第七鉆眼爆破在井巷掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)中是一個先行和主要的工序其他后續(xù)工序都要圍繞它來安排爆破的質(zhì)量和效果都將影響后續(xù)工序睜效率和質(zhì)量掘進(jìn)爆破的主要任務(wù)是保證在安全條件下，高速度、高質(zhì)量地將巖石按規(guī)定斷面爆破下來，并且盡可能不損壞井筒或巷道圍巖。爆破后的巖石塊度和形成的爆堆，應(yīng)有利于裝載機(jī)械發(fā)揮效率。為此，需在工作面上合理布置一定數(shù)量的炮眼和確定炸藥用量，采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)和起爆順序等。若炮眼布置和各爆破參數(shù)選擇合適，將有效地達(dá)到爆破任務(wù)所規(guī)定的要求。以巷道為例，按用途不同，將工作面的炮眼分為三種(見圖7—1)：(1)掏槽眼。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。(2)崩落眼。是破碎巖石的主要炮眼。崩落眼利用掏槽眼和輔助眼爆破后創(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。，(3)周邊眼?？刂票坪蟮南锏罃嗝嫘螤睢⒋笮『洼喞?，使之符合設(shè)計(jì)要求。巷道中的周邊眼按其所在位置分為頂眼、幫眼和底眼。第一節(jié)掏槽爆破在隧硐和井巷的開挖過程中在掘進(jìn)工作面上總是首先鉆少量炮眼裝藥起爆后形成一個適當(dāng)?shù)目涨蛔鳛樾碌呐R空面使周圍其余部分的巖石都順序向這個空腔方向崩落以獲得較好的爆破效果這個空腔通常稱為掏槽掏槽眼爆破時是處于一個自由面的條件下破碎巖石的條件非常困難而掏槽的好壞又直接影響了其他炮眼的爆破效果它是隧硐和井巷爆破掘進(jìn)的關(guān)鍵因此必須合理選擇掏槽形式和裝藥量使巖石完全破碎形成槽腔和達(dá)到較高的槽眼利用率。掏槽爆破炮眼布置有許多不同的形式，歸納起來可分為兩大類：斜眼掏槽和直眼掏槽。一、斜眼掏槽其特點(diǎn)是掏槽眼與自由面(掘進(jìn)工作面)傾斜成一定角度。斜眼掏槽有多種形式，各種掏槽形式的選擇主要取決于圍巖地質(zhì)條件和掘進(jìn)面大小常用的主要有以下幾種形式(一)單向掏槽由數(shù)個炮眼向同一方向傾斜組成。適用于中硬(?<4)以下具有層、節(jié)理或軟夾層的巖層中可根據(jù)自然弱面賦存條件分別采用頂部底部和側(cè)部掏槽(見圖7—2)。掏槽眼的角度可根據(jù)巖石的可爆性，取45?！?5。，間距約在30～60cm范圍內(nèi)掏槽眼應(yīng)盡量同時起爆效果更好(二)錐形掏槽由數(shù)個共同向中心傾斜的炮眼組成(見圖7—3)。爆破后槽腔呈角錐形。錐形掏槽適用于?>8的堅(jiān)韌巖石，其掏槽效果較好，但鉆眼困難，主要適用于井筒掘進(jìn)，其他巷道很少采用。(三)楔形掏槽楔形掏槽由數(shù)對(一般為2～4對)對稱的相向傾斜的炮眼組成，爆破后形成楔形的槽腔(見圖7—4)適用于各種巖層特別是中硬以上的穩(wěn)定巖層這種掏槽方法爆力比較集中爆破效果較好槽腔體積較大。掏槽炮眼底部兩眼相距0．2～03m炮眼與工作面相交角度通常為60～75水平楔形打眼比較困難，除非是在巖層的層節(jié)理比較發(fā)育時才使用。巖石特別堅(jiān)硬，難爆或眼深超過2m時，可增加2～3對初始掏槽眼(見圖7—4f)，形成雙楔形。(四)扇形掏槽扇形掏槽各槽眼的角度和深度不同，主要適用于煤層、半煤巖或有軟夾層的巖石中(見圖7—5)。此種掏槽需要多段延期雷管順序起爆各掏槽眼，逐漸加深槽腔。斜眼掏槽的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)適用于各種巖層并能獲得較好的

