爆破法掘进巷道技术

1爆破法掘进巷道技术一、光面爆破（一）、光面爆破及其种类1.概念光面爆破也称密眼小炮爆破。通过合理地选择各种爆破参数,严格控制装药量,科学布置各种炮眼。按照一定的顺序起爆装药以及利用岩石抗拉强度远低于其抗压强度的特性,有效地组织爆破应力,根据设计要求,在地下工程掘进爆破后,巷道成形规整,符合设计断面轮廓要求,表面光滑,保持围岩稳定,不产生或很少产生炮震裂缝,这种人为控制爆破方法称为光面爆破。2.光面爆破的种类光面爆破根据施工方法不同可分为3类:轮廓线光面爆破法、预裂爆破法和普通光面爆破法。目前,前两种在煤矿使用较少。普通光面爆破法,即在先掏槽炮眼、再辅助炮眼爆破后,最后周边眼起爆,是目前矿井井巷施工中广泛应用的方法。根据断面不同,施工方法上又分为预留光面层光面爆破法和全断面一次爆破光面爆破法两种。前者多用于断面12m2以上的巷道或硐室,后者多用于断面12m2以下的巷道。（二）、光面爆破的基本原理1.光面爆破机理从国内外实验室研究和现场生产实践可以看出,光面爆破时由于采用不耦合装药,药包爆轰后,炮眼壁上的压力显著降低,此时,药包的爆破作用为准静压作用。当炮眼压力值低于岩石动抗压强度时,在炮眼壁上就不致造成压碎破坏。这样爆轰波引起的应力波只能引起少量的径向细微裂隙。裂隙数目及其长度随不耦合系数和装药量而不同。一般在药包直径一定时,不耦合系数值越大,药量越少,则细微裂隙数越少而长度也越短。光面炮眼组同时起爆时,由于起爆器材的起爆时间误差,不可能在同一时刻爆炸。先起爆的药包应力波作用在炮眼周围产生细微径向裂隙,由于相邻炮眼的导向作用,结果沿相邻两炮眼连心线的那条径向裂隙得到优先发育。在爆炸气体作用下,这条裂隙继续延伸和扩展,在相邻两炮眼的连心线同孔壁相交处产生应力集中,此处的拉应力值最大,相邻炮眼中爆炸气体的气楔作用将这些径向裂隙加以扩散,成为贯通裂隙,最后形成光面。2.我国一些单位和学者,对光面爆破机理也进行了研究试验和探讨,提出了一些见解。概括起来有以下主要观点:采用不耦合装药是实现光面爆破的主要措施,爆生气体压力对裂缝贯穿起主要作用;对应力波作用不论大小,裂缝都是从炮眼壁开始,沿炮眼连心线扩展;导向炮眼或空孔具有应力集中和导向作用;炮眼间起爆时差不同,影响爆破效果。（三）、光面爆破参数光面爆破施工方法虽然有多种,但国内使用最多的是普通光面爆破法。它的爆破参数很重要,要慎重选取,才能达到围岩既不严重被破碎,又在周边眼间形成贯通裂隙,把光面层整齐地切割下来。1.不耦合系数。不耦合系数K是指炮眼直径d与药卷直径do之比,即K=d/do目前由于光面爆破专用炸药的品种还不多,光面爆破的周边眼多选用小直径药卷,以保证装药后炮眼内药卷与炮眼壁间有合理的空隙,消除围岩的炮震裂缝,有效地保护围岩的稳定,达到光面爆破效果。一般选用K=1.5~2.5,而当K=2~5时,光面爆破效果最好。若没有小直径药卷,当炮眼深度在2m左右时,也可以采用普2通直径药卷。但应注意选用合适的装药结构。2.炮眼间距。炮眼间距离E一般为炮眼直径d的10~15倍。在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值,整体性好裂隙节理较少的岩石中取大值,同时要兼顾岩石的岩性。3.最小抵抗线。光面层厚度或周边眼到邻近辅助眼间的距离是光面眼起爆时的最小抵抗线W,一般应大于或等于光面眼的间距。4.炮眼密集系数。爆破施工中常将周边眼间距E与最小抵抗线W的比值称为炮眼密集系数M,即M=E/W,实践证明,一般情况下,M值在0.8~1.0范围内效果最佳。硬岩取值稍大,软岩取值稍小。5.装药密度。装药密度是指单位长度炮眼的装药量(g/m)。由于装药量对光面爆破效果影响很大,故不同岩石应采用不同的装药量,软岩中一般可用70g/m~120g/m,中硬岩石中为100g/m~150g/m,硬岩中为150g/m~200g/m。参考装药量见表1。6.起爆间隙时间。周边眼可用瞬发电雷管或同一段毫秒电雷管起爆,用同段秒延期电雷管起爆虽效果差些,但也可使用。实践证明,只要周边眼起爆时差不大干l00ms,其爆破效果就比较好。7.装药结构。合理选择周边眼的装药结构是实现光面爆破的关键。光面爆破周边眼一般采用以下几种装药结构。（1）小直径药卷连续反向装药结构。其特点是在普通直径炮眼中连续装入25mm小直径药卷,药卷与炮眼间有较大的空气环形间隔。他适用于炮眼深度在1.8m以下的光面爆破。（2）单段空气柱反向连续装药结构。其特点是眼口炮泥至药卷间留有空气柱;也可以在药卷外端填有一小段炮泥,可有效地防止爆破时出现较多残眼的现象,这种装药结构均适用深度为1.7~2.0m的光面爆破。