煤礦井巷掘進爆破技術知識

煤礦井巷掘進爆破技術知識

　　一、概述

　　鑽眼爆破法是目前井巷施工中的主要施工方法，特別是在中等以上硬度的岩層中，是惟一的經濟有效的施工方法，其缺點是各工序不連續，機械化作業線配套設備多，組織管理複雜。

　　鑽眼爆破是井巷掘進施工中的主要工序，其他工序都要圍繞它進行有序安排。掘進爆破的主要任務是在保證安全的條件下，高速度、高質量地將岩體按規定的斷麵爆破下來，並盡可能不破壞井筒或巷道圍岩。為此，需要在工作麵上合理布置一定數量的炮眼，並裝填適量的炸藥，然後進行爆破。

　　井巷鑽眼爆破掘進時，通常將炮眼分為4種，即掏槽眼、輔助眼、崩落眼和周邊眼。掏槽眼用於爆破出新的自由麵，為整個巷道爆破提供有利的條件;輔助眼用來進一步擴大掏槽眼形成的自由麵;崩落眼是破碎岩石的主要炮眼，經掏槽眼、輔助眼爆破後，崩落眼就有了大致平行於炮眼的自由麵，故能在該自由麵方向上形成較大體積的破碎漏鬥;周邊眼又稱輪廓眼，主要用途是使爆破後的巷道斷麵、形狀和方向符合設計要求。巷道中的周邊眼按其所在位置又分為頂眼、幫眼和底眼。

　　二、鑽眼爆破參數

　　井巷掘進過程中，確定合理的爆破參數，是保證爆破效果，加快掘進速度和確保施工安全的重要前提。井巷掘進中主要的爆破參數有單位炸藥消耗量，炮眼直徑，炮眼深度，炮眼數目等。對於這些參數的確定，國內外有多種計算方法，但由於影響爆破效果的因素很多，計算數據不一定符合實際情況，通常可采用工程類比法或通過實地試驗來確定具體情況下的爆破參數。

　　1.單位炸藥消耗量的確定

　　單位炸藥消耗量是指爆破1m3原岩所需的炸藥重量，通常用q來表示，單位為kg/m3。單位炸藥消耗量隨炸藥性能、岩石性質、井巷斷麵以及爆破參數等因素的不同而不同。該值的大小對爆破效果、鑿岩和裝岩的工作量、炮眼利用率以及巷道成形和圍岩穩定性等均有較大影響。單位炸藥消耗量較小時，會造成欠挖，爆後斷麵往往達不到設計要求;單位炸藥消耗量較大時，不僅浪費炸藥，而且還可能因過剩能量造成圍岩破壞超挖、損壞支護和設備。因此，如果q值選用不當，將導致掘進工程技術經濟指標降低，影響工程進度。

　　單位炸藥消耗量確定以後，再乘以巷道斷麵積和每次爆破的進尺即可得到每循環應使用的炸藥消耗總量：

　　Q=ηqSL，kg

　　式中 S—井巷掘進斷麵積，m2;

　　L—平均炮眼深度，m;

　　η—炮眼利用率，一般為80%～95%。

　　上式求得的q和Q值是平均值。具體到每個炮眼的裝藥量應根據炮眼的作用來確定，一般情況下，掏槽眼裝藥量最大，周邊眼裝藥量最小。

　　2.炮眼直徑的選用

　　炮眼直徑對鑿岩速度、眼數、單位炸藥消耗量和巷道成形等都有影響。炮眼直徑和相應藥卷直徑的增大，使炸藥能量相對地集中，可提高爆速和炸藥穩定性。但是，炮眼直徑過大時，鑿岩速度明顯下降，並影響岩石的破碎質量、巷道成形和圍岩的穩定性。因此，必須根據鑿岩設備和工具、炸藥性能以及掘進的其他具體條件予以綜合03manbetx ，合理地選擇炮眼直徑。

　　大斷麵岩巷掘進時，若采用鑿岩台車和高效率鑿岩機，可采用38mm～45mm的大直徑藥卷來進行爆破，以提高爆破利用率和降低爆破材料的消耗。另一方麵，在斷麵較小、岩石堅硬的小斷麵巷道和使用高威力炸藥時，應用25mm～30mm小直徑藥卷也可取得較好的爆破效果。

