煤矿井巷掘进爆破技术知识，自由面

　煤矿井巷掘进爆破技术知识

　一、概述

　钻眼爆破法是目前井巷施工中的主要施工方法，特别是在中等以上硬度的岩层中，是惟一的经济有效的施工方法，其缺点是各工序不连续，机械化作业线配套设备多，组织管理复杂。

　钻眼爆破是井巷掘进施工中的主要工序，其他工序都要围绕它进行有序安排。掘进爆破的主要任务是在保证安全的条件下，高速度、高质量地将岩体按规定的断面爆破下来，并尽可能不破坏井筒或巷道围岩。为此，需要在工作面上合理布置一定数量的炮眼，并装填适量的炸药，然后进行爆破。

　井巷钻眼爆破掘进时，通常将炮眼分为4种，即掏槽眼、辅助眼、崩落眼和周边眼。掏槽眼用于爆破出新的自由面，为整个巷道爆破提供有利的条件;辅助眼用来进一步扩大掏槽眼形成的自由面;崩落眼是破碎岩石的主要炮眼，经掏槽眼、辅助眼爆破后，崩落眼就有了大致平行于炮眼的自由面，故能在该自由面方向上形成较大体积的破碎漏斗;周边眼又称轮廓眼，主要用途是使爆破后的巷道断面、形状和方向符合设计要求。巷道中的周边眼按其所在位置又分为顶眼、帮眼和底眼。

　二、钻眼爆破参数

　井巷掘进过程中，确定合理的爆破参数，是保证爆破效果，加快掘进速度和确保施工安全的重要前提。井巷掘进中主要的爆破参数有单位炸药消耗量，炮眼直径，炮眼深度，炮眼数目等。对于这些参数的确定，国内外有多种计算方法，但由于影响爆破效果的因素很多，计算数据不一定符合实际情况，通常可采用工程类比法或通过实地试验来确定具体情况下的爆破参数。

　1.单位炸药消耗量的确定

　单位炸药消耗量是指爆破1m3原岩所需的炸药重量，通常用q来表示，单位为kg/m3。单位炸药消耗量随炸药性能、岩石性质、井巷断面以及爆破参数等因素的不同而不同。该值的大小对爆破效果、凿岩和装岩的工作量、炮眼利用率以及巷道成形和围岩稳定性等均有较大影响。单位炸药消耗量较小时，会造成欠挖，爆后断面往往达不到设计要求;单位炸药消耗量较大时，不仅浪费炸药，而且还可能因过剩能量造成围岩破坏超挖、损坏支护和设备。因此，如果q值选用不当，将导致掘进工程技术经济指标降低，影响工程进度。

　单位炸药消耗量确定以后，再乘以巷道断面积和每次爆破的进尺即可得到每循环应使用的炸药消耗总量：

　Q=ηqSL，kg

　式中 S—井巷掘进断面积，m2;

　L—平均炮眼深度，m;

　η—炮眼利用率，一般为80%～95%。

　上式求得的q和Q值是平均值。具体到每个炮眼的装药量应根据炮眼的作用来确定，一般情况下，掏槽眼装药量最大，周边眼装药量最小。

　2.炮眼直径的选用

　炮眼直径对凿岩速度、眼数、单位炸药消耗量和巷道成形等都有影响。炮眼直径和相应药卷直径的增大，使炸药能量相对地集中，可提高爆速和炸药稳定性。但是，炮眼直径过大时，凿岩速度明显下降，并影响岩石的破碎质量、巷道成形和围岩的稳定性。因此，必须根据凿岩设备和工具、炸药性能以及掘进的其他具体条件予以综合分析，合理地选择炮眼直径。

　大断面岩巷掘进时，若采用凿岩台车和高效率凿岩机，可采用38mm～45mm的大直径药卷来进行爆破，以提高爆破利用率和降低爆破材料的消耗。另一方面，在断面较小、岩石坚硬的小断面巷道和使用高威力炸药时，应用25mm～30mm小直径药卷也可取得较好的爆破效果。

