第八章地下礦爆破

主要內(nèi)容第八章地下礦爆破

8.1井巷掘進(jìn)爆破

8.2地下采場深孔爆破8.3地下采場淺眼爆破8.4地下深孔擠壓爆破：2/5/20231第八章地下礦爆破第一節(jié)井巷掘進(jìn)爆破

平巷井巷工程系指為進(jìn)行采礦和其他工程目的，在地下開鑿的各類通道和硐室的總稱。在地下礦山，開鑿在巖體或礦層中不直通地表的水平通道，稱為平巷（水平巷道）。平硐在地層中開鑿的直通地面的水平巷道稱為平硐。

2/5/20232第八章地下礦爆破井巷爆破施工的特點：（1）由于滴水、潮濕空氣、照明、通風(fēng)和洞內(nèi)氣溫、噪聲粉塵等的影響，鉆爆作業(yè)條件差，爆破工作面受限制、爆破施工難度較大；（2）爆破的臨空面少，巖石的夾制作用大，耗藥量大，不能充分發(fā)揮爆效；（3）對鉆眼爆破質(zhì)量要求較高，要求爆落巖塊均勻，便于裝運；（4）隧道的斷面較大，造價昂貴，施工中必須確保良好的工程質(zhì)量。2/5/20233第八章地下礦爆破平巷掘進(jìn)爆破工作面和炮眼布置

平巷掘進(jìn)中的炮眼，按其位置和作用的不同，分為掏槽眼、輔助眼和周邊眼。1掏槽眼首先起爆用于爆出新的自由面，為其他后爆炮眼創(chuàng)造有利的爆破條件。

3周邊眼控制爆破后的巷道斷面形狀、大小和輪廓，使之符合設(shè)計要求。巷道中的周邊眼按其所在位置分為頂眼、幫眼和底眼。

2輔助眼（崩落眼）是破碎巖石的主要炮眼。崩落眼利用掏槽眼爆破后創(chuàng)造的平行于炮眼的自由面，爆破條件大大改善，故能在該自由面方向上形成較大體積的破碎漏斗

周邊眼又可分為頂眼、底眼和幫眼。2/5/20234第八章地下礦爆破各種炮眼

各種炮眼圖示

1—掏槽眼；2—輔助眼；3—周邊眼2/5/20235第八章地下礦爆破掏槽眼的形式

掏槽眼形式平行空眼直線掏槽混合式掏槽傾斜眼掏槽③楔形掏槽

②錐形掏槽

①單向掏槽

②桶形掏槽①龜裂掏槽

③螺旋形掏槽

④漸近式螺旋掏槽2/5/20236第八章地下礦爆破各種掏槽眼圖例（1）

單向掏槽錐形掏槽（a）三角形；（b）四邊形2/5/20237第八章地下礦爆破斜眼掏槽（inclinecut）的特點是掏槽眼與開挖斷面斜交，它的種類很多。巷道爆破中常用的是垂直楔形掏槽和錐形掏槽。

錐形掏槽各掏槽眼以相等或相近的角度向工作面中心軸線傾斜，眼底趨于集中，但相互并不貫通，爆破后形成錐形槽，這樣的掏槽形式稱為錐形掏槽。錐形掏槽一般眼數(shù)3~6個，適用于f≥8的堅韌巖石或者急傾斜巖層，巷道斷面不小于4m2

，其掏槽效果較好，但鉆眼困難。除井筒外，其它巷道很少采用。2/5/20238第八章地下礦爆破楔形掏槽楔形掏槽通常由兩排相對稱的傾斜炮眼組成，爆破后形成楔形槽。楔形槽可分為垂直楔形掏槽和水平楔形掏槽兩種圖6-3楔形掏槽a垂直楔形掏槽；b水平楔形掏槽2/5/20239第八章地下礦爆破這種掏槽適用于任何巖石，且鉆眼比較方便，但其掏槽深度受巷道掘進(jìn)寬度的限制，最大深度為：