　　3.炮眼數目的確定

　　炮眼數目主要根據巷道斷麵、岩石性質和炸藥性能等確定。炮眼數過少，將造成大塊矸石過多，不利於高效率裝岩;炮眼數過多，則增加鑿岩工作量。

　　通常，岩石越堅硬，需要的炮眼就越多。由於多打炮眼將導致工時和成本的增加，因此在保證合格的爆破效果的前提下應盡可能地減少眼數。

　　4.炮眼深度的確定

　　炮眼深度和炮眼長度不同，它是指炮眼底到工作麵的垂直距離。炮眼深度決定每班循環次數和進尺。為了實現快速掘進，在提高掘進機械化程度和改善勞動組織的前提下，應力求加大眼深和增加循環次數。加大眼深可提高工時利用率，即增加了鑿岩和裝岩所占工時的百分率，降低了裝藥、爆破、通風和準備所占工時的百分率。實際施工時，應選用淺眼多循環，還是深眼少循環，應根據施工技術條件、工程地質條件、勞動組織配備和安全要求確定。

　　三、掏槽爆破

　　掏槽眼爆破(簡稱掏槽爆破)的效果是關係到巷道全斷麵爆破能否取得預想效果的關鍵環節，其目的是為全斷麵爆破提供新的自由麵。由於掏槽眼受圍岩夾製作用，一般掏槽眼的爆破效果在80%左右，因而掏槽眼的深度要比其他炮眼深200mm～300mm。常用的掏槽方法有斜眼掏槽，直眼掏槽和混合掏槽。

　　(一)斜眼掏槽

　　斜眼掏槽時各炮眼與巷道中線和工作麵水平方向成一角度。其優點是：掏槽體積較大，能將掏槽內的岩石全部拋出，形成有效的自由麵，掏槽效果容易保證，眼位容易掌握。其缺點是：斜眼掏槽深度受巷道寬度限製，不適用於深孔爆破，多台鑽機作業時，互相幹擾。若角度和裝藥量掌握不好，往往影響爆破效果，容易崩倒支架和崩壞設備;拋擲距離較大，爆破分散，不利於清道和裝車等。在現有技術裝備和掘進斷麵大於4m2的各類巷道，2m以內淺眼爆破應用比較普遍，在裝備鑿岩台車的大斷麵巷道中，斜眼掏槽已逐漸被直眼掏槽和混合掏槽所取代。

　　目前常用的斜眼掏槽方式有單斜掏槽、扇形掏槽、錐形掏槽和楔形掏槽。其中楔形掏槽使用範圍比較廣泛，適用於各類岩石及中等以上斷麵。

　　1.單斜掏槽

　　適用於中硬及較軟的岩層。當岩石中有鬆軟的夾層和層理、節理與裂縫結構時，各掏槽眼應盡量垂直地穿過層理、節理和裂縫，並處於巷道中心線上，可避免夾釺或崩倒支架。眼數一般為l～3個，眼距為0.3m～0.6m，與工作麵的平麵夾角為50°～75°，眼深為0.8m～1.5m，裝藥滿度係數(裝藥長度與炮眼長度比值)為0.5左右，炮眼布置如圖9—8所示。

　　圖9—8 單斜掏槽炮眼布置

　　2.扇形掏槽

　　適用於軟岩層中有弱麵可利用的巷道。它是一排布置在較軟的煤岩層中的炮眼，向同一方麵傾斜，與工作麵的平麵夾角一個比一個大(為45°～90°)，形成扇形。掏槽眼的方向可隨軟岩層的位置選定。眼數根據斷麵大小和岩石的硬度選定，一般為3～5個，眼距為0.3m～0.6m，眼深為1.3m～2.0m，裝藥滿度係數為0.5左右，各槽眼利用多段延期電雷管依次起爆，如圖9—9所示。

　　3.錐形掏槽

　　在隻有一個自由麵的堅硬岩層或均質岩層中爆破時，采用錐形掏槽，即將幾個掏槽炮眼的眼底，集中在一點附近，實行集中裝藥，一齊起爆，如圖9—10所示。

　　錐形掏槽可分為三眼或四眼錐形掏槽，眼數、眼深和眼距根據斷麵大小及岩石軟硬而定，眼數一般為3～6個，多為4個。眼口左右間距一般為0.8m～1.2m，上下間距為0.6m～1.0m，與工作麵夾角為55°～70°，眼底間距為0.1m～0.2m，眼深應小於巷道高或寬的1/2，各槽眼同時起爆。為了加深掏槽深度和循環進度，可采用分段錐形掏槽。

