井巷掘进爆破含工作面和炮孔布置(严选材料)
第9章井巷掘进爆破
9.1 平巷掘进爆破
平巷掘进爆破的特点是只有一个自由面，同时炮孔深度受到限制，一般只有1.5m-3.0m。
9.1.1 工作面和炮孔布置
平巷掘进中的炮孔，按其位置和作用的不同，分为掏槽孔、辅助孔（崩落孔）和周边孔。周边孔又可分为顶孔、底孔和帮孔（图9-1）。
平巷掘进爆破时，由于只有一个自由面，四周岩石夹制力很大，爆破条件困难，因此，掏槽孔的布置极为重要。掏槽孔的作用就是在工作面上首先造成一个槽腔作为第二个自由面，为其他炮孔爆破创造有利条件。辅助孔的作用是扩大和延伸掏槽的范围。周边孔的作用是控制平巷断面规格形状。为了提高其他炮孔的爆破效果，掏槽空应比其他炮孔加深0.15-0.25m。
9.1.1.1 掏槽孔的形式
根据巷道断面、岩石性质和地质构造等条件，掏槽孔的排列形式种类繁多，归纳起来有倾斜孔掏槽、平行空孔直线掏槽和混合式掏槽三种。
A 倾斜孔掏槽
倾斜孔掏槽的特点是掏槽孔和工作面斜交。通常分为单向单向掏槽、锥形掏槽和楔形掏槽。
（1）单向掏槽。掏槽孔排列成一行，并朝一个方向倾斜。适用
于软岩（钾盐、石膏等）或具有层理、节理、裂隙或软夹层的岩石中。可根据自然弱面存在的情况分别采用顶部掏槽、底部掏槽或侧向掏槽，掏槽孔倾斜角度依据岩石可爆性不同，取50°-70°。与此相邻的第二排孔也要作适当的倾斜，如图9-2所示。
（2）锥形掏槽。各掏槽孔以同等角度向工作面中心轴线倾斜，孔底趋于集中，但互相不贯通，爆破后形成锥形槽（见图9-3）。掏槽孔有关参数视岩石性质而定，施工中可参考表9-1选取。表中参数使用于孔深在2m以内的浅孔爆破。
表9-1 锥形掏槽主要参数
相邻炮孔间隔/m
岩石坚固性系数f 炮孔倾角/(°）
孔口间隔孔底间隔2-6 75-70 1.00-0.9 0.4
6-8 70-68 0.9-0.85 0.3
8-10 68-65 0.85-0.8 0.2
10-13 65-63 0.8-0.7 0.2
13-16 63-60 0.7-0.6 0.15
16-18 60-58 0.6-0.5 0.1
18-20 58-55 0.5-0.4 0.1
（3）楔形掏槽。楔形掏槽通常由两排或两排以上的相对称的倾斜炮孔组成，爆破后形成楔形槽。前者称为单楔形掏槽（简称楔形掏槽），后者称为双楔形（多楔形）掏槽。楔形掏槽又有垂直楔形掏槽和水平楔形掏槽之分（见图9-4）。
楔形掏槽中，每对掏槽眼间距为0.2-0.6m，孔底间距为0.1-0.2m。掏槽孔与工作面夹角为55°-75°。当岩石在中硬以上，断面大于4㎡时，可采用表9-2所列的参数。当岩石更为坚硬时，宜采用双楔形
掏槽。
平行空孔直线掏槽与楔形掏槽（倾斜掏槽）的爆破效果比较如表9-4所示。该表数据是在断面为2.4x2.1m，长度为600m的不同岩层掘进时监测的。
参数直孔掏
槽
楔形掏
槽
直孔与楔形掏槽
比较/%
备注
掘进断面/㎡ 1.91 2.21 -15.7
最大炮孔深度/m 1.5 1.5 0
循环炮孔数/个34 24 33.3 两个直孔
掘进孔数/个22 14 41.6 不含周边孔
循环装药量/kg 14-16 8-10 23.5 总装药量
掘进药量/kg 10 4.2 58 不含周边孔掏槽/掘进面积/% 37.9 44 -16
钻孔方便和准确性高低-
炮孔利用率/% 75 60 20