式中：B―巷道掘進(jìn)寬度，m；β―決定與巖石堅固性的楔角，是每對掏槽眼之間的夾角.楔形掏槽常用于中硬以上巖石，且巷道斷面大于4m2的工作面，當(dāng)巷道巖層有水平層理時，宜采用水平楔形掏槽，以利于鉆眼和爆破。槽眼傾角一般為55~750，眼底距離0.1~0.2m。。槽眼的裝藥系數(shù)（裝藥長度與炮眼長度的比值），一般取0.7。(6-1)2/5/202310第八章地下礦爆破斜眼掏槽的優(yōu)點①適用于任何巖石并且能獲得較好的爆破效果；②能將槽洞內(nèi)破碎了的巖石全部或者部分拋出，形成自由面，為崩落眼創(chuàng)造有利的爆破條件；③槽眼的位置和傾角的精確度對掏槽的效果影響較?。虎芩枰筒垩蹟?shù)較少，掏槽體積大。斜眼掏槽的缺點①鉆眼方向難以掌握，要求鉆工具有較熟練的技術(shù)水平，掏槽形式和參數(shù)也全憑經(jīng)驗選擇；②當(dāng)巷道斷面和炮眼深度變化時，必須相應(yīng)修改掏槽爆破的幾何參數(shù)，不能設(shè)計出適用于任何斷面和炮眼深度的標(biāo)準(zhǔn)掏槽方式；③掏槽深度受巷道的斷面限制；④全斷面巷道爆破下巖石的拋擲距離較大，爆堆分散，因此，除了給清道和裝巖造成困難外，還容易損壞支架和相關(guān)設(shè)備。2/5/202311第八章地下礦爆破直眼掏槽（1）直眼掏槽爆破的原理

直眼掏槽爆破的原理是：平行炮眼鉆好后，留下一個或者幾個空眼，不裝炸藥，作為巖石破碎的補(bǔ)償自由面和補(bǔ)償空間；裝藥炮眼爆破后，根據(jù)空眼直徑和空眼距裝藥炮眼的距離不同，其間巖體遭受的破壞不同，使巖石破碎、破裂、拋出。由若干個垂直于開挖面的炮眼所組成，掏槽深度不受圍巖軟硬和開挖斷面大小的限制，可以實現(xiàn)多臺鉆機(jī)同時作業(yè)、深眼爆破和鉆眼機(jī)械化，從而為提高掘進(jìn)速度提供了有利條件。2/5/202312第八章地下礦爆破各種掏槽眼圖例（2）

龜裂掏槽(a)垂直龜裂掏槽(b)水平龜裂掏槽

桶形掏槽●—裝藥眼；○—空眼

2/5/202313第八章地下礦爆破圖角柱形和筒形掏槽2/5/202314第八章地下礦爆破螺旋掏槽裝藥眼圍繞中心空眼布置在一條螺旋線上，并且從距空眼最近的裝藥孔開始按順序起爆。逐步擴(kuò)大槽洞。這種掏槽的優(yōu)點是：可以用較少的炮眼和炸藥獲得較大的槽洞；巖石破碎膨脹的空間大，破碎巖石不會被爆炸氣體重新壓實，容易從槽洞內(nèi)拋出，但是，若延期雷管段數(shù)不夠，就會限制這種掏槽的應(yīng)用。圖8-10為螺旋掏槽示意圖。圖8-10螺旋掏槽原理示意圖a-小直徑空眼；b-大直徑空眼2/5/202315第八章地下礦爆破各種掏槽眼圖例（4）

(a)

漸進(jìn)式螺旋掏槽布孔平面圖

(b)

