷掘进中深孔爆破技术,6）.巷道断面积的影响,（1）.小断面，巷道的卸压范围小，应力集中度高即夹制力大。（2）.自由面积减少影响爆破的拉伸破坏。（3）.断面积小，抛渣困难碎，岩石脱离岩体的时间加大影响自由面的形成。（4）.断面积小，相对掏槽面积增加炸药也就增加。反之则不然。举例；隧道比巷道好爆（断面大，压力小）解决方法可适当提高槽眼位置,2.1、影响爆破效率因素,2岩巷掘进中深孔爆破技术,2.2深部岩巷掘进用爆破材料和爆破参数的优化,1.炮孔直径和炮眼深度的选取（1）对于中硬以下岩石的较小掘进工作面，小直径钻眼速度较快，采用小循环进尺爆破效果比较明显。（2）较硬的岩巷掘进工作面建议采用大直径掏槽炮孔和小直径辅助炮孔、崩落孔和周边孔相结合。使炸药的分布更趋合理，爆破效率明显提高，而且达到了很好的光爆效果。（3）在钻孔机械化水平较高的掘进工作面，可以全部采用大直径装药炮孔进行爆破施工，这样可以相应地减少钻孔数目，但是全断面采用大孔径爆破时，要注意周边孔装药和堵塞结构的合理性，使之既达到光面爆破的效果，又提高巷道成型质量。,2.2深部岩巷掘进用爆破材料和爆破参数的优化,中深孔爆破并不是炮眼越深越好。合理的炮眼深度要根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、炸药性能、工人技术水平等因素确定；同时炮眼深度还应与凿岩机械相适应，即合理的炮眼深度要能保证钻眼时有较高的钻眼速度。根据经验，采用YT系列凿岩机打眼，炮眼深度为2.5～3.0m最为适宜。如果炮眼深度超过3.0m，由于钎子重量增加了，使得克服钎子弹性变形的冲击功增大，排粉难度也增大；同时使得钎杆与眼壁间的摩擦阻力增大，能量消耗增加，使打眼时间延长，不易实现正规循环。如采用7655型凿岩机打眼，由于其力矩小，同样深度的炮眼，打眼时间将会增加。,2.2深部岩巷掘进用爆破材料和爆破参数的优化,有条件应优先采用高效率的液压凿岩台车配重型导轨式风动凿岩机。钻眼速度快，我们曾进行过台车钻眼情况调查，在石英砂岩（f＝10～12）中，2.0m的炮孔，实际钻眼时间80～120s，钻眼速度（1.01.5）m/min。若采用老式的YT-24型（YT-23或7655型）气腿式凿岩机则钻眼速度较慢，现场实测钻凿1.6m深的炮孔耗时2025min。就目前普通气腿式凿岩机，YT-27、YT-28型气腿式凿岩机，其特点是冲击功率大，频率高，扭矩大，比较适用于中硬以上的岩层中钻眼。下表是我们实测的坚硬粗砂岩（f＝10）中两种凿岩机钻眼速度的实测值。因此，建议采用较重型的气腿式凿岩机。,YT-29和7655凿岩机钻眼速度比较,2.2深部岩巷掘进用爆破材料和爆破参数的优化,2.爆破器材的选取根据破岩理论，炸药的阻抗值愈接近岩石的波阻抗值，则爆炸能量的传递效率愈高，从而能更大限度地破碎岩石。由于坚硬致密的岩石一般波速高、密度大，需选用波阻抗值较大的炸药品种。严格按照煤矿安全规程中的有关规定进行施工。,2.2深部岩巷掘进用爆破材料和爆破参数的优化,3.掏槽方式和掏槽爆破参数优化1掏槽方式的确定在中硬岩石的巷道中掘进中采用双楔形掏槽方案时试验时，爆破后掘进工作面有“鼓肚子”现象，即上一循环掏槽处爆破后岩石外鼓，掏槽不到底，掏槽处的岩石虽然已经受到扰动破坏，但是没有被抛出。针对这一现象，试验采用中心孔加强往外抛矸，使掏槽后破坏的岩石尽可能地抛出，给后爆的炮孔提供一个更大的自由面，不至于有岩石“压死”情况发生。根据试验巷道的岩性和断面的大小，把原来6孔垂直楔型掏槽改成12孔垂直楔型掏槽。可见，对于深部硬岩最好采用双掏槽方案，以克服周围岩体夹制力，更容易把槽眼部位岩石掏出来。,炮眼的种类和作用（巷道）,1顶眼；2帮眼；3底眼a掏槽；b扩槽；c形成巷道（巷道）规格断面；,,,,掏槽爆破,1）定义为了创造第二个自由面，可以在掘进工作面的某一适当位置布置少量炮眼，爆破时首先起爆，在工作面形成一个槽口状空腔（通常称槽腔），使周围其他炮眼（崩落眼和周边眼）均以此为自由面，向空腔方向爆破，以获得较好的爆破效果，此种技术就叫掏槽爆破。