（3)导爆索多段空气间隔分节反向装药结构。其特点是反向装药结构的电雷管与安全导爆索复合起爆,药卷之间有一定距离的空气间隔。它适用于无瓦斯工作面、炮眼深度不限的光面爆破作业。8.炮眼质量。光面爆破的眼位、（四）、光面爆破的质量标准1.眼痕率:硬岩不应小于80%,中硬岩不应小于60%。2.软岩中的巷道,周边成型应符合设计轮廓。3.两炮的衔接台阶尺寸:眼深小于3m时,不得大于150mm;眼深为5m时,不得大于250mm。4.岩面上不应有明显的爆震裂缝。5.巷道周边不应欠挖,平均线性超挖值应小于200mm。其中,眼痕率为可见眼痕的炮眼个数与不包括底板的周边眼总数之比;当炮眼眼痕大于孔长的70%时,可算为一个可见眼痕炮眼。（五）、光面爆破的优点1.巷道成形规整、光滑,接近于设计轮廓线的要求,受力性能好,应力分布均匀,有利于围岩稳定,自身支承力强,可提高防护能力。2.光面爆破爆破后不留或很少留残孔,炮眼利用率较普通爆破高10%左右。33.由于光面爆破爆破后井巷成形规整,超欠挖少,可减少出矸量15%左右,减少装岩、运矸时间,节省劳力,降低器材消耗,降低劳动强度。4.节约材料,降低工程造价。光面爆破与普通爆破相比,按经验装药量计算,可节省炸药15%左右。（六）光面爆破方法1.分次成巷（预留光爆眼）2.一次成巷（全断面一次起爆）二、微差爆破（一）概念：微差爆破是在群药包爆破时,以,毫秒时间间隔严格控制按一定顺序先后起爆的爆破技术。（二）微差爆破技术研究现状尽管微差爆破技术在工程爆破中得到了广泛的应用,然而,由于炸药性能、装药结构、介质性质、地质条件等多种因素的复杂性,尤其是群药包先后起爆的延时时间非常之短,一般为几十毫秒甚至几毫秒,从而使如何确定食理的微差时间成了微差爆破技禾研究的核心和焦点问题。国内外许多人士对此进行了大量探索性研究,并提出了一系列的确定原则和计算方法。（三）毫秒爆破机理（假说）1.新自由面假说认为先爆药包在介质中造成一定宽度的裂隙和补充自由面,后爆药包利用先爆药包造成的裂隙和新自由面达到反射拉伸波破碎的良好效果。2.先爆药包的爆生气体使介质处于准静压应力状态而建立残余应力场,并对应力波所形成的裂隙起着膨胀和楔子作用,后爆药包利用这种残余应力作用来改善破碎质量。3.应力波干涉假说应力波产生干涉,在两装药中间介质某区域将形成应力降低区或无应力区,若使相邻两装药起爆间隔时间适宜,即先爆装药在压缩波从自由面反射成拉伸波后再起爆后续药包,既消除了无应力区,又增大了该区的拉应力而提高破碎质量。4.最小抵抗线假说先爆药包在介质中产生裂隙和补充自由面,相应改变了最小抵抗线并减弱了介质的夹制性和爆破阻力,分离出来的碎块初速度大,变动能为机械功,加强了它们在运动中的剧烈碰撞作用,从而改善破碎效果。5.地震效应假说合理的微差时间应使先后两药包所产生的地震能量在时间和空间上错开,特别是错开两个地震波的主震相,以大大降低地震效应,地震波的相互干扰作用也会降低地震强度;另外,微差爆破分散了整个爆区的总药量(化多为少),并控制每段最大药量产生的爆炸能,由此也会降低爆破地震效应。三、安全技术措施1.每班由队值班人员填好火工单再由矿调度审批后方可由背药人员与爆破员一同到井下火药库领取。2.由火药库直接向工作地点用人力运输爆炸材料时，应遵守下列规定：3.（1）电雷管必须由爆破员亲自运送，炸药应由爆破员或爆破员监护下由其他人员运送。过期或变质的炸药不得领用。（2）爆炸材料必须装在专用的非金属容器内，电雷管和炸药严禁放在同一容器内。44.爆破员、背药工必须持证上岗，工作面必须使用煤矿许用毫秒延期电雷管，使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，不得跳段使用，最后一段的延期时间不得超过130ms。5.炸药运送到工作面后，必须放到专用炸药箱内并落锁保存，炸药箱必须存放到爆破警戒线以外的安全地点。6.打眼爆破时按爆破图表规定的炮眼深度、角度进行打眼，确保最小抵抗线在煤层中不小于0.5m7.严格执行“一炮三检”和“三人联锁”放炮制度。8.装药前，首先必须清除炮眼内的煤粉或岩粉，再用木质或竹质炮棍将药卷轻轻推入，不得冲撞或捣实，装药时装药量、封泥长度、连线方法和起爆顺序要符合爆破图表规定，且必须采用正向起爆。9.炮眼封泥应使用水泡泥，水泡泥以外剩余的炮眼部分应用粘土炮泥封实，严禁用煤粉、岩块材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。