掏槽效果：(2)所需掏槽眼數(shù)目較少，單位耗藥量小于直眼掏槽；(3)槽眼位置和傾角的精確度對掏槽效果的影響較小。斜眼掏槽具有以下缺點(diǎn)：(1)鉆眼方向難以掌握，要求鉆眼工具有熟練的技術(shù)水平；(2)炮眼深度受巷道斷面的限制，尤其在小斷面巷道中更為突出；(3)全斷面巷道爆破下巖石的拋擲距離較大，爆堆分散，容易損壞設(shè)備和支護(hù)，尤其是掏槽眼角度不對稱時。二、直眼掏槽直眼掏槽的特點(diǎn)是所有炮眼都垂直于工作面且相互平行，距離較近。其中有一個或幾個不裝藥的空眼。空眼的作用是給裝藥眼創(chuàng)造自由面和作為破碎巖石的膨脹空間。直眼掏槽常用以下幾種形式：(一)縫隙掏槽或龜裂掏槽掏槽眼布置在一條直線上且相互平行，隔眼裝藥，各眼同時起爆，如圖7—6所示。爆破后，在整個炮眼深度范圍內(nèi)形成一條稍大于炮眼直徑的條形槽口，為輔助眼創(chuàng)造臨空面。適用于中硬以上或堅(jiān)硬巖石和小斷面巷道。炮眼間距視巖層性質(zhì)，一般取(1～2)d(d為空眼直徑)，裝藥長度一般不小于炮眼深度的90％。在大多數(shù)情況下，裝藥眼與空眼的直徑相同。(二)角柱狀掏槽掏槽眼按各種幾何形狀布置，使形成的槽腔呈角柱體或圓柱體，所以又稱為桶狀掏槽，如圖7—7所示。裝藥眼和空眼數(shù)目及其相互位置與間距是根據(jù)巖石性質(zhì)和巷道斷面來確定的?？昭壑睆娇梢圆捎玫扔诨虼笥谘b藥眼的直徑。大直徑空眼可以形成較大的人工自由面和膨脹空間，眼的間距可以擴(kuò)大。(三)螺旋掏槽所有裝藥眼圍繞中心空眼呈螺旋狀布置(見圖7—8)，并從距空眼最近的炮眼開始順序起爆，使槽腔逐步擴(kuò)大。此種掏槽方法在實(shí)踐中取得了較好的效果。其優(yōu)點(diǎn)是可以用較少的炮眼和炸藥獲得較大體積的槽腔各后續(xù)起爆的裝藥眼易于將碎石從腔內(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)用空眼距各裝藥眼的距離可依次取空眼直徑的1～1．8倍、2～3倍、3～4．5倍、4～4．5倍等。當(dāng)遇到特別難爆的巖石時，可以增加1～2個空眼。為使槽腔內(nèi)巖石拋出，有時將空眼加深300～400mm，在底部裝入適量炸藥并使之最后起爆這樣可以將槽腔內(nèi)的碎石拋出裝藥眼的藥量約為炮眼深度的90％左右。(四)雙螺旋掏槽當(dāng)需要提高掘進(jìn)速度時，可采用圖7—9所示的掏槽方式，即科羅曼特掏槽。裝藥眼圍繞中心大空眼沿相對的兩條螺旋線布置其原理與螺旋掏槽相同中心空眼一般采用大直徑鉆孔，或采用兩個相互貫通的小直徑空眼(形成“8”字形空眼)。為了，保證打眼規(guī)格常采用布眼樣板來確定眼位此種掏槽適用于巖石堅(jiān)硬密實(shí)無裂縫和層節(jié)理起爆順序如圖7—9所示。實(shí)驗(yàn)表明直眼掏槽的跟距(包括裝藥眼到空眼間距和裝藥眼之間的距離)對掏槽效果影響很大。眼距是影響掏槽效果最敏感的參數(shù)，與最優(yōu)眼距稍有偏離可能就會出現(xiàn)掏槽失敗眼距過大爆破后巖石僅產(chǎn)生塑性變形而出現(xiàn)“沖炮”現(xiàn)象。眼距過小，會將鄰近炮眼內(nèi)的炸藥“擠死”，使之拒爆，或使巖石“再生圖7一10所示為花崗巖爆破時空眼直徑與眼距所表示的爆破效果。必須指出，圍巖情況不同，裝藥眼與空眼之間的距離也不同。裝藥眼直徑與空眼直徑均為35～40mlTl時裝藥炮眼距空眼為：軟的石灰?guī)r、砂巖等，取150～170mm硬的石灰?guī)r砂巖等取125～150mm；軟的花崗巖、火成巖，取110～140mm；硬的花崗巖、火成巖，取80～110mm；硬的石英巖等，取90～120mm。布置平行直眼掏槽炮眼時，除考慮裝藥眼與空眼的間距外，還應(yīng)注意起爆次序和裝藥量。掏槽眼的起爆次序是距空眼最近的炮眼最先起爆一段起爆眼數(shù)視掏槽方式及空眼直徑和個數(shù)而定，同時受現(xiàn)有雷管總段數(shù)的限制，一般先起爆1～4個炮眼。