　　錐形掏槽因槽眼方向不易掌握，鑽眼工作不方便，眼深受到限製，在目前巷道掘進中已很少使用。

　　圖9—9 扇形掏槽炮眼布置

　　注：l、2、…、6為掏槽跟數目

　　圖9—10 錐形掏槽炮眼布置

　　(a)—三眼錐形掏槽;(b)—四眼錐形掏槽

　　注：l、2、3、4為掏槽數目

　　4.楔形掏槽

　　楔形掏槽和錐形掏槽一樣，根據眼底集中裝藥，爆破成拋擲漏鬥的原理，集中裝藥在眼底成一條直線。槽眼為對稱布置，分水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽，如圖9—11所示。

　　垂直楔形掏槽每對水平方向槽眼眼口間距為1.0m～1.4m，眼底間距為0.2m～0.3m，但對於堅硬難爆的岩石，眼底距離不超過0.2m。裝藥深度係數一般為0.7。槽眼排距(每對槽眼垂直距離)、眼數及槽眼角度根據岩石軟硬決定，排距一般為0.3m～0.5m，眼數一般為4～6個，槽眼角度一般為60°～70°，槽眼深度一般為巷道寬度的 l/4。垂直楔形掏槽因受巷道寬度限製，深度較淺，如欲加深，可采用複式楔形掏槽，由內楔和外楔組成，由內向外分段起爆。

　　圖9—11 楔形掏槽炮眼布置

　　a—垂直楔形掏槽;b—水平楔形掏槽

　　注：l、2、…、6為掏槽數目

　　楔形掏槽由於鑽眼技術比錐形簡單，易於掌握，故適用於任何岩石，因此，在岩巷掘進中使用較廣泛。

　　(二)直眼掏槽

　　直眼掏槽是指所有掏槽眼的方向均垂直於巷道工作麵。槽眼距離較小，並且嚴格保持平行。通常情況下要留有不裝藥的空眼，作為槽眼爆破時的自由麵和破碎岩石的膨脹空間。

　　槽眼垂直工作麵，布置方式簡單，槽眼的深度不受巷道斷麵限製，便於進行深眼爆破。其優點是：槽眼相互平行，便於實現多台鑽機平行作業和采用鑿岩台車作業;岩石塊度均勻，拋擲距離較近，爆堆集中，便於清道裝岩;不易崩壞支架和設備。其缺點是：對槽眼的間距、鑽眼質量和裝藥等要求嚴格，不易掌握，所需槽眼數目和炸藥消耗量偏多，掏槽體積小，掏槽效果不如斜眼掏槽。

　　直眼掏槽多用於中硬岩層、斷麵較小的巷道和中深孔爆破中，特別是立井井筒施工中。但有空眼的直眼掏槽不宜在有瓦斯和煤塵爆炸危險的巷道中使用，因空眼內可能滲出或積聚瓦斯，易引燃或引爆瓦斯。

　　常使用的直眼掏槽方式有直線掏槽、菱形掏槽、角柱掏槽、五星掏槽和螺旋掏槽等。

　　1.直線掏槽

　　各個炮眼相距0.1m～0.2m，適用於整體性好的韌性岩石和較小的巷道斷麵，炮眼布置如圖9—12所示。

　　2.菱形掏槽

　　菱形掏槽利用毫秒電雷管分兩段起爆，距離小的一對先起爆，距離大的一對後起爆，裝藥深度係數為0.7～0.8，如圖9—13所示。

　　3.角柱掏槽法

　　角柱掏槽法用於中硬岩層中。掏槽眼一般用兩段毫秒電雷管起爆，如圖9—14所示。

　　圖9—12 直線掏槽法炮眼布置

　　O—空眼;1、2、3—裝藥眼

　　圖9—13 菱形掏槽法炮眼布置

　　(a)—普通岩石菱形掏槽;(b)—堅硬岩石菱形掏槽

　　O—空眼;1、2、3、4—裝藥眼

　　圖9—14 角柱掏槽法炮眼布置

　　O—空眼;1、2、3、4—裝藥眼

　　4.五星掏槽法

　　五星掏槽法適用於井下各種條件，掏槽效果比較可靠，中深孔爆破時，可采用4號岩石銨銻炸藥或高威力炸藥。用毫秒電雷管起爆時，起爆順序為：1號眼為1段，2～5號眼為2段，裝藥深度係數為0.7～0.8，如圖9—15所示。