单位炸药消耗量 kg/m3 2.12 1.76 16.98
单位体积炮孔长度 m/m38.99 7.93 11.8
破碎程度均匀不均匀-
由表9-4可以看出，楔形掏槽的优点是：（1）所需炮孔数目少；（2）炸药单耗低；（3）爆破单位体积所需的炮孔长度小。（4）钻孔方便，准确性高。而楔形掏槽的缺点正是直孔掏槽的优点。
直孔掏槽在单位炸药消耗量和爆破单位体积岩石所需的炮孔长度方面都比楔形掏槽高，其主要原因是直孔掏槽槽腔的炸药单耗和炮孔数目明显偏高。因此，直孔掏槽的爆破效率在小断面掘进工作面要比楔形掏槽低，但在中等和大断面的掘进工作面，由于槽腔体积所占掘进面积的比例小，爆破效率明显提高。
C 混合式掏槽
混合式掏槽是指两种以上的掏槽方式混合使用，在遇到岩石特别
坚硬或巷道断面较大时，可以采用桶形与锥形混合掏槽。
9.1.1.2 辅助孔（崩落孔）和周边孔布置原则
辅助孔（崩落孔）和周边孔有如下布置原则：
（1）布孔均匀，既要充分利用炸药能量。又要保证岩石按设计轮廓线崩落。其间距根据岩石性质而定，一般辅助孔取0.4-0.8m，周边孔取0.5-1.0m，周边孔距巷道轮廓线取0.1-0.2m。
（2）底孔布置较为困难，有积水时易产生盲炮，因此：1）底孔间距一般为0.4-0.7m。抛渣爆破时，底孔采用较小间距。2）底孔孔口应比巷道底板高出0.1-0.2m，但其孔底应低于底板0.1-0.2m。抛渣爆破时，，应将炮孔深度加深0.2m左右。3）底孔装药量介于掏槽孔和辅助孔之间，装药高度为孔深的0.5-0.7倍，抛渣爆破时，每孔增加1-2个药卷。
工作面的炮孔布置如图9-9所示，巷道断面为3x3m，图中数字为起爆顺序。
9.1.2 爆破参数确定
9.1.2.1 炮孔直径
炮孔直径的大小直接影响钻孔速度、工作面炮孔数目、单位炸药消耗量、爆落岩石块度以及巷道轮廓的平整性。炮孔直径增加，意味着药卷直径也增加，有利于爆炸稳定性的提高，爆速增大。但是，炮孔直径过大，不仅钻速降低，而且因炮孔数目减少而影响药量均匀分布，使岩石破碎质量变差。目前国内平巷掘进多采用手持式凿岩机和气腿
式凿岩机钻孔，孔径有两种类型：普通型和小直径型（小直径炮孔和小直径药卷），其规格列于表9-5。
类型孔径药径
普通型40-42 32-35
小直径型34-35 27
小直径与普通孔径相比，因凿岩面积减少，钻速显著提高。例如，直径42mm的钻头，钻凿面积为1385mm2，而直径32mm的钻头钻凿面积只有804mm2，后者较前者减少了42%。因此，在相同条件下，小钻头钻速比大钻头钻速高。研究表明，钻头每减少1.0mm，单位钻速可提高3%-4%。
采用重型凿岩机和凿岩台车钻孔时，炮孔直径为45-55mm，可采用40-45mm直径的药卷进行深孔掘进爆破。
9.1.2.2 炮孔深度
炮孔深度简称孔深，是指孔底到工作面的垂直距离。
孔深的大小，不仅影响着掘进工序的工作量和完成各工序的时间，而且影响爆破效果和掘进速度。它是决定每班掘进循环次数的主要因素。为了实现快速掘进，在提高机械化程度，改善循环技术和改进工作组织的前提下，应力求加大孔深并增加掘进循环次数。在目前我国多采用手持式和气腿式凿岩机的条件下，采用普通型孔径（40-42mm）时，其孔深可按表9-6选取，若采用小直径（34-35mm）时，以浅孔为宜。试验表明，孔深为1.5m时，炮孔利用率达90%以上；孔深为1.8m时，炮孔利用率仅为80%左右。