　3.炮眼数目的确定

　炮眼数目主要根据巷道断面、岩石性质和炸药性能等确定。炮眼数过少，将造成大块矸石过多，不利于高效率装岩;炮眼数过多，则增加凿岩工作量。

　通常，岩石越坚硬，需要的炮眼就越多。由于多打炮眼将导致工时和成本的增加，因此在保证合格的爆破效果的前提下应尽可能地减少眼数。

　4.炮眼深度的确定

　炮眼深度和炮眼长度不同，它是指炮眼底到工作面的垂直距离。炮眼深度决定每班循环次数和进尺。为了实现快速掘进，在提高掘进机械化程度和改善劳动组织的前提下，应力求加大眼深和增加循环次数。加大眼深可提高工时利用率，即增加了凿岩和装岩所占工时的百分率，降低了装药、爆破、通风和准备所占工时的百分率。实际施工时，应选用浅眼多循环，还是深眼少循环，应根据施工技术条件、工程地质条件、劳动组织配备和安全要求确定。

　三、掏槽爆破

　掏槽眼爆破(简称掏槽爆破)的效果是关系到巷道全断面爆破能否取得预想效果的关键环节，其目的是为全断面爆破提供新的自由面。由于掏槽眼受围岩夹制作用，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

　斜眼掏槽时各炮眼与巷道中线和工作面水平方向成一角度。其优点是：掏槽体积较大，能将掏槽内的岩石全部抛出，形成有效的自由面，掏槽效果容易保证，眼位容易掌握。其缺点是：斜眼掏槽深度受巷道宽度限制，不适用于深孔爆破，多台钻机作业时，互相干扰。若角度和装药量掌握不好，往往影响爆破效果，容易崩倒支架和崩坏设备;抛掷距离较大，爆破分散，不利于清道和装车等。在现有技术装备和掘进断面大于4m2的各类巷道，2m以内浅眼爆破应用比较普遍，在装备凿岩台车的大断面巷道中，斜眼掏槽已逐渐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单斜掏槽、扇形掏槽、锥形掏槽和楔形掏槽。其中楔形掏槽使用范围比较广泛，适用于各类岩石及中等以上断面。

　1.单斜掏槽

　适用于中硬及较软的岩层。当岩石中有松软的夹层和层理、节理与裂缝结构时，各掏槽眼应尽量垂直地穿过层理、节理和裂缝，并处于巷道中心线上，可避免夹钎或崩倒支架。眼数一般为l～3个，眼距为0.3m～0.6m，与工作面的平面夹角为50°～75°，眼深为0.8m～1.5m，装药满度系数(装药长度与炮眼长度比值)为0.5左右，炮眼布置如图9—8所示。

　

 

　图9—8 单斜掏槽炮眼布置

　2.扇形掏槽

　适用于软岩层中有弱面可利用的巷道。它是一排布置在较软的煤岩层中的炮眼，向同一方面倾斜，与工作面的平面夹角一个比一个大(为45°～90°)，形成扇形。掏槽眼的方向可随软岩层的位置选定。眼数根据断面大小和岩石的硬度选定，一般为3～5个，眼距为0.3m～0.6m，眼深为1.3m～2.0m，装药满度系数为0.5左右，各槽眼利用多段延期电雷管依次起爆，如图9—9所示。

　3.锥形掏槽

　在只有一个自由面的坚硬岩层或均质岩层中爆破时，采用锥形掏槽，即将几个掏槽炮眼的眼底，集中在一点附近，实行集中装药，一齐起爆，如图9—10所示。

　锥形掏槽可分为三眼或四眼锥形掏槽，眼数、眼深和眼距根据断面大小及岩石软硬而定，眼数一般为3～6个，多为4个。眼口左右间距一般为0.8m～1.2m，上下间距为0.6m～1.0m，与工作面夹角为55°～70°，眼底间距为0.1m～0.2m，眼深应小于巷道高或宽的1/2，各槽眼同时起爆。为了加深掏槽深度和循环进度，可采用分段锥形掏槽。