这些炮眼就称为掏槽眼。2）特点为了提高其他炮眼的爆破效果，掏槽眼应比其它炮眼加深150200mm，装药量增加1520。3）分类根据巷道（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直眼掏槽两大类，此外还有两者结合的混合式掏槽。4）布置原则掏槽眼位置一般应布置在开挖断面的中部或中下部，有软弱层时，布置在软弱岩层中。炮眼方向，在岩层层理明显时，应尽量垂直于岩层的层理面；,倾斜眼掏槽,1、单向掏槽a顶部掏槽；b底部掏槽；c侧向掏槽；d扇形掏槽,孔口,,孔底,,2、锥形掏槽,a三角锥形b正角锥形c圆锥形,3、楔形掏槽型式,a－垂直楔形掏槽b－水平楔形掏槽。,孔口,,孔底,,3、楔形掏槽型式（续）,3、楔形掏槽（续）,类型通常由两排或三排相对称的倾斜炮眼组成，爆破后形成楔形槽腔。楔形掏槽可分为垂直楔形掏槽和水平楔形掏槽两种。应用楔形掏槽常用于中硬以上均质岩石。当巷道岩层有水平层理时，宜采用水平楔形掏槽，以提高掏槽爆破效果。特点根据掏槽深度的不同，每对掏槽眼眼口间距为0.81.2m，眼底距离为200300mm，相邻炮眼排距300～400mm，掏槽眼与工作面交角为600750。,斜眼掏槽的优缺点,优点1）适用于各种岩石并能获得较好的掏槽效果；2）所需掏槽眼数较少，炸药单耗较低，但掏槽体积大，易将岩石抛出，有利于其它炮眼的爆破，3）掏槽眼位置和倾角的精度对掏槽效果影响较小。缺点1）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（巷道断面较大，影响小，但小断面巷道影响较大，无法进行深孔爆破）；2）岩石抛掷距离远，岩堆分散，影响装岩效率；3）钻眼方向难以掌握。,直眼掏槽,直眼也称直线掏槽特点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。形式垂直眼掏槽有龟裂掏槽（又称缝隙掏槽或直线掏槽）、角柱形掏槽（圆柱又称桶形掏槽）和螺旋形掏槽等多种种类型。,1、龟裂掏槽,装药孔,,空孔,,1、龟裂掏槽,特点1）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槽腔。2）掏槽眼数目与巷道断面大小及岩石坚固性成正比，通常为37个眼。眼间距离一般取（12）炮眼直径。3）龟裂掏槽体积较小，应用较少。适用条件适用于中硬以上或坚硬岩石，或小断面巷道。,2、角柱形掏槽,图中数字表示起爆顺序。,,,装药孔,空孔,2、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，也可采用大直径空眼，以便增强自由面的作用。大直径空眼角柱形掏槽，可适当增加炮眼间距。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。主要形式有三角柱掏槽、四角柱掏槽、菱形角柱掏槽、五星角柱掏槽、六角柱掏槽、筒形掏槽、复式三角柱掏槽等,2、角柱形掏槽大直径空眼角柱形掏槽,，,3、螺旋形掏槽,螺旋掏槽的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,a小直径空眼b大直径空眼图中数字表示起爆顺序,小直径空眼螺旋掏槽,1炸药；2炮泥。图中数字表示起爆顺序,,大直径空眼螺旋形掏槽炮眼布置,图中数字表示起爆顺序,3,阶段直眼掏槽和孔内分段直眼掏槽。,前者不同掏槽眼的眼底位于不同的平面上，按由浅入深的顺序分阶段进行掏槽。后者则是在掏槽装药炮眼内实施上下两分段，分段装药间以一定长度炮泥相隔，由外向内顺序起爆。