　　圖9—15 五星掏槽法炮眼布置

　　a—空眼間距;b—掏槽裝藥眼間距

　　O—空眼：l、2、…、5—裝藥眼

　　5.螺旋掏槽

　　螺旋掏槽適用於中硬以上岩石，是較好的直眼掏槽方式之一。它以中空眼為中心，周邊布置四個掏槽眼，逐個加大距離，形成螺旋。在1、2、3號眼連線中間各加一個空眼，作為自由麵以防炸藥壓死，如圖9—16所示。

　　圖9—16 螺旋掏槽法炮眼布置

　　O—空眼;1、2、3、……—裝藥眼，按順序起爆;d—炮眼直徑

　　(三)混合式掏槽

　　在斷麵較大、岩石較硬的巷道中，為了彌補直眼掏槽的不足，采用直眼與斜眼混合掏槽。斜眼作垂直楔狀布置，布置在直眼外側，斜眼與工作麵的夾角為75°～85°，眼底與直眼相距約0.2m，斜眼裝藥滿度係數為0.4～0.5，直眼裝藥滿度係數為0.7左右，如圖9—l7所示。

　　圖9—17 混合式掏槽

　　(a)—菱形直眼混合掏槽;(b)—三角柱直眼混合掏槽

　　1、2、3—起爆順序

　　四、毫秒爆破

　　毫秒爆破又叫微差爆破，是一種延期爆破，延期間隔時間是幾毫秒到幾十毫秒。由於前後相鄰段藥包爆炸時間間隔極短，致使各藥包爆炸產生的能量場相互產生影響，而產生一係列良好的效果。

　　(一)毫秒爆破作用原理

　　毫秒爆破雖然在國內外應用了多年，但由於礦岩性質複雜，爆破作用時間極短，因而至今尚未總結出一個能夠準確指導生產實踐的毫秒爆破理論。綜合國內外的研究資料，毫秒爆破的基本原理如下：

　　1.應力增強作用

　　炸藥在岩體中爆炸後，周圍的岩石產生變形、位移，處於應力狀態中。毫秒爆破時，先起爆的藥包在岩體中形成的應力狀態還未消失之前，後起爆的藥包又在岩體中形成新的應力狀態，兩個應力疊加使應力增強，因而改善破碎效果。

　　2.增加自由麵作用

　　先起爆的炮孔爆破，使其附近的岩石產生徑向裂隙。徑向裂隙發展到一定程度時，後起爆的炮孔再起爆，則這些徑向裂隙就成為新的自由麵。自由麵的增加，有利於後起爆炮孔的破碎作用，爆破的破碎範圍就可增大，因而，增大了孔間距和每米炮孔崩礦量，減少了炸藥消耗量。

　　3.岩塊間的相互擠壓碰撞作用

　　先爆的岩塊在未落下之前，與後爆的岩塊相互擠壓碰撞。這樣可充分地利用能量，使岩塊進一步破碎，因而提高爆破質量，易於控製爆堆，減小飛石距離。

　　4.減弱地震作用

　　隻要選擇恰當的毫秒時間間隔，使先後起爆的地震波相互作用，產生幹擾，可以使地震消弱，這樣可減弱地震波對臨近巷道的影響。

　　(二)毫秒爆破參數

　　采用毫秒爆破時，其爆破效果除與裝藥起爆方式和起爆順序有關外，還決定於所采用的爆破參數。毫秒爆破參數確定方法與一般爆破相同。但在相同爆破參數條件下，毫秒爆破能減小岩石破碎塊度。反之，若保持岩石塊度不變，采用毫秒爆破時，可增大炮眼間距10%～20%，或增大裝藥的最小抵抗。

　　毫秒爆破的另一個重要參數是延期間隔時間。確定合理的毫秒間隔時間和準確地控製它，是關係到毫秒爆破應用成功與否的關鍵。由於對毫秒爆破破碎礦岩的機理仍無定論，因而，對毫秒間隔時間確定的原則和計算方法仍不統一。在實際爆破工作中，合理的毫秒間隔時間應能得到良好的爆破破碎效果和最大限度地降震。