漸進(jìn)式螺旋掏槽孔剖面裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

漸近式螺旋掏槽圖（單位：cm）2/5/202316第八章地下礦爆破爆破參數(shù)的確定（1）炮孔直徑炮孔直徑大小直接影響鑿巖生產(chǎn)率、炮孔數(shù)目、炸藥單耗、爆破塊度和巷道周壁平整性。炮孔直徑及其相應(yīng)的裝藥直徑增大時，藥包爆炸能量相對集中，爆速和爆轟穩(wěn)定性有所提高。但是，過大的炮孔直徑將導(dǎo)致鑿巖速度顯著下降，而且要減少炮孔數(shù)目，使巖石的破碎質(zhì)量降低，巷道主周壁平整度變差，從而降低了爆破效果。2/5/202317第八章地下礦爆破因此，必須根據(jù)鑿巖設(shè)備和工具、炸藥性能和掘進(jìn)具體條件等，加以綜合分析，必要時可進(jìn)行對比試驗，合理選定炮孔直徑。大斷面井巷（>6m2）可采用38～45mm的藥卷；小斷面（<4m2）且?guī)r石堅硬時，應(yīng)使用高威力炸藥和小直徑藥卷（25～32mm）爆破。通常的炮孔直徑比裝入的藥卷直徑大5～10mm。采用壓氣裝藥時炮孔體積可獲得充分利用。

2/5/202318第八章地下礦爆破（2）炮孔深度炮孔深度是指孔底到工作面的垂直距離。從鑿巖爆破綜合工作的角度說，炮孔深度在各爆破參數(shù)中居重要位置。因為，它不僅影響每一個掘進(jìn)循環(huán)中各工序的工作量、完成的時間掘進(jìn)速度，而且影響爆破效果和材料消耗。炮孔直徑還是決定每班掘進(jìn)循環(huán)次數(shù)的主要因素。為了實現(xiàn)快速掘進(jìn)，在提高機(jī)械化程度、改進(jìn)掘進(jìn)技術(shù)和改善工作組織的前提下，應(yīng)力求加大孔深和增多每班循環(huán)次數(shù)。2/5/202319第八章地下礦爆破根據(jù)我國快速掘進(jìn)的經(jīng)驗，采用深孔多循環(huán)，能使工時得以充分利用，增加鑿巖和裝巖的時間，減少裝藥、爆破、通鳳和準(zhǔn)備時間。但是在巷道斷面小的情況下，隨著孔深的增加爆破的夾制作用增大，不利于獲取良好爆破效果。目前，在我國所具備的掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備條件下，孔深以1.5～2.5m用得最多。隨著新型、高效鑿巖機(jī)和先進(jìn)的裝運設(shè)備的應(yīng)用，以及爆破器材質(zhì)量提高，在中等斷面以上的巷道掘進(jìn)中使用鑿巖臺車時，將孔深增至3～3.5m左右，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是合理的。2/5/202320第八章地下礦爆破（3）單位炸藥消耗量在井巷掘進(jìn)爆破過程中，單位炸藥消耗量q是一個重要爆破參數(shù)。它的大小直接影響爆破效果，對鑿巖和裝巖工作量、炮孔利用率、巷道輪廓的平整性和圍巖的穩(wěn)定性等也都有較大的影響。q偏小時，可能使巷道斷面達(dá)不到設(shè)計要求，q值偏大時，不僅造成爆破器材浪費，而且還會崩壞巷道周壁以外的原巖，降低圍巖穩(wěn)定性，甚至損壞支架和設(shè)備等。2/5/202321第八章地下礦爆破合理的q值取決于巖石性質(zhì)、巷道斷面、炮孔直徑和深度等因素。由于影響因素多，迄今還不能對q值進(jìn)行精確計算。在實際工作中，選定q值可按國家定額標(biāo)準(zhǔn)或用經(jīng)驗公式計算確定。①參照國家頒發(fā)的《礦山井巷工程預(yù)算定額》選?。▍⒁姳?-7），并參照條件相類似的實際指標(biāo)加以修正。2/5/202322第八章地下礦爆破表8-7平巷掘進(jìn)的炸藥單位消耗額，kg/m3掘進(jìn)斷面m2

巖石堅固系數(shù)，f

2～34～68～1012～1415～20

<66～88～1010～1212～1515～20>20

1.051.502.152.642.930.891.281.892.332.590.781.121.692.042.320.721.011.511.902.100.660.921.361.781.970.640.901.311.671.850.600.861.261.621.80

2/5/202323第八章地下礦爆破②按經(jīng)驗公式計算。修正的普氏公式具有如下的簡單形式:

式中k0——考慮炸藥爆力的校正系數(shù)，k0=525/P，P為所用炸藥的爆力，ml。f——巖石堅固性系數(shù)；S——掘進(jìn)斷面面積

2/5/202324第八章地下礦爆破確定出單位炸藥消耗量后，根據(jù)預(yù)定的每一掘進(jìn)循環(huán)爆破的巖石體積，按下式計算出的每一循環(huán)所需的總裝藥量Q。

式中V——每一循環(huán)預(yù)定爆破巖石體積，m3；S——巷道掘進(jìn)斷面，m2；L——工作面炮孔的平均深度，m；η——炮眼利用率（0.8～0.95）。2/5/202325第八章地下礦爆破（4）炮孔數(shù)目炮孔數(shù)目的多少，直接影響鑿巖工作量和爆破效果?？讛?shù)過少，大塊增多，巷道周壁不平整，甚至出現(xiàn)爆不開的情形。孔數(shù)過多，將使鑿巖工作量增加。確定炮孔數(shù)目的基本原則是在保證爆破效果前提下，盡可能地減少炮孔數(shù)目。通常，按下式來估算炮孔數(shù)目。式中沒有考慮炸藥性能、藥卷直徑和炮孔深度等因素對炮眼數(shù)目的影響。

2/5/202326第八章地下礦爆破（5）孔距在巖石性質(zhì)和井巷斷面尺寸已定的條件下，并選定炮孔的直徑、深度、炸藥單位消耗量、每排炮炮孔個數(shù)及裝藥量之后，為了均勻布置輔助孔，應(yīng)在炮孔個數(shù)、孔距和裝藥系數(shù)等幾方面作出調(diào)整，以便得出合理的炮孔個數(shù)、孔距和總裝藥量來。在實際生產(chǎn)中，根據(jù)經(jīng)驗確定孔距。2/5/202327第八章地下礦爆破輔助孔孔距為400～600mm；周邊孔之間一般取600～700mm，周邊孔口距巷道輪廓線應(yīng)保持在100～150mm范圍內(nèi)，而且頂、底及幫孔要向外(向上、向下及向側(cè)面)傾斜5°左右，并使孔底落在輪廓線外約100mm處。對較軟的巖石，周邊孔孔口距輪廓線可達(dá)200～300mm。這些數(shù)據(jù)并非一成不變，都要視具體條件作合理的調(diào)整。2/5/202328第八章地下礦爆破（6）填塞長度填塞的目的是為了提高炸藥爆炸能量利用率。從而提高井巷掘進(jìn)爆破效率。為此，除應(yīng)選用合適的填塞材料外，需要一個合理的填塞長度。井巷掘進(jìn)爆破用的填塞物為1：3配比的粘土與砂子混合物（稱為炮泥）。合理的填塞長度應(yīng)與裝藥長度或炮眼直徑成一定比例關(guān)系。生產(chǎn)中常取填塞長度相當(dāng)于0.35～0.50倍的裝藥長度。2/5/202329第八章地下礦爆破（7）毫秒爆破時間間隔在井巷掘進(jìn)爆破工作中，確定適宜的毫秒爆破時間間隔，是推廣應(yīng)用毫秒爆破技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。通過高速攝影所觀察到的結(jié)果表明，輔助孔相對于掏槽孔、輔助孔之間、周邊孔相對于輔助孔，它們的毫秒爆破間隔時間應(yīng)取50～100ms為宜（眼深1.2～5.0m，軟到中硬巖石），掏槽孔各段之間的毫秒爆破間隔時間應(yīng)取50ms。對于堅硬巖石，毫秒爆破間隔時間還可取小于上述值。實踐證明，采用上述毫秒爆破時間間隔數(shù)據(jù)，無論是在豎井或是在平巷掘進(jìn)爆破中，都取得了良好的爆破效果。2/5/202330第八章地下礦爆破地下采場爆破方法分類

與井巷掘進(jìn)爆破比較，地下采場爆破的特點是，具有兩個以上的自由面，炮孔數(shù)量多，崩礦面積和爆破量較大，一次爆破用藥量大，炸藥單耗低，爆破方案的選擇和起爆網(wǎng)路的設(shè)計比較復(fù)雜，所以爆破時的組織工作顯得更為重要。地下采場爆破的要求是爆破作業(yè)安全，每米炮孔崩礦量大，大塊少（二次爆破量?。?，粉礦少，礦石貧化和損失小，材料消耗量低。礦石貧化指開采過程中由于礦體上下盤圍巖或夾石的混入等綜合因素的影響，使采出礦石品位降低，叫做貧化。