两种直眼掏槽方式的掏槽机理是一样的，前分段掏槽（或上分段装药）爆破后，在应力波和爆轰气体的综合作用下，槽腔内岩石被破碎并向工作面方向推移，形成漏斗形槽腔，为后分段掏槽（或下分段装药）创造了一个新自由面，并由此改变了深部岩石所受的夹制作用，使其强度降低，有利于岩石的爆破破碎和运动。同时还造成下分段岩石中的残余应力和大量的爆生裂隙以增强岩石的破碎。分段间装药微差起爆，也改善了炸药爆炸能量与岩石破碎的匹配关系，使更多的能量用于岩石破裂破碎和更少的能量用于碎块的抛掷。研究结果表明这两种掏槽方式可增大槽腔体积，提高掏槽深度，抛掷作用小，爆堆集中，利于装岩。,直眼掏槽与倾斜掏槽相比,优点1）眼深不受巷道断面限制，可进行较深炮眼的爆破。2）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。3）炮眼垂直工作面，利于多台凿岩机平行作业。缺点1）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。2）钻眼误差对掏槽效果影响较大，要求要有较高的钻眼技术。,直眼掏槽中空眼的作用,1）是爆破辅助自由面，改善岩石破碎效果。2）作为爆后岩石破碎的膨胀空间。3）导向裂隙。因此空眼越多、空眼直径越大，对直眼掏槽爆破越有利。注意直眼掏槽一般都是过量装药，装药长度占全眼长的70～90，如果装药长度不够，易发生“挂门帘”和“留门坎”现象。当眼深大于2.5m时易产生沟槽效应，应采取相应措施防止爆轰中断。,混合掏槽,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，可以采用如图的复式楔形掏槽或桶形与锥形混合掏槽。,三层楔形掏槽眼示意图,H0、h1、h2均为炮孔底至自由面的垂直线；R0掘进工作面（自由面）；R1、R2分别为每层掏槽孔底深度（距自由面）。,自由面,,四层楔形掏槽眼示意图,（图中012表示起爆顺序）,自由面,,掘进进尺,,孔底位置,,掏槽布置形式,2．斜眼掏槽浅眼掘进爆破时多采用垂直楔形掏槽。主要优点（1）可获得较好的掏槽效果；（2）炮眼数目少，炸药消耗低。主要缺点炮眼深度受巷道端面限制，抛掷距离远和抛掷量大。,2.2深部岩巷掘进用爆破材料和爆破参数的优化,掏槽布置形式,一般为单楔形掏槽，也有平行双楔形掏槽。⑴.掏槽间距大；⑵.中心眼未超深；⑶.未能合理发挥爆破漏斗的作用。效果⑴.炮眼利用率低；⑵.出现鼓肚现象；⑶.有效自由面不够。,2.2深部岩巷掘进用爆破材料和爆破参数的优化,炮眼布置（续）,巷道断面炮眼布置形式,巷道,周边眼,崩落眼,掏槽眼,0.2m,0.1m,,,,,,,,底眼,,炮眼布置纵断面图,0.100.15m,,底眼爆破,如果底眼钻眼超高，向下倾斜角度不够，或装药不足等，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眼工作带来极大困难。处理方法为避免欠挖、消除底坎，要适当减小底眼的间距（根据岩石情况而定，一般为0.50.6m），并使钻眼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，眼底低于底板标高150200mm。此外，底眼较其它周边眼要增加装药量。一般认为底眼的最小抵抗线和炮眼间距可与崩落眼相近。,装药结构,装药结构是指炸药在炮眼内的装填方式。主要有1、连续与间隔装药连续装药炸药在炮眼内连续装填，没有间隔。间隔装药炸药在炮眼内分段装填，之间用炮泥、沙子、木垫、水或空气等介质隔开。前者操作简单，单发雷管引爆，但药量集中，爆炸能量分布不均。后者可克服此缺点，试验和工程实践表明在较深炮眼中采用间隔装药可使炸药在炮眼全长分布更均匀，岩石爆破破碎块度均匀，大块率低。,装药结构（续）,空气间隔装药间隔中的空气起到缓冲作用，使作用在炮眼壁上的冲击压力峰值降低。从而减少对周边围岩的冲击压缩作用，于周边眼光面爆破非常有利。延长了爆生气体在膨胀作用时间和增加了应力波的作用时间。