　　(三)毫秒爆破的優點

　　1.可減弱爆破地震效應和空氣衝擊波的影響，減小飛石距離。

　　2.可增大一次爆破量，減少爆破次數，提高大型設備的利用率。

　　3.爆落的矸石塊度均勻，大塊率低。

　　4.爆堆形狀整齊，爆堆比較集中，有利於提高裝岩效率。

　　5.可以在有瓦斯煤塵爆炸危險的工作麵使用，實現全斷麵一次起爆，縮短爆破和通風時間，提高掘進速度，並有利於工人健康。

　　(四)毫秒爆破的安全性

　　在有瓦斯煤塵爆炸危險的地點進行爆破時，以瞬發爆破最安全，但在這種情況下，全斷麵隻能分次放炮。爆破次數越多對巷道掘進進度影響越大，爆破次數越少對爆破效果和震動作用影響越大。采用秒延期爆破時，因延期時間較長，在爆破過程中從煤岩體內泄出的瓦斯有可能達到爆炸界限，因而，不能在有瓦斯爆炸危險的地點使用。

　　毫秒爆破則克服了瞬發爆破的缺點。同時，隻要對總延期時間加以控製，就不會發生秒延期爆炸存在的危險。

　　《煤礦安全01manbetx 》規定：在采掘工作麵，使用煤礦許用毫秒延期電雷管時，最後一段的延期時間不得超過130ms。采用毫秒爆破時，必須嚴格按照01manbetx 規定進行裝藥放炮和檢查瓦斯。

　　五、光麵爆破

　　光麵爆破，就是控製爆破的作用範圍和方向，使爆破後的岩麵光滑平整，防止岩麵開裂，減少超、欠挖和支護的工作量，增加岩壁的穩定性，減少爆破的振動作用，進而達到控製岩體開挖輪廓的一種技術。

　　(一)光麵爆破機理

　　光麵爆破是沿開挖輪廓線布置間距較小的平行炮孔，在這些光麵炮孔中進行藥量減少的不耦合裝藥，然後同時起爆，爆破時沿這些炮孔的中心聯接線破裂成平整的光麵。從國內外實驗室研究和現場生產實踐可以看出，光麵爆破時由於采用不耦合裝藥，藥包爆轟後，炮孔壁上的壓力顯著降低，此時，藥包的爆破作用為準靜壓作用。當炮孔壓力值低於岩石動抗壓強度時，在炮孔壁上就不致造成“壓碎”破壞。這樣爆轟波引起的應力波隻能引起少量的徑向細微裂隙。裂隙數目及其長度隨不耦合係數和裝藥量而不同。一般在藥包直徑一定時，不耦合係數值越大，藥量越少，則細微裂隙數越少而長度也越短。光麵炮孔組同時起爆時，由於起爆器材的起爆時間誤差，不可能在同一時刻爆炸。先起爆的藥包應力波作用在炮孔周圍產生細微徑向裂隙，由於相臨炮孔的導向作用，結果沿相鄰兩炮孔連心線的那條徑向裂隙得到優先發育。在爆炸氣體作用下，這條裂隙繼續延伸和擴展，在相鄰兩炮孔的連心線同孔壁相交處產生應力集中，此處的拉應力值最大，相鄰炮孔中爆炸氣體的氣楔作用將這些徑向裂隙加以擴散，成為貫通裂隙，最後形成光麵。

　　(二)光麵爆破參數

　　為獲得良好的光麵效果，一般選用低密度、低爆速、低體積威力的炸藥，以減少炸藥爆轟波的擊碎作用和延長爆炸氣體的膨脹作用時間，使爆破作用為準靜壓力作用，應盡量使用光麵爆破專用藥卷，以獲得預期的效果。

　　1.不耦合裝藥係數

　　不耦合裝藥係數K是指炮孔直徑d和藥卷直徑d。之比。

　　K=d/do

　　不耦合裝藥係數K=1，表示炮孔直徑和藥卷直徑完全耦合，炮孔全部被炸藥裝滿，藥卷與孔壁之間沒有空隙。此時爆轟壓力對孔壁作用明顯。K>1，表示炮孔直徑與藥卷直徑不耦合，藥卷與孔壁之間有孔隙。K越大，則空隙也越大。大量實踐證明，K≥2～5時，光麵效果最好。大部分情況選用K=1.5～2.5。

　　2.炮孔間距

　　一般為炮孔直徑的l0～20倍。在節理裂隙比較發育的岩石中應取小值，整體性好的岩石中應取大值。

　　3.最小抵抗線

　　光爆炮眼中心到鄰近輔助炮孔中心的距離為最小抵抗線，一般應大於或等於光爆孔間距。

　　4.炮眼臨近係數

　　炮眼臨近係數m過大時，爆後有可能在光麵眼間的岩壁表麵留下岩埂，造成欠挖;m值過小時，則會在新壁麵造成超挖凹坑。實踐表明，當m=0.8～1.0時，爆後的光麵效果最好。