后續(xù)掏槽眼同樣按上述原則確定其起爆次序及同一段起爆炮眼個數(shù)。段間隔時差為50～100ms，掏槽效果比較好。直眼掏槽的裝藥量應(yīng)當(dāng)保證掏槽范圍內(nèi)的巖石充分破碎并有足夠的能量將破碎后的巖石盡可能地拋擲到槽腔以外實(shí)際設(shè)計(jì)與施工中裝藥量和堵塞往往把炮眼基本填滿施工中，煤礦井下爆破炮孔的深度一般不得小于0．65m；在煤層內(nèi)爆破堵塞長度至少應(yīng)為炮孔深度的l／2在巖層內(nèi)爆破炮孔深度在09m以下時裝藥長度不得超過炮孔深度的l／2；炮孔深度在0．9m以上時，裝藥長度不得超過炮孔深度的2／3。掏槽眼裝藥量應(yīng)結(jié)合眼間距與空眼直徑來考慮蘭格福斯提出的掏槽裝藥集中度計(jì)算公式如下：式中——直眼掏槽炮眼裝藥集中度，kg／m；——裝藥炮眼距空眼的間距，mm；——空眼直徑，mm。該式的缺點(diǎn)是未考慮不同類型巖石與炸藥的性質(zhì)，故不能適用于所有條件。在中硬巖及硬巖中，使用硝銨類炸藥進(jìn)行掏槽爆破時，據(jù)統(tǒng)計(jì)炸藥單耗為1．4～2．0kg／m3。直眼掏槽是以空眼作為自由面，并作為破碎巖石的膨脹空間的，因此，空眼直徑大小、數(shù)量和位置對掏槽效果起著重要作用。直眼掏槽的優(yōu)點(diǎn)是：(1)炮眼垂直于工作面布置，方式簡單，易于掌握和實(shí)現(xiàn)多臺鉆機(jī)同時作業(yè)和鉆眼機(jī)械化；(2)炮眼深度不受巷道斷面限制，可以實(shí)現(xiàn)中深孔爆破；當(dāng)炮眼深度改變時，掏槽布置可不變，只需調(diào)整裝藥量即可；(3)有較高的炮眼利用率；(4)全斷面巷道爆破，巖石的拋擲距離較近，爆堆集中，不易崩壞井筒或巷道內(nèi)的設(shè)備和支架。直眼掏槽的缺點(diǎn)是：(1)需要較多的炮眼數(shù)目和較多的炸藥；(2)炮眼間距和平行度的誤差對掏槽效果影響較大，必須具備熟練的鉆眼操作技術(shù)。在地下工程的爆破施工過程中選擇在某一施工條件下合理的掏槽形式應(yīng)考慮以下幾方面的因素地質(zhì)條件的適應(yīng)性施工技術(shù)的可行性爆破效果的可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性等，以獲得良好的掏槽效果。根據(jù)以上幾方面的條件將上述兩大類掏槽的適用條件加以對比列于表7—1中表7—1直眼掏槽和斜眼掏槽的適用條件序號選用條件直眼掏槽斜眼掏槽1234567開挖斷面大小地質(zhì)條件炮眼深度對鉆眼要求爆破材料消耗施工條件爆破效果大小斷面均可以，小斷面更優(yōu)韌性巖層不適用不受斷面大小限制，可以較大鉆眼精度影響大炸藥、雷管用量較多鉆眼互相干擾小爆堆較集中大斷面較適用各種地質(zhì)條件均適用受斷面大小限制，不宜太深相對來說可稍差些相對較少鉆機(jī)干擾大拋碴遠(yuǎn)．易損壞設(shè)備第二節(jié)井巷掘進(jìn)爆破施工技術(shù)一、爆破參數(shù)的確定井巷掘進(jìn)爆破的效果和質(zhì)量在很大程度上決定于鉆眼爆破參數(shù)的選擇除掏槽方式及其參數(shù)外，主要的鉆眼爆破參數(shù)還有：單位炸藥消耗量、炮眼深度、炮眼直徑、裝藥直徑、炮眼數(shù)目等。合理地選擇這些爆破參數(shù)時，不僅要考慮掘進(jìn)的條件(巖石地質(zhì)和井巷斷面條件等)，而且還要考慮到這些參數(shù)間的相互關(guān)系及其對爆破效果和質(zhì)量的影響(如炮眼利用率、巖石破碎塊度、爆堆形狀和尺寸等)。(一)單位炸藥消耗量爆破每立方米原巖所消耗的炸藥量稱為單位炸藥消耗量，通常以口表示。單位炸藥消耗量不僅影響巖石破碎塊度巖塊飛散距離和爆堆形狀而且影響炮眼利用率井巷輪廓質(zhì)量及圍巖的穩(wěn)定性等。