原因是1）由于降低了冲击作用，相应地增大了应力波的能量2）装药间空气柱中形成空气冲击波，相向传播，发生碰撞，压力升高，同时在眼壁的反射以及空气冲击波在炮眼内的往返传播、碰撞，增加了压力作用时间，因而，提高了爆炸能量的有效利用率。径向空气间隙装药结构原理同上。,装药结构（续）,2、耦合与不耦合装药耦合装药装药直径与炮眼直径相同。不耦合装药装药直径小于炮眼直径，用不耦合系数表示不耦合程度（炮眼直径与装药直径的比值）。多用空气不耦合或水不耦合装药。光面爆破常用。前者爆轰波直接作用与眼壁，激起岩石中的冲击波，造成粉碎区，消耗大量能量。后者可克服此缺点，其原理类似于间隔装药，降低眼壁冲击压力，减少或消除了粉碎区。延长爆生气体在炮眼内存在时间和增加应力波的作用时间。提高了爆炸能量的有效利用率。,装药结构（续）,3、正向与反向装药（或正向与反向起爆）正向装药起爆药包在眼口，爆轰向眼底传播。反向装药起爆药包在眼底，爆轰向眼口传播。后者优于前者爆轰波、眼底起爆在岩石中形成的应力波以及破碎岩石的运动方向都是朝向眼口，利于岩石的破碎和运动（尤其是坚硬岩石，应力波超前爆轰波传播，能加强炮眼上部岩石的破碎）。同时，反向起爆也延长了爆生气体在炮眼内存在时间，加强了加应力波的作用。提高了爆炸能量的有效利用。在坚硬岩石中、中深孔爆破时反向装药更为有利。,三、装药结构炮眼填塞,炮泥用于炮眼填塞的材料通称为炮泥。炮泥的作用1）保证炸药充分反应，使之放出最大热量和减少有毒气体生成量。2）延长爆生气体在炮眼内的存在时间，降低爆生气体逸出自由面的温度和压力，使炮眼内保持较高的爆轰压力和较长的作用时间，增强岩石的破碎作用。3）阻止炽热的固体颗粒从炮眼中飞出，保证煤矿井下爆破安全。,装药结构炮眼填塞（续）,炮泥长度生产中炮泥长度随炮眼长度而变，一般为装药长度的0.30.5倍。当炮眼直径在30～40变化时，炮泥长度400～600mm。还需注意，炮泥长度应大于该炮眼装药最小抵抗线此外，眼口炮泥填塞要实，并有一定强度，以增大其与眼壁的摩擦。炮泥材料粘土、砂子以及两者的混合物，煤矿井下还增加了水炮泥（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），可燃性材料不能作炮泥。,,a－掏槽眼、底眼b－周边眼c－崩落眼1－炮泥2－水炮泥3－炸药4－雷管,各类炮眼装药结构示意图,四、起爆顺序,全断面一次爆破的起爆顺序为掏槽眼辅助掏槽眼崩落眼（多圈崩落眼时按有内向外顺序）周边眼（通常帮眼顶眼底眼）（顺序起爆充分利用自由面）,五、爆破说明书和爆破图表,爆破说明书和爆破图表是工程施工组织设计的组成部分，是指导、检查和总结凿岩爆破工作的技术文件。应当根据地质条件、工程设计要求、施工计划和实际施工经验，理论结合实际来编制，采用先进技术，合理选择爆破参数等。并要根据施工条件的变化及实际爆破效果不断进行修正和完善。,爆破方案设计的程序和步骤,1、熟悉岩石条件、巷道参数、炸药性能、施工方案等；2、研究确定炮眼深度；3、初步选定炸药单耗（参照相关定额）；4、选定掏槽形式和掏槽参数；5、选定周边光面爆破参数；6、选定崩落眼和底眼爆破参数；7、布置工作面炮眼；8、选定各类炮眼的单孔装药量并计算总装药量；9、比较实际设计的炸药单耗和初选单耗比较；10、确定起爆顺序和雷管段别11、确定连线方式；12、绘制工作面炮眼布置图和爆破参数表。13、根据爆破效果调整完善。,1）爆破原始条件包括巷道（巷道）名称、用途、位置、断面的大小和形状、岩石性质、含水情况以及有无瓦斯和瓦斯等级等；2）选用凿岩爆破器材包括凿岩机具的型号同时工作台数、炸药、雷营品种和性能等；3）确定凿岩爆破综合工作参数包括炮眼直径、炮眼深度、单位炸药消耗量、炮眼数目等；4）确定掏槽形式和掏槽爆破参数；5）确定光面爆破参数和光面爆破装药结构；6）确定其他爆破参数；,爆破说明书的内容,爆破说明书的内容（续）,7）布置炮眼包括布置掏槽眼、辅助眼和周边眼；8）确定起爆顺序、雷管段别；9）进行爆破网路的设计计算；10）预期爆破效果包括炮眼利用率、循环进尺、破碎实体岩石体积、循环炮眼炮眼消耗、循环炸药消耗、单位炸药消耗、单位雷管消耗等；11）爆破安全技术措施。