井巷工程-岩巷施工

1第四章岩巷施工第一节钻眼爆破工作第二节掘进通风与综合防尘第三节装岩与转运第四节岩巷掘进机习题2钻眼爆破工作是巷道掘进的最主要工序,良好的钻眼爆破工作应该是：第一节钻眼爆破工作⑴爆破后所形成的巷道断面应符合设计要求和《井巷工程施工及验收规范》的标准，巷道的方向与坡度应符合设计规定。⑶对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护。⑵爆下的岩石块度应有利于提高装岩生产率,岩石堆积状况便于组织装运、便于钻眼与装岩平行作业。⑷爆破单位体积的岩石所需的炸药和雷管的消耗量要低，钻眼工作量要小，炮眼利用率要达到85%以上。3一、炮眼布置二、爆破器材和爆破参数的确定三、装药结构与起爆四、爆破说明书及爆破图表五、钻眼工作六、钻眼爆破安全技术第一节钻眼爆破工作4一、炮眼布置㈠掏槽眼㈡辅助眼㈢周边眼㈣炮眼布置5㈠掏槽眼1.斜眼掏槽法⑴单向掏槽法⑵多向掏槽法2．直眼掏槽法⑴直线掏槽⑵螺旋掏槽⑶角柱式掏槽3．混合式掏槽一、炮眼布置6掏槽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，在一个自由面的基础上崩出第二个自由面来，为其它炮眼的爆破创造有利条件。掏槽效果的好坏对循环进尺起着决定性作用。掏槽眼一般布置在巷道断面中央靠近底板处，这样便于打眼时掌握方向，并有利于其它多数炮眼的岩石能借助于自重崩落。在掘进断面中如果存在有显著的软弱岩层，一般应将掏槽眼布置在这些软弱层中。71.斜眼掏槽法⑴单向掏槽法这种方法炸药集中程度低，在均质坚硬的岩石中很少使用，只是在有明显松软夹层时才能取得良好的爆破效果。8⑵多向掏槽法1.斜眼掏槽法(续)9斜眼掏槽的特点是：适用于各种岩层，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；碎石抛掷距离大，易损伤设备和支护，当掏槽眼角度不对称时尤其如此。1.斜眼掏槽法(续)102．直眼掏槽法⑴直线掏槽⑵螺旋掏槽•中心空眼为大直径(d=l00~120mm)的螺旋掏槽•中心空眼为小直径的螺旋掏槽11⑶角柱式掏槽三角柱掏槽菱形掏槽五星掏槽2．直眼掏槽法(续)12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；炮眼深度不受断面限制，利于采用中、深孔爆破，便于采用高效凿岩机和凿岩台车钻眼；直眼掏槽炮眼眼距较小，每一个装药炮眼的爆炸都可以破坏两个炮眼之间的岩石；直眼掏槽一般都有不装药的空眼，它起者附加自由面的作用。空眼的作用，一方面对爆炸应力和爆破方向起集中导向作用；另一方面使受压岩石有必需的碎胀补偿空间。2．直眼掏槽法(续)缺点是：凿岩工作量大，钻跟技术要求高，一般需要雷管的段数也较多。133．混合式掏槽为了加强直眼掏槽的抛渣力和提高炮眼利用率，形成了以直眼掏槽为主并吸取斜眼掏槽优点的混合式掏槽。斜眼布置成垂直楔形，与工作面的夹角为：75~85°，装药系数不要太大，以0.4~0.5为宜。其起爆顺序应安排在所有垂直槽眼起爆之后，以发挥抛渣扩槽的作用。14㈡辅助眼辅助眼又称崩落眼，既是大量崩落岩石和继续扩大掏槽的炮眼。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㎜，炮眼方向一般垂直于工作面，装药系数（装药长度与炮眼长度之比）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面层，即光面层厚度要比较均匀，且等于周边眼的最小抵抗线。15㈢周边眼周边眼是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。WEK式中，K为炮眼密集系数，一般为0.6~1.0，岩石坚硬时取大值，较软时取小值；E为周边眼间距，一般取400~600㎜，W为最小抵抗线。现在光面爆破已较成熟，一般应按光爆要求进行周边眼布置。光面爆破周边眼间距与其最小抵抗线存在着一定的比例关系，即16⑵底眼负责控制标高。底眼眼口位置应比巷道底板高出150~200㎜，以利钻眼和防止灌水，但眼底应低于底板标高100～200㎜，以免巷道底板漂高。底眼眼距一般为500～700㎜，装药系数一般为0.5～0.7。水沟的炮眼应与其它炮眼同时钻眼与爆破。