　　5.線裝藥密度

　　線裝藥密度又叫裝藥集中度，它是指單位長度炮眼中裝藥量的多少(g/m)。為了控製裂隙的發育.以保持新壁麵的完整穩固，在保證沿炮孔連心線破裂的前提下，應盡可能少裝藥。一般線裝藥密度如下：軟岩中為70g/m～120g/m，中硬岩中為100g/m～150g/m，硬岩中為150g/m～250g/m。

　　6.起爆間隔時間

　　實驗室爆破試驗研究結果表明，齊發起爆的裂隙表麵最平整，毫秒延期起爆次之，秒延期起爆最差。齊發起爆時，炮孔間貫通破裂較長，抑製了其他方向裂隙的發育，有利於減少炮孔周圍的裂隙的產生，可形成平整的壁麵。所以，在實施光麵爆破時，間隔時間越短，壁麵平整的效果越有保證。應盡可能減少周邊孔間的起爆時差，相鄰光麵炮孔的起爆間隔時間不應大於100ms。

　　(三)光麵爆破的特點

　　與普通爆破相比較，光麵爆破具有以下優點：

　　1.岩麵光滑平整，能減少超挖和欠挖，保證輪廓線達到設計要求。

　　2.巷道輪廓外裂隙區範圍較小，對圍岩破壞不大，提高了巷道的穩定性。

　　3.施工安全，巷道和工作麵平整，很少有活石，在圍岩穩定性差的情況下也不易發生冒頂、片幫。

　　4.巷道成形規整，可減少通風阻力，不易產生瓦斯積聚。

　　5.可提高工程進度和工程質量，降低成本。

　　6.與噴射混凝土和錨杆支護相配合，已形成了一套高效、快速、安全的施工工藝。

　　(四)光麵爆破質量要求

　　1.眼痕率，硬岩不應小於80%，中硬岩不應小於60%。

　　2.軟岩中的巷道，周邊成形應符合設計輪廓。

　　3.兩炮銜接台階尺寸，眼深小於3m時，不得大於150mm;眼深為5m時，不得大於250mm

　　4.岩麵不應有爆震裂縫。

　　5.巷道周邊不應欠挖，平均線性欠挖值應小於200mm。

　　六、定向斷裂爆破

　　(一)定向斷裂爆破原理

　　定向斷裂爆破對岩巷周邊爆破時利用切縫藥包中的切縫管對爆炸能量的釋放進行控製，通過控製能量沿切縫方向集中釋放來改變爆炸應力場的分布。高壓爆生氣體在瞬間沿切縫方向形成能流集中，作用於岩麵並產生裂縫，裂縫在爆生氣體的作用下定向擴展，形成精確控製的斷裂麵，從而實現了周邊眼的精確控製爆破，如圖9—18所示。

　　圖(a)為A、B兩炮孔;圖(b)為A孔首先起爆後應力波PA向B孔擴展;圖(C)為PA已掠過，B孔也開始起爆，沿連線麵開始形成徑向裂縫;圖(d)為B孔起爆後，PB向A孔作用，A孔繼續擴展;圖(e)為最後形成光滑的壁麵。

　　之所以能夠沿一定方向產生強大的能量集中，是由於在藥包周圍增加了定向切縫管，切縫對準連心麵，當切縫藥包爆炸後空腔內尚未形成均布壓強。衝擊波的動作用僅使切縫方向形成微小裂縫，而沿其他方向由於切縫管壁的阻尼，不致產生徑向裂縫。炸藥爆炸後，爆轟波直接作用於管殼，除產生透射波外，尚有爆炸中心反射壓縮波，透射波外殼中的衝擊波經過環形空間衰減後再作用於孔壁，由於外殼的阻尼作用使炸藥爆炸保持很高的壓力，對爆生氣體的徑向膨脹作用也限製了對其他方向的破壞，延長了爆生氣體在裝藥空間的滯留時間，加強了切縫方向的定向爆破作用。