　锥形掏槽因槽眼方向不易掌握，钻眼工作不方便，眼深受到限制，在目前巷道掘进中已很少使用。

　

 

　图9—9 扇形掏槽炮眼布置

　注：l、2、…、6为掏槽跟数目

　

 

　图9—10 锥形掏槽炮眼布置

　(a)—三眼锥形掏槽;(b)—四眼锥形掏槽

　注：l、2、3、4为掏槽数目

　4.楔形掏槽

　楔形掏槽和锥形掏槽一样，根据眼底集中装药，爆破成抛掷漏斗的原理，集中装药在眼底成一条直线。槽眼为对称布置，分水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽，如图9—11所示。

　垂直楔形掏槽每对水平方向槽眼眼口间距为1.0m～1.4m，眼底间距为0.2m～0.3m，但对于坚硬难爆的岩石，眼底距离不超过0.2m。装药深度系数一般为0.7。槽眼排距(每对槽眼垂直距离)、眼数及槽眼角度根据岩石软硬决定，排距一般为0.3m～0.5m，眼数一般为4～6个，槽眼角度一般为60°～70°，槽眼深度一般为巷道宽度的 l/4。垂直楔形掏槽因受巷道宽度限制，深度较浅，如欲加深，可采用复式楔形掏槽，由内楔和外楔组成，由内向外分段起爆。

　

 

　图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为掏槽数目

　楔形掏槽由于钻眼技术比锥形简单，易于掌握，故适用于任何岩石，因此，在岩巷掘进中使用较广泛。

　(二)直眼掏槽

　直眼掏槽是指所有掏槽眼的方向均垂直于巷道工作面。槽眼距离较小，并且严格保持平行。通常情况下要留有不装药的空眼，作为槽眼爆破时的自由面和破碎岩石的膨胀空间。

　槽眼垂直工作面，布置方式简单，槽眼的深度不受巷道断面限制，便于进行深眼爆破。其优点是：槽眼相互平行，便于实现多台钻机平行作业和采用凿岩台车作业;岩石块度均匀，抛掷距离较近，爆堆集中，便于清道装岩;不易崩坏支架和设备。其缺点是：对槽眼的间距、钻眼质量和装药等要求严格，不易掌握，所需槽眼数目和炸药消耗量偏多，掏槽体积小，掏槽效果不如斜眼掏槽。

　直眼掏槽多用于中硬岩层、断面较小的巷道和中深孔爆破中，特别是立井井筒施工中。但有空眼的直眼掏槽不宜在有瓦斯和煤尘爆炸危险的巷道中使用，因空眼内可能渗出或积聚瓦斯，易引燃或引爆瓦斯。

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

　1.直线掏槽

　各个炮眼相距0.1m～0.2m，适用于整体性好的韧性岩石和较小的巷道断面，炮眼布置如图9—12所示。

　2.菱形掏槽

　菱形掏槽利用毫秒电雷管分两段起爆，距离小的一对先起爆，距离大的一对后起爆，装药深度系数为0.7～0.8，如图9—13所示。

　3.角柱掏槽法

　角柱掏槽法用于中硬岩层中。掏槽眼一般用两段毫秒电雷管起爆，如图9—14所示。

　

 

　图9—12 直线掏槽法炮眼布置

　O—空眼;1、2、3—装药眼

　

 

　图9—13 菱形掏槽法炮眼布置

　(a)—普通岩石菱形掏槽;(b)—坚硬岩石菱形掏槽

　O—空眼;1、2、3、4—装药眼

　

 