因此，合理確定單位炸藥消耗量具有十分重要的意義。合理確定單位炸藥消耗量決定于多種因素，其中主要包括：炸藥性質(zhì)(密度、爆力、猛度、可塑性)、巖石性質(zhì)、井巷斷面、裝藥直徑和炮眼直徑、炮眼深度等。因此，要精確計(jì)算單位炸藥消耗量g是很困難的。在實(shí)際施工中，選定q值可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或參考國家定額標(biāo)準(zhǔn)來確定，但所得出的(『值還需在實(shí)踐中作些調(diào)整。修正的普氏公式，該公式具有下列簡單的形式：式中——單位炸藥消耗量，kg／m3；——巖石堅(jiān)固性系數(shù)，或稱普氏系數(shù)；——井巷斷面，m2；——考慮炸藥爆力的校正系數(shù)，為爆力(mL)。另外，還有一種常用的經(jīng)驗(yàn)公式如下：式中k——常數(shù)對平巷取忌=025～035——斷面影響系數(shù)，(S為井巷掘進(jìn)斷面m2)——藥卷直徑影響系數(shù)(d為藥卷直徑，cm)；——炸藥爆力影響系數(shù)，(戶為炸藥爆力，mL)。(2)井巷掘進(jìn)的單位炸藥消耗量定額如表7—2所示。表7—2平巷掘進(jìn)炸藥消耗量定額kg／m3掘進(jìn)斷面積／m巖石單軸抗壓強(qiáng)度／MPa20-3040~6060--100120-140150-2004--66--88～1010～1212--1515--201.050.89O．780.720.660.641.501.281.121.01O．92O．902.151.891.691.511.361.3l2.642.332.041.901.781.672.932.592.322.101.971.85確定了單位炸藥消耗量后根據(jù)每一掘進(jìn)循環(huán)爆破的巖石體積按下式計(jì)算出每循環(huán)所使用的總藥量式中——每循環(huán)爆破巖石體積，m3；——巷道掘進(jìn)斷面，m2；——炮眼深度，m；——炮眼利用率，一般取0．8～0．95。將上式計(jì)算出的總藥量按炮眼數(shù)目和各炮眼所起作用與作用范圍加以分配掏槽眼爆破條件最困難分配較多崩落眼分配較少在周邊眼中底眼分配藥量最多幫眼次之，頂眼最少。(二)炮眼直徑炮眼直徑大小直接影響鉆眼效率全斷面炮眼數(shù)目炸藥的單耗爆破巖石塊度與巖壁平整度炮眼直徑及其相應(yīng)的裝藥直徑增大時可以減少全斷面的炮眼數(shù)目藥包爆炸能量相對集中，爆速和爆轟穩(wěn)定性有所提高。但過大的炮眼直徑將導(dǎo)致鑿巖速度顯著下降并影響巖石破碎質(zhì)量井巷輪廓平整度變差甚至影響圍巖的穩(wěn)定性因此必須根據(jù)井巷斷面大小破碎塊度要求并考慮鑿巖設(shè)備的能力及炸藥性能等加以綜合分析和選擇。在井巷掘進(jìn)中主要考慮斷面大小、炸藥性能(即在選用的直徑下能保證爆轟穩(wěn)定性)和鉆眼速度(全斷面鉆眼工時)來確定炮眼直徑。目前我國多用35～45mm的炮眼直徑。在具體條件下(巖石、井巷斷面、炸藥、眼深、采用的鉆眼設(shè)備等)，存在有最佳炮眼直徑，使掘進(jìn)井巷所需鉆眼爆破和裝巖的總工時為最小。(三)炮眼深度炮眼深度是指孔底到工作面的垂直距離從鉆眼爆破綜合工作的角度說炮眼深度在各爆破參數(shù)中居重要地位因?yàn)樗粌H影響每一個掘進(jìn)循環(huán)中各工序的工作量完成的時間和掘進(jìn)速度而且影響爆破效果和材料消耗炮眼深度還是決定掘進(jìn)循環(huán)次數(shù)的重要因素我國目前實(shí)行有淺眼多循環(huán)和深眼少循環(huán)兩種工藝究竟采用那種工藝要視具體條件而定。以掘進(jìn)每米巷道所需勞動量或工時最小、成本最低的炮眼深度稱為最優(yōu)炮眼深度。通常根據(jù)任務(wù)要求或循環(huán)組織來確定炮眼深度。