2/5/202331第八章地下礦爆破根據(jù)鑿巖機(jī)具和釬具的不同，所得炮孔一般分為淺孔、中深孔和深孔三種，一般孔深小于3—5m、孔徑為30—46mm的稱為淺孔，孔深5-15m、孔徑為50-70mm的稱為中深孔，孔深大于15m、孔徑大于90mm的稱為深孔。而地下采場爆破按不同的炮孔可分為淺孔、中深孔、深孔等爆破方法，近年來，隨著大直徑深孔鉆機(jī)應(yīng)用于地下，從而發(fā)展了大直徑深孔爆破法。2/5/202332第八章地下礦爆破地下采場淺孔爆破（1）炮孔排列和爆破參數(shù)①炮孔排列：淺孔爆破按炮孔方向不同，可分為上向炮孔和水平炮孔兩種，礦石比較穩(wěn)固時，采用上向炮孔，如圖8-18所示。礦石穩(wěn)固性較差時，一般采用水平炮孔（圖8-19）。工作面可以是水平單層，也可以是梯段形，梯段長3～5m，高度1.5～3.0m。炮孔排列形式一般有平行排列或交錯排列，既按炮眼在工作面的排列形式為正方形、矩形排列及三角形排列，如圖8-20所示。三角形排列時，由于炸藥的分布較均勻，一般破碎程度較好，不需要二次破碎，故采用較多。四方形炮孔排列一般用于礦石比較堅固、礦石與圍巖不易分離以及采幅較寬的礦體。2/5/202333第八章地下礦爆破圖8-18上向炮孔崩礦圖8-19水平炮孔

2/5/202334第八章地下礦爆破圖8-20炮孔排列方式(a)-正方形；(b)-矩形；(c)三角形

2/5/202335第八章地下礦爆破②爆破參數(shù)

A.炮孔直徑和深度。采場崩礦的炮孔直徑及其相應(yīng)的藥徑對回采工作有重要影響。我國礦山淺孔崩礦廣泛采用藥卷直徑為32mm，其相應(yīng)的炮眼直徑為38～42mm。我國一些金屬礦山開采薄礦脈、稀有金屬礦脈或貴重金屬礦脈時，使用30～40mm的小直徑炮孔（相應(yīng)的藥卷直徑為25～28mm）爆破。這種爆破不僅在控制采幅、降低貧化損失等方面取得了比較顯著的效果，而且還可以使鑿巖生產(chǎn)率和礦石回收率有所提高。2/5/202336第八章地下礦爆破炮孔深度系指炮孔底到工作面的垂直距離；而炮孔長度是指沿炮孔方向的實際深度。炮孔深度選擇同礦體和圍巖的性質(zhì)、礦體厚度及其規(guī)則性等因素有關(guān)。它不僅決定著采場每次循環(huán)的進(jìn)尺、采高和回采強(qiáng)度，而且影響爆破效果和材料消耗，井下采場崩礦常用的孔深為1.5～2.5m，有時達(dá)3～4m。當(dāng)?shù)V體厚度小且不規(guī)則、礦巖不穩(wěn)固時，應(yīng)盡量選取較小值以便控制采幅，降低礦石的損失和貧化。2/5/202337第八章地下礦爆破B.最小抵抗線和炮孔間距。這兩個參數(shù)分別以W和a表示，其值可按下面經(jīng)驗公式計算W=（25～30）d或W=（0.35～0.6）La=（1～1.5）W式中d——炮孔直徑,m；L——炮孔深度,m；公式中的系數(shù),在礦石堅硬的情況下取較小值。2/5/202338第八章地下礦爆破C.單位炸藥消耗量。井下采場淺孔崩礦的炸藥單耗與礦石性質(zhì)、炸藥性能、孔徑、孔深以及采幅寬度等因素有求。一般采幅愈窄，孔深愈大，堅硬致密的礦石對爆破