　图9—14 角柱掏槽法炮眼布置

　O—空眼;1、2、3、4—装药眼

　4.五星掏槽法

　五星掏槽法适用于井下各种条件，掏槽效果比较可靠，中深孔爆破时，可采用4号岩石铵锑炸药或高威力炸药。用毫秒电雷管起爆时，起爆顺序为：1号眼为1段，2～5号眼为2段，装药深度系数为0.7～0.8，如图9—15所示。

　

 

　图9—15 五星掏槽法炮眼布置

　a—空眼间距;b—掏槽装药眼间距

　O—空眼：l、2、…、5—装药眼

　5.螺旋掏槽

　螺旋掏槽适用于中硬以上岩石，是较好的直眼掏槽方式之一。它以中空眼为中心，周边布置四个掏槽眼，逐个加大距离，形成螺旋。在1、2、3号眼连线中间各加一个空眼，作为自由面以防炸药压死，如图9—16所示。

　

 

　图9—16 螺旋掏槽法炮眼布置

　O—空眼;1、2、3、……—装药眼，按顺序起爆;d—炮眼直径

　(三)混合式掏槽

　在断面较大、岩石较硬的巷道中，为了弥补直眼掏槽的不足，采用直眼与斜眼混合掏槽。斜眼作垂直楔状布置，布置在直眼外侧，斜眼与工作面的夹角为75°～85°，眼底与直眼相距约0.2m，斜眼装药满度系数为0.4～0.5，直眼装药满度系数为0.7左右，如图9—l7所示。

　

 

　图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—起爆顺序

　四、毫秒爆破

　毫秒爆破又叫微差爆破，是一种延期爆破，延期间隔时间是几毫秒到几十毫秒。由于前后相邻段药包爆炸时间间隔极短，致使各药包爆炸产生的能量场相互产生影响，而产生一系列良好的效果。

　(一)毫秒爆破作用原理

　毫秒爆破虽然在国内外应用了多年，但由于矿岩性质复杂，爆破作用时间极短，因而至今尚未总结出一个能够准确指导生产实践的毫秒爆破理论。综合国内外的研究资料，毫秒爆破的基本原理如下：

　1.应力增强作用

　炸药在岩体中爆炸后，周围的岩石产生变形、位移，处于应力状态中。毫秒爆破时，先起爆的药包在岩体中形成的应力状态还未消失之前，后起爆的药包又在岩体中形成新的应力状态，两个应力叠加使应力增强，因而改善破碎效果。

　2.增加自由面作用

　先起爆的炮孔爆破，使其附近的岩石产生径向裂隙。径向裂隙发展到一定程度时，后起爆的炮孔再起爆，则这些径向裂隙就成为新的自由面。自由面的增加，有利于后起爆炮孔的破碎作用，爆破的破碎范围就可增大，因而，增大了孔间距和每米炮孔崩矿量，减少了炸药消耗量。

　3.岩块间的相互挤压碰撞作用

　先爆的岩块在未落下之前，与后爆的岩块相互挤压碰撞。这样可充分地利用能量，使岩块进一步破碎，因而提高爆破质量，易于控制爆堆，减小飞石距离。

　4.减弱地震作用

　只要选择恰当的毫秒时间间隔，使先后起爆的地震波相互作用，产生干扰，可以使地震消弱，这样可减弱地震波对临近巷道的影响。

　(二)毫秒爆破参数

　采用毫秒爆破时，其爆破效果除与装药起爆方式和起爆顺序有关外，还决定于所采用的爆破参数。毫秒爆破参数确定方法与一般爆破相同。但在相同爆破参数条件下，毫秒爆破能减小岩石破碎块度。反之，若保持岩石块度不变，采用毫秒爆破时，可增大炮眼间距10%～20%，或增大装药的最小抵抗。

　毫秒爆破的另一个重要参数是延期间隔时间。确定合理的毫秒间隔时间和准确地控制它，是关系到毫秒爆破应用成功与否的关键。由于对毫秒爆破破碎矿岩的机理仍无定论，因而，对毫秒间隔时间确定的原则和计算方法仍不统一。在实际爆破工作中，合理的毫秒间隔时间应能得到良好的爆破破碎效果和最大限度地降震。