　　根據測定，沿定向斷裂炮孔的水平、垂直和45°三個不同方向和不同距離應變峰值不同。沿水平方向應變峰值最大，衰減速度也最快;沿45°方向應變峰值最小，衰減程度介於垂直和水平方向之間;沿垂直方向應變峰值介於兩者之間，衰減程度最小。在測定30mm處，沿定向斷裂方向的切向應變峰值是垂直方向的3.6倍，是45°方向的4.9倍。而在測點110mm處，沿定向斷裂方向的切向應變峰值是垂直方麵的1.5倍，是45°方向的5.5倍。可以看出定向斷裂爆炸時，改變了炮孔周圍應力發展的對稱性，沿定向斷裂方向應變遠大於其他方向，這是能流集中產生定向斷裂作用的重要原因。

　　圖9—18 定向斷裂爆破原理與裂縫擴展過程圖

　　(二)定向斷裂爆破的優點

　　經過對該項技術的試驗性研究和近幾年的應用，該項技術已趨於成熟，其優點主要體現在：

　　1.可以使周邊眼距在現有的基礎上增加到600mm。

　　2.可以控製周邊不平整度不超過100mm。

　　3.節約爆破材料和支護費用。

　　4.由於爆炸能量沿切縫方向集中釋放，使得爆炸對圍岩的破壞小，增強了圍岩自身穩定能力。

　　5.中硬岩石巷道中，周邊眼痕率可提高到95%左右。

　　6.中深孔定向斷裂爆破時，炮眼利用率可達98%，可大大提高現有的掘進速度。

　　7.該技術應用範圍廣，在各類硬岩、中硬和軟弱破碎岩層以及各種層理岩層中均可取得良好效果。

　　七、井巷工作麵炮眼布置

　　(一)巷道工作麵炮眼布置

　　1.對炮眼布置的要求

　　除合理確定鑽眼爆破參數外，為保證安全，提高鑽眼爆破效率和質量，還需正確布置工作麵上的炮眼。

　　合理的炮眼布置應能滿足下列要求：

　　(1)有較高的炮眼利用率;

　　(2)先爆炸的炮眼不會破壞後爆炸的炮眼，或影響其內裝藥爆轟的穩定性;

　　(3)爆破塊度均勻，大小符合裝岩要求，大塊率小;

　　(4)爆堆集中，爆破高度和寬度符合要求;飛石距離小，不會損壞支架或其他設備;

　　(5)爆破後斷麵和輪廓符合設計要求，不會發生欠挖和過量超挖;壁麵平整並能保持巷道圍岩本身的強度和穩定性;，

　　(6)便於打眼，並盡可能減少鑽眼機械和設備的移動。

　　2.炮眼布置方法與原則

　　(1)周邊眼按光麵爆破參數布置(特殊情況除外，不包括底眼)。原則上，周邊眼應布置在設計輪廓線上，但為便於打眼，通常向外(或向上)偏斜一定角度。偏斜角又稱外甩角，根據炮眼深度來調整(一般為3°～5°)。眼底落在設計輪廓線外不超過100mm。最小抵抗線應從眼底算起。采用普通光麵爆破時，周邊眼深度不應大於崩落眼深度。全斷麵炮眼數目較一般爆破約增加15%～20%。炮眼封泥嚴格按《煤礦安全01manbetx 》規定執行。

　　(2)選擇適當的掏槽方法和掏槽位置。掏槽位置會影響岩石的拋擲距離和破碎塊度，也會影響炮眼的數目，通常將掏槽眼布置在巷道的中部偏下。除斷麵很大以外，在槽洞和底眼之間不再布置崩落眼。直眼掏槽麵積(包括輔助掏槽眼)占巷道總斷麵的5%～10%，楔形掏槽麵積占巷道總斷麵的10%～20%，掏槽眼比其他眼加深 10%～25%，裝藥係數也應比其他炮眼大。

　　(3)布置好周邊眼、掏槽眼後，布置崩落眼。崩落眼以槽洞為中心，層層布置，如圖9—19所示。崩落眼的最小抵抗線可根據有關計算確定，也可根據工程條件類比確定。

　　圖9—19 崩落眼布置圖

　　(4)底眼的最小抵抗線和炮眼間距通常與崩落眼相同。為避免爆破後在巷道底板留下根底或使坡度增大，並為鋪軌創造有利條件，可增大眼底超出設計輪廓線的距離，同時增大裝藥係數。當巷道有水溝時，可利用底眼將水溝一次拉出。