有时为了给钻眼与装岩同时作业创造条件，需采用抛渣爆破，则将底眼眼距缩小为400㎜左右，眼深增加200㎜左右，每个底眼增加1～2个药卷。光面爆破周边眼满足以下要求：⑴周边眼中心都应应布置在巷道设计掘进断面轮廓线上，而眼底应稍向轮廓线外偏斜，一般不超过100~150mm,可使下一循环打眼时凿岩机有足够的工作空间，同时要尽量减少超挖量。㈢周边眼(续)17㈣炮眼布置除合理选择掏槽方式和爆破参数外，还需合理布置炮眼，以取得理想的爆破效果。炮眼的布置方法和原则如下：⑴工作面上各类炮眼布置是“抓两头，带中间”。即是先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置崩落眼。⑵掏槽眼通常布置在断面的中央偏下，并考虑使崩落眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其它设施的可能，⑶周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破的要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上。⑷崩落眼均匀的布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置。18二、爆破器材和爆破参数的确定㈠爆破器材的选择㈡爆破参数的确定19㈠爆破器材的选择㈠爆破器材的选择我国目前使用的矿用炸药有硝铵类炸药和含水炸药（乳化炸药、浆状炸药、水胶炸药），当穿过有瓦斯地段时，应采用煤矿硝铵炸药和煤矿含水炸药。对于坚硬岩石可考虑采用粉状高威力炸药。硝铵类炸药价格较为低廉，为煤矿普遍使用，一般装成直径32㎜、35㎜、38㎜，重量100g、150g、200g的药卷，有效使用期为6个月。起爆材料一般采用8号电雷管，其中秒延期雷管、半秒延期雷管以及毫秒延期雷管都能满足巷道爆破的起爆要求，但是在穿过有瓦斯地层时选用豪秒延期雷管，总延期时间不能超过130ms。20㈡爆破参数的确定1．炮眼直径2．炮眼深度3．炮眼数目4．炸药消耗量211．炮眼直径炮眼直径的大小对钻眼效率、全断面炮眼数目、单位炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度等均有影响，因此，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能等综合考虑，进行选择。炮眼直径大，可减少炮眼数目，炸药能量相对集中，也可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。在采用气腿式凿岩机的情况下，现场多根据约卷直径来确定。目前国内岩巷掘进均采用32㎜、35㎜两种药卷。因炮眼直径比药卷直径大10㎜左右，所以目前的炮眼直径多采用42～45㎜。20世纪80年代后期，我国煤矿岩巷掘进中，在断面12m2的条件下应用小直径药包（φ25㎜、φ27㎜），炮眼直径为30㎜，采用同一规格钻锚杆眼和掘进炮眼，可提高钻眼速度，弥补了由于眼径减小而增加炮眼数目，提高了掘进速度，而且节约了支护成本，取得了良好的综合技术经济效益，这种方法称为“三小”技术。222．炮眼深度影响炮眼深度的主要因素有：岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。确定合理的炮眼深度的依据是：炮眼利用率比较高（一般根不低于８5~90%）；钻眼和掘进速度快；掘进成本低。据此分三个方面来讨论炮眼深度的合理性：1)合理的炮眼深度必须与具体施工条件相适应：气腿式轻型凿岩机，较适宜的钻眼深度一般为2.2~3.0m;采用凿岩台车配备重型凿岩机，炮眼深度在3m以上则更为有利。2)合理的炮眼深度必须保证较高内爆破效率，为了达到较高的炮眼利用率，除了考虑岩石条件和合理的炮眼布置外，还与炮眼的质量和爆破材、装药结构等有密切关系。3)合理的炮眼深度应尽可能使每班能够完成整循环。这样每班的工作任务明确，便于组织和管理，有利于实现正规循环作业，眼深与循环时间的确定必须和现有技术装备水平和施工条件密切结合，在合理的炮眼深度范围内，应力争达到每班多循环，以加快掘速度。233．炮眼数目合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率(炮眼利用率不小于85~90%)，爆下的岩块和爆破后的巷道轮廓均能符合施工和设计要求。