　(三)毫秒爆破的优点

　1.可减弱爆破地震效应和空气冲击波的影响，减小飞石距离。

　2.可增大一次爆破量，减少爆破次数，提高大型设备的利用率。

　3.爆落的矸石块度均匀，大块率低。

　4.爆堆形状整齐，爆堆比较集中，有利于提高装岩效率。

　5.可以在有瓦斯煤尘爆炸危险的工作面使用，实现全断面一次起爆，缩短爆破和通风时间，提高掘进速度，并有利于工人健康。

　(四)毫秒爆破的安全性

　在有瓦斯煤尘爆炸危险的地点进行爆破时，以瞬发爆破最安全，但在这种情况下，全断面只能分次放炮。爆破次数越多对巷道掘进进度影响越大，爆破次数越少对爆破效果和震动作用影响越大。采用秒延期爆破时，因延期时间较长，在爆破过程中从煤岩体内泄出的瓦斯有可能达到爆炸界限，因而，不能在有瓦斯爆炸危险的地点使用。

　毫秒爆破则克服了瞬发爆破的缺点。同时，只要对总延期时间加以控制，就不会发生秒延期爆炸存在的危险。

　《煤矿安全规程》规定：在采掘工作面，使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。采用毫秒爆破时，必须严格按照规程规定进行装药放炮和检查瓦斯。

　五、光面爆破

　光面爆破，就是控制爆破的作用范围和方向，使爆破后的岩面光滑平整，防止岩面开裂，减少超、欠挖和支护的工作量，增加岩壁的稳定性，减少爆破的振动作用，进而达到控制岩体开挖轮廓的一种技术。

　(一)光面爆破机理

　光面爆破是沿开挖轮廓线布置间距较小的平行炮孔，在这些光面炮孔中进行药量减少的不耦合装药，然后同时起爆，爆破时沿这些炮孔的中心联接线破裂成平整的光面。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，炮孔壁上的压力显著降低，此时，药包的爆破作用为准静压作用。当炮孔压力值低于岩石动抗压强度时，在炮孔壁上就不致造成“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。光面炮孔组同时起爆时，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孔周围产生细微径向裂隙，由于相临炮孔的导向作用，结果沿相邻两炮孔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，在相邻两炮孔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，相邻炮孔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。

　(二)光面爆破参数

　为获得良好的光面效果，一般选用低密度、低爆速、低体积威力的炸药，以减少炸药爆轰波的击碎作用和延长爆炸气体的膨胀作用时间，使爆破作用为准静压力作用，应尽量使用光面爆破专用药卷，以获得预期的效果。

　1.不耦合装药系数

　不耦合装药系数K是指炮孔直径d和药卷直径d。之比。

　K=d/do

　不耦合装药系数K=1，表示炮孔直径和药卷直径完全耦合，炮孔全部被炸药装满，药卷与孔壁之间没有空隙。此时爆轰压力对孔壁作用明显。K>1，表示炮孔直径与药卷直径不耦合，药卷与孔壁之间有孔隙。K越大，则空隙也越大。大量实践证明，K≥2～5时，光面效果最好。大部分情况选用K=1.5～2.5。

　2.炮孔间距

　一般为炮孔直径的l0～20倍。在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值，整体性好的岩石中应取大值。

　3.最小抵抗线

　光爆炮眼中心到邻近辅助炮孔中心的距离为最小抵抗线，一般应大于或等于光爆孔间距。

　4.炮眼临近系数

　炮眼临近系数m过大时，爆后有可能在光面眼间的岩壁表面留下岩埂，造成欠挖;m值过小时，则会在新壁面造成超挖凹坑。实践表明，当m=0.8～1.0时，爆后的光面效果最好。