,炮眼布置图,岩石巷道掘进断面炮眼布置图,,爆破参数表,光面爆破１．光面爆破机理l应力波叠加原理l应力波与爆生气体综合作用原理,2.3、井巷掘进光面爆破技术,常用术语装药系数装药不偶合系数炮眼密集系数装药集中度炮眼利用率周边眼痕率单位炸药消耗量,2.3、井巷掘进光面爆破技术,装药结构l偶合装药和不偶合装药l正向装药和反向装药l软垫层装药l炮泥填堵,2.3、井巷掘进光面爆破技术,2.3、井巷掘进光面爆破技术,光面爆破参数l装药不偶合系数l炮眼间距l最小抵抗线l装药集中度l周边眼同段起爆,2.3、井巷掘进光面爆破技术,光面爆破参数,2.3、井巷掘进光面爆破技术,光面爆破装药结构l光爆专用药卷l普通药卷软垫层l小直径药卷（或普通药卷）轴向间隔软垫层作用l缓冲和均布爆炸压力，减少孔壁岩石破坏；l延长爆炸压力作用时间，提高能量利用率。,2.3、井巷掘进光面爆破技术,光面爆破施工l钻眼要求“准、直、平、齐”l预留光爆层分次爆破l周边眼预裂爆破低密度光面爆破专用炸药,2.3、井巷掘进光面爆破技术,爆破施工过程,装药前的准备工作炮眼装药前应认真做好准备工作。首先要对炮眼参数进行检查验收，测量炮眼位置、炮眼深度是否符合设计要求。然后对钻好的炮眼进行清碴和排水。可用长柄掏勺掏出眼内留有的岩碴，再用布条缠在掏勺上，将眼内的存水吸干。或用压气管通入眼底，利用压气将眼内的岩碴和水分吹出。,2.3、井巷掘进光面爆破技术,爆破施工过程,装药待准备工作完毕并确认炮眼合格后，即可进行装药工作．装药时一定要严格按照预先计算好的每个炮眼装药量装填。装药结构可以是连续装药，也可以是间隔装药，总的装药长度不宜超过眼深的2／3。在干燥的炮眼内装药时，可将药卷的包皮用小刀划开少许裂缝，装入炮眼后，在放入起爆药包之前，用木制炮棍压紧，以增加炮眼的装药密度。在有水或潮湿的炮眼中，不能采用这种装药方法，以免破裂的药包受潮。水很大时，应采取防水措施或改用能防水的炸药。,2.3、井巷掘进光面爆破技术,反向起爆起爆药包靠近眼底，常放在眼底的第二药包位置．并将雷管聚能穴朝向眼口，称为反向起爆。正向起爆起爆药包放在靠近眼口的第一或第二个药包位置，雷管聚能穴朝向眼底，称为正向起爆。过去多用正向起爆，但国内外实践经验证明，反向起爆能提高炮眼利用率，减小岩石破碎块度，增大抛碴距离，降低炸药消耗量。这是因为，反向起爆时，爆轰波的传播方向和岩石向自由面运动的方向一致，这有利于在自由面形成反射拉伸应力波，从而提高了自由面附近岩石的破碎效果。同时，眼底起爆时，药包距自由面较远，爆轰气体不会立即从眼口冲出，因而爆炸能量得到了较充分的利用，增大了炮眼底部爆炸作用能力和作用时间。应该指出，反向起爆也有不足之处，如雷管脚线长，装药不方便；在有水炮眼中起爆药包易受潮拒爆。,2.3、井巷掘进光面爆破技术,掏槽眼的正，反向起爆问题,2.3、井巷掘进光面爆破技术,堵塞有堵塞炮泥的爆破比不堵塞爆破经济效益有明显提高。炮眼装药后眼口末装药部分应该用堵塞物进行堵塞．良好的堵塞可以提高炸药的爆轰性能，使炮眼内的炸药反应完全面产生较高的爆轰压力，还能阻止爆轰气体产物过早地从炮眼口冲出，提高焊炸能量的利用率。常用的堵塞材料有砂子、粘土、岩粉、尾矿砂等。而小直径炮眼则常用炮泥堵塞．炮泥是用砂子和粘土混合配制而成的，其重量比为31，再加上20％的水。混合均匀后再揉成直径稍小于炮眼直径的炮泥段。堵塞时将炮泥段送入炮眼，用炮棍适当加压捣实。炮眼堵塞长度可以是全部堵塞，也可以是部分堵塞，但堵塞过短则起不到堵塞作用，堵塞以不能被爆轰气体直接冲出眼口为宜。堵塞应是连续的，中间不要间断。,2.3、井巷掘进光面爆破技术,堵塞炮泥有以下几方面的意义1良好的堵塞可以阻止爆炸气体过早地从炮孔冲出,延长了炮