另外，也可以按一个循环的总装药量平均装入所有炮眼的原则进行估算，作为实际排列炮眼的参考。一个掘进循环所需总的装药量：LSqQkg此总的装药量按照一定的炮眼装药系数，平均装入工作面的所有炮眼中去，那么总的装药量又可写成：mPaLNQkg以上两式相等，故得总炮眼数为:pamSqN个q—单位炸药消耗量，kg／m3；S一巷道掘进断面积，㎡；L—炮眼平均深度，m；η—炮眼利用率；N—炮眼总数，个；a—炮眼的平均装药系数，一般取0.5~0.7；m——每个药卷的长度，m；P—每个药卷的质量，kg。244.炸药消耗量炸药消耗量q是爆破1m3实体岩石所需要的炸药量，也就是工作面一次爆破所需的总炸药量Q和工作面一次爆下的实体岩石总体积V之比，即VQq影响炸药消耗量的主要因素有以下儿点：1）炸药性能2）岩石的物理力学性质3）自由面的大小和数目除以上因素外，还有炮眼直径和炮眼深度等，总之，因影响因素太多，到目前为止，还没有解决精确计算炸药消耗量的问题。通过实践，国家对各种岩石、不同掘进断面的炸药消耗量进行了统汁。表4-1所列为1981年颁发的《矿山井巷工程预算定额》规定的岩巷掘进炸药消耗量定额。改用新炸药后的q`值为：qPq320kg/m3q—采用标准炸药时的炸药消耗量，kg/m3。P—所用炸药的爆力,mL。254.炸药消耗量（续）26三、装药结构与起爆1．掏槽眼与辅助眼的装药结构2．周边眼装药结构3．炮眼的填塞4．起爆要求271．掏槽眼与辅助眼的装药结构⑴正向连续装药(a)⑵反向连续装药(b)282．周边眼装药结构单段空气柱式装药（a）空气间隔分段装药（b）不耦合装药293．炮眼的填塞炮眼的填塞质量对提高爆破效率和减少爆破有害气体也有很大作用。因此，装药完毕必须充填以符合安全要求长度的炮泥并捣实。常用1：3的泥沙混合炮泥，湿度为18~20%。这种炮泥既有良好的可塑性，又具有较大的摩擦系数。第三百二十八条炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分应用粘土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮泥封实。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。无封泥、封泥不足或不实的炮眼严禁爆破。禁裸露爆破。第三百二十九条炮眼深度和炮眼的封泥长度应符合下列要求：㈠炮眼深度小于0.6m时，不得装药、爆破；在特殊条件下，如挖底、刷帮、挑顶确需浅眼爆破时，必须制定安全措施，炮眼深度可以小于0.6m，但必须封满炮泥。㈡炮眼深度为0.6～1m时，封泥长度不得小于炮眼深度的1/2。㈢炮眼深度超过1m时，封泥长度不得小于0.5m。㈣炮眼深度超过2.5m时，封泥长度不得小于1m。㈤光面爆破时，周边光爆炮眼应用炮泥封实，且封泥长度不得小于0.3m。㈥工作面有2个或2个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m，在岩层中最小抵抗线不得小于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。304．起爆要求岩巷掘进多采用发爆器起爆，网路连接多采用串联，雷管不能使用不同种类、不同工厂、不同期出厂的雷管，并且要求康铜丝雷管的电阻差不能超过0.3Ω，镍铬桥丝雷管电阻差不能超过0.5Ω。起爆方法，起爆时差及起爆系统的可靠性，是影响爆破安全和爆破效果的重要因素。在煤矿巷道掘进中，最好使用多段毫秒雷管，按照爆破图表规定的起爆顺序全断面一次起爆。在有瓦斯爆炸危险的地点，只能使用毫秒雷管，且总延期时间不能超过130ms。31四、爆破说明书及爆破图表爆破说明书是井巷施工组织设计中的一个重要组成部分，是指导、检查和总结爆破工作的技术文件。爆破说明书的主要内容有：⑴爆破工程的原始资料，包括掘进井巷名称、用途、位置、断面形状和尺寸，穿过岩层的性质，地质条件以及瓦斯情况；⑵选用的钻眼爆破器材，包括炸药、雷管的品种，凿岩机具的型号和性能；⑶爆破参数的计算选择，包括掏槽方法，炮眼的直径、深度、数目、炸药单位消耗量；⑷爆破网路的计算和设计；⑸安全措施。爆破作业图表是在爆破说明书基础上，编制出来的指导和检查钻眼爆破工作的技术文件，包括炮眼布置图，装药结