　5.线装药密度

　线装药密度又叫装药集中度，它是指单位长度炮眼中装药量的多少(g/m)。为了控制裂隙的发育.以保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮孔连心线破裂的前提下，应尽可能少装药。一般线装药密度如下：软岩中为70g/m～120g/m，中硬岩中为100g/m～150g/m，硬岩中为150g/m～250g/m。

　6.起爆间隔时间

　实验室爆破试验研究结果表明，齐发起爆的裂隙表面最平整，毫秒延期起爆次之，秒延期起爆最差。齐发起爆时，炮孔间贯通破裂较长，抑制了其他方向裂隙的发育，有利于减少炮孔周围的裂隙的产生，可形成平整的壁面。所以，在实施光面爆破时，间隔时间越短，壁面平整的效果越有保证。应尽可能减少周边孔间的起爆时差，相邻光面炮孔的起爆间隔时间不应大于100ms。

　(三)光面爆破的特点

　与普通爆破相比较，光面爆破具有以下优点：

　1.岩面光滑平整，能减少超挖和欠挖，保证轮廓线达到设计要求。

　2.巷道轮廓外裂隙区范围较小，对围岩破坏不大，提高了巷道的稳定性。

　3.施工安全，巷道和工作面平整，很少有活石，在围岩稳定性差的情况下也不易发生冒顶、片帮。

　4.巷道成形规整，可减少通风阻力，不易产生瓦斯积聚。

　5.可提高工程进度和工程质量，降低成本。

　6.与喷射混凝土和锚杆支护相配合，已形成了一套高效、快速、安全的施工工艺。

　(四)光面爆破质量要求

　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，周边成形应符合设计轮廓。

　3.两炮衔接台阶尺寸，眼深小于3m时，不得大于150mm;眼深为5m时，不得大于250mm

　4.岩面不应有爆震裂缝。

　5.巷道周边不应欠挖，平均线性欠挖值应小于200mm。

　六、定向断裂爆破

　(一)定向断裂爆破原理

　定向断裂爆破对岩巷周边爆破时利用切缝药包中的切缝管对爆炸能量的释放进行控制，通过控制能量沿切缝方向集中释放来改变爆炸应力场的分布。高压爆生气体在瞬间沿切缝方向形成能流集中，作用于岩面并产生裂缝，裂缝在爆生气体的作用下定向扩展，形成精确控制的断裂面，从而实现了周边眼的精确控制爆破，如图9—18所示。

　图(a)为A、B两炮孔;图(b)为A孔首先起爆后应力波PA向B孔扩展;图(C)为PA已掠过，B孔也开始起爆，沿连线面开始形成径向裂缝;图(d)为B孔起爆后，PB向A孔作用，A孔继续扩展;图(e)为最后形成光滑的壁面。

　之所以能够沿一定方向产生强大的能量集中，是由于在药包周围增加了定向切缝管，切缝对准连心面，当切缝药包爆炸后空腔内尚未形成均布压强。冲击波的动作用仅使切缝方向形成微小裂缝，而沿其他方向由于切缝管壁的阻尼，不致产生径向裂缝。炸药爆炸后，爆轰波直接作用于管壳，除产生透射波外，尚有爆炸中心反射压缩波，透射波外壳中的冲击波经过环形空间衰减后再作用于孔壁，由于外壳的阻尼作用使炸药爆炸保持很高的压力，对爆生气体的径向膨胀作用也限制了对其他方向的破坏，延长了爆生气体在装药空间的滞留时间，加强了切缝方向的定向爆破作用。

　根据测定，沿定向断裂炮孔的水平、垂直和45°三个不同方向和不同距离应变峰值不同。沿水平方向应变峰值最大，衰减速度也最快;沿45°方向应变峰值最小，衰减程度介于垂直和水平方向之间;沿垂直方向应变峰值介于两者之间，衰减程度最小。在测定30mm处，沿定向断裂方向的切向应变峰值是垂直方向的3.6倍，是45°方向的4.9倍。而在测点110mm处，沿定向断裂方向的切向应变峰值是垂直方面的1.5倍，是45°方向的5.5倍。可以看出定向断裂爆炸时，改变了炮孔周围应力发展的对称性，沿定向断裂方向应变远大于其他方向，这是能流集中产生定向断裂作用的重要原因。