　　為降低爆堆高度，給鑽眼和裝岩平行作業創造條件，可減少底眼間距和最小抵抗線，增大單耗藥量，並使底眼最後起爆，將爆破下的岩石拋離工作麵。這種方法稱為拋渣爆破。

　　(二)立井工作麵炮眼布置

　　立井工作麵鑽眼爆破參數的選擇與巷道基本相同。在圓形斷麵井筒內，最常采用的掏槽型式為圓錐掏槽和筒形直眼掏槽。在急傾斜地層中也可采用楔形掏槽，如圖9—20所示。

　　圖9—20 立井掘進的掏槽型式

　　(a)—圓錐形掏槽;(b)—一級筒形掏槽;

　　(c)—二級筒形掏槽;(d)—三級筒形掏槽;(e)—楔形掏槽

　　圓錐掏槽的炮眼利用率較高，但岩石拋擲高度也較高，容易崩壞井內設備。為減少拋擲高度，在井筒中心可附加一個緩衝炮眼，其深度為掏槽深度的一半。若在其內裝藥，則與掏槽眼同時起爆。

　　目前，應用最廣泛的掏槽型式是筒形掏槽。當炮眼深度較大時，可采用二級或三級筒形掏槽，每級逐漸加深，後級深度通常為前級深度的1.5～1.6倍。楔形掏槽在圓形井筒內很少使用。

　　立井工作麵的炮眼，包括掏槽眼、崩落眼和周邊眼，均布置在以井筒中心為圓心的同心圓周上。周邊眼爆破參數應按光麵爆破設計(特殊情況除外)。

　　采用圓錐或筒形掏槽時，掏槽圈直徑和炮眼數目可參照表9—5來確定。

　　光爆層和掏槽圈之間所需圈數和各圈內炮眼間距，根據崩落眼最小抵抗線和鄰近係數的關係來調整，也可根據工程類比法來確定。立井炮眼布置的圖式如圖9—20所示。

　　在凍結法掘進的立井井筒中，采用爆破開挖凍結層時，應盡可能降低裝藥對圍岩產生的爆炸作用，保證不破壞凍結壁和凍結管。為此，必須限製炮眼深度、單位耗藥量和一次爆炸的藥量。炮眼深度不應超過1.5m，一次最大裝藥量不超過10kg。各種岩石的耗藥量應取：岩石堅固性係數f=1.5，q=0.4kg/m3;f=2～3，q=0.6kg/m3;f=4～6，q=0.75kg/m3;f=7～9，q=0.9kg/m3。

　　在堅固岩石中，周邊眼距井壁距離不應小於300mm;在中等堅固或堅固性差的岩石中，不應小於400mm，周邊留下的岩石用風鎬開挖。周邊眼沿圓周間距為：岩石堅固性係數f≤4，a=1m;f=5～6，a=0.85m;f>6，a=0.7m。炮眼方向應垂直井筒斷麵，藥卷直徑不應大於36mm。為減少破壞作用，可增大周邊眼裝藥的不耦合係數或采用空氣柱裝藥。

　　在f=2～3的非岩質凍結層中，裝藥距凍結管的安全距離應為裝藥半徑的60倍;在f=4～6的岩質凍結層中，安全距離應為裝藥半徑的80倍。

　　八、爆破作業說明書

　　爆破作業說明書是作業01manbetx 的主要內容之一，是爆破作業貫徹《煤礦安全規程》的具體措施，是爆破工進行爆破作業的依據。

　　《煤礦安全規程》規定：煤礦所有爆破作業地點必須編製爆破作業說明書，爆破工必須依據爆破作業說明書進行爆破作業。說明書的內容及要求包括：，

　　1.炮眼布置圖必須標明采煤工作麵的高度和打眼範圍或掘進工作麵的巷道斷麵尺寸，炮眼的位置、個數、深度、角度及炮眼編號，並用正麵圖、平麵圖和剖麵圖表示。

　　2.炮眼說明表必須說明炮眼的名稱、深度、角度、使用炸藥、雷管的品種、裝藥量、封泥長度、連線方法和起爆順序。

　　3.爆破作業說明書必須編入采掘作業規程，並根據不同的地質條件和技術條件及時修改補充。

　　除上述《煤礦01manbetx 》規定的要求外，爆破作業說明書還必須有預期爆破效果表，說明炮眼利用率、每循環進尺和炮眼總長度，炸藥和雷管總消耗量及單位炸藥消耗量等主要技術經濟指標。