　

 

　图9—18 定向断裂爆破原理与裂缝扩展过程图

　(二)定向断裂爆破的优点

　经过对该项技术的试验性研究和近几年的应用，该项技术已趋于成熟，其优点主要体现在：

　1.可以使周边眼距在现有的基础上增加到600mm。

　2.可以控制周边不平整度不超过100mm。

　3.节约爆破材料和支护费用。

　4.由于爆炸能量沿切缝方向集中释放，使得爆炸对围岩的破坏小，增强了围岩自身稳定能力。

　5.中硬岩石巷道中，周边眼痕率可提高到95%左右。

　6.中深孔定向断裂爆破时，炮眼利用率可达98%，可大大提高现有的掘进速度。

　7.该技术应用范围广，在各类硬岩、中硬和软弱破碎岩层以及各种层理岩层中均可取得良好效果。

　七、井巷工作面炮眼布置

　(一)巷道工作面炮眼布置

　1.对炮眼布置的要求

　除合理确定钻眼爆破参数外，为保证安全，提高钻眼爆破效率和质量，还需正确布置工作面上的炮眼。

　合理的炮眼布置应能满足下列要求：

　(1)有较高的炮眼利用率;

　(2)先爆炸的炮眼不会破坏后爆炸的炮眼，或影响其内装药爆轰的稳定性;

　(3)爆破块度均匀，大小符合装岩要求，大块率小;

　(4)爆堆集中，爆破高度和宽度符合要求;飞石距离小，不会损坏支架或其他设备;

　(5)爆破后断面和轮廓符合设计要求，不会发生欠挖和过量超挖;壁面平整并能保持巷道围岩本身的强度和稳定性;，

　(6)便于打眼，并尽可能减少钻眼机械和设备的移动。

　2.炮眼布置方法与原则

　(1)周边眼按光面爆破参数布置(特殊情况除外，不包括底眼)。原则上，周边眼应布置在设计轮廓线上，但为便于打眼，通常向外(或向上)偏斜一定角度。偏斜角又称外甩角，根据炮眼深度来调整(一般为3°～5°)。眼底落在设计轮廓线外不超过100mm。最小抵抗线应从眼底算起。采用普通光面爆破时，周边眼深度不应大于崩落眼深度。全断面炮眼数目较一般爆破约增加15%～20%。炮眼封泥严格按《煤矿安全规程》规定执行。

　(2)选择适当的掏槽方法和掏槽位置。掏槽位置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度，也会影响炮眼的数目，通常将掏槽眼布置在巷道的中部偏下。除断面很大以外，在槽洞和底眼之间不再布置崩落眼。直眼掏槽面积(包括辅助掏槽眼)占巷道总断面的5%～10%，楔形掏槽面积占巷道总断面的10%～20%，掏槽眼比其他眼加深 10%～25%，装药系数也应比其他炮眼大。

　(3)布置好周边眼、掏槽眼后，布置崩落眼。崩落眼以槽洞为中心，层层布置，如图9—19所示。崩落眼的最小抵抗线可根据有关计算确定，也可根据工程条件类比确定。

　

 

　图9—19 崩落眼布置图

　(4)底眼的最小抵抗线和炮眼间距通常与崩落眼相同。为避免爆破后在巷道底板留下根底或使坡度增大，并为铺轨创造有利条件，可增大眼底超出设计轮廓线的距离，同时增大装药系数。当巷道有水沟时，可利用底眼将水沟一次拉出。

　为降低爆堆高度，给钻眼和装岩平行作业创造条件，可减少底眼间距和最小抵抗线，增大单耗药量，并使底眼最后起爆，将爆破下的岩石抛离工作面。这种方法称为抛渣爆破。

　(二)立井工作面炮眼布置

　立井工作面钻眼爆破参数的选择与巷道基本相同。在圆形断面井筒内，最常采用的掏槽型式为圆锥掏槽和筒形直眼掏槽。在急倾斜地层中也可采用楔形掏槽，如图9—20所示。

　

 

　图9—20 立井掘进的掏槽型式

　(a)—圆锥形掏槽;(b)—一级筒形掏槽;

　(c)—二级筒形掏槽;(d)—三级筒形掏槽;(e)—楔形掏槽

　圆锥掏槽的炮眼利用率较高，但岩石抛掷高度也较高，容易崩坏井内设备。为减少抛掷高度，在井筒中心可附加一个缓冲炮眼，其深度为掏槽深度的一半。若在其内装药，则与掏槽眼同时起爆。

　目前，应用最广泛的掏槽型式是筒形掏槽。当炮眼深度较大时，可采用二级或三级筒形掏槽，每级逐渐加深，后级深度通常为前级深度的1.5～1.6倍。楔形掏槽在圆形井筒内很少使用。

　立井工作面的炮眼，包括掏槽眼、崩落眼和周边眼，均布置在以井筒中心为圆心的同心圆周上。周边眼爆破参数应按光面爆破设计(特殊情况除外)。

　采用圆锥或筒形掏槽时，掏槽圈直径和炮眼数目可参照表9—5来确定。

　光爆层和掏槽圈之间所需圈数和各圈内炮眼间距，根据崩落眼最小抵抗线和邻近系数的关系来调整，也可根据工程类比法来确定。立井炮眼布置的图式如图9—20所示。

　在冻结法掘进的立井井筒中，采用爆破开挖冻结层时，应尽可能降低装药对围岩产生的爆炸作用，保证不破坏冻结壁和冻结管。为此，必须限制炮眼深度、单位耗药量和一次爆炸的药量。炮眼深度不应超过1.5m，一次最大装药量不超过10kg。各种岩石的耗药量应取：岩石坚固性系数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。

　在坚固岩石中，周边眼距井壁距离不应小于300mm;在中等坚固或坚固性差的岩石中，不应小于400mm，周边留下的岩石用风镐开挖。周边眼沿圆周间距为：岩石坚固性系数f≤4，a=1m;f=5～6，a=0.85m;f>6，a=0.7m。炮眼方向应垂直井筒断面，药卷直径不应大于36mm。为减少破坏作用，可增大周边眼装药的不耦合系数或采用空气柱装药。

　在f=2～3的非岩质冻结层中，装药距冻结管的安全距离应为装药半径的60倍;在f=4～6的岩质冻结层中，安全距离应为装药半径的80倍。

　八、爆破作业说明书

　爆破作业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，是爆破工进行爆破作业的依据。

　《煤矿安全规程》规定：煤矿所有爆破作业地点必须编制爆破作业说明书，爆破工必须依据爆破作业说明书进行爆破作业。说明书的内容及要求包括：，

　1.炮眼布置图必须标明采煤工作面的高度和打眼范围或掘进工作面的巷道断面尺寸，炮眼的位置、个数、深度、角度及炮眼编号，并用正面图、平面图和剖面图表示。

　2.炮眼说明表必须说明炮眼的名称、深度、角度、使用炸药、雷管的品种、装药量、封泥长度、连线方法和起爆顺序。

　3.爆破作业说明书必须编入采掘作业规程，并根据不同的地质条件和技术条件及时修改补充。

　除上述《煤矿安全规程》规定的要求外，爆破作业说明书还必须有预期爆破效果表，说明炮眼利用率、每循环进尺和炮眼总长度，炸药和雷管总消耗量及单位炸药消耗量等主要技术经济指标。