(1)按任務(wù)要求確定炮眼深度。式中——炮眼深度，m；——巷道全長，m；——規(guī)定完成巷道掘進(jìn)任務(wù)的時間，月；——每月工作日數(shù)；——每日工作班數(shù)；——每班循環(huán)數(shù)；——炮眼利用率。(2)按循環(huán)組織確定炮眼深度。在一個掘進(jìn)循環(huán)中包括的工序有打眼裝藥連線放炮通風(fēng)裝巖鋪軌和支護(hù)等其中打眼和裝巖可以有部分平行作業(yè)時間鋪軌和支護(hù)在某些條件下也可與某些工序平行進(jìn)行。所以，可以根據(jù)完成一個循環(huán)的時間來計(jì)算炮眼深度。鉆眼所需時間式中——鉆眼所需時間，h；——同時工作的鑿巖機(jī)臺數(shù)；——鑿巖機(jī)的鉆眼速度，m／h。——炮眼深度，m；——炮眼數(shù)。裝巖所需時間式中——裝巖機(jī)生產(chǎn)率，m3／11；——裝巖機(jī)時間利用率；——巖石松散系數(shù)，一般取ф=1．1～1．8；——掘進(jìn)斷面面積，m2?？紤]鉆眼與裝巖的平行作業(yè)過程，則鉆眼與裝巖時間為式中Kp——鉆眼與裝巖平行作業(yè)時間系數(shù)，Kp≤1。假設(shè)其他工序的作業(yè)時間總和為t，每循環(huán)的時間為T，則將式(7—9)代入式(7—8)可得目前，在我國所具備的掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備條件下，井巷掘進(jìn)常用炮眼深度在1．5～2．5m，隨著新型、高效鑿巖機(jī)和先進(jìn)的裝運(yùn)設(shè)備的應(yīng)用，以及爆破器材質(zhì)量的提高，炮眼深度應(yīng)向深眼發(fā)展。(四)炮眼數(shù)目炮眼數(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，井巷輪廓不平整甚至出現(xiàn)爆不開的情形；孔數(shù)過多，將使鑿巖工作量增加。炮眼數(shù)目的選定主要同井巷斷面、巖石性質(zhì)及炸藥性能等因素有關(guān)。確定炮眼數(shù)目的基本原則是在保證爆破效果的前提下，盡可能地減少炮孔數(shù)目。通常可以按下式估算：式中——炮眼數(shù)目，個；——巖石堅(jiān)固性系數(shù)；——井巷掘進(jìn)斷面，m2。該式?jīng)]有考慮炸藥性質(zhì)裝藥直徑炮眼深度等因素對炮眼數(shù)目的影響炮眼數(shù)目也可以根據(jù)每循環(huán)所需炸藥量和每個炮眼裝藥量來計(jì)算：式中——每循環(huán)所需總藥量kg——每個炮眼裝藥量，kg；即每米炮眼裝藥長度按表73取值表7—3裝藥系數(shù)表炮眼名稱巖石單軸抗壓強(qiáng)度／MPa10～21)30～4050～6080100150~200掏槽服崩落跟刪邊眼O．50O．400.55O．450.450.600.500.550.650.55O．60()．7()0.6()O．650．800.70(1.75(1)立井穿過有瓦斯與煤塵爆炸危險(xiǎn)地層時，裝藥長度系數(shù)應(yīng)按《煤礦安全規(guī)程》第255條規(guī)定執(zhí)行。(2)周邊眼之?dāng)?shù)據(jù)不適用于光面爆破。式中——炮眼利用率。所以在該式中，單位炸藥消耗量q與巖石堅(jiān)固性系數(shù)、井巷斷面、炸藥性質(zhì)、炮眼深度等因素有關(guān)。因此，不能從公式中直接判斷出這些因素對炮眼數(shù)目的影響規(guī)律。(五)炮眼利用率炮眼利用率是合理選擇鉆眼爆破參數(shù)的一個重要準(zhǔn)則炮眼利用率區(qū)分為個別炮眼利用率和井巷全斷面炮眼利用率。前者定義為個別炮眼的炮眼利用率=后者定義為井巷全斷面的炮眼利用率=通常所說的炮眼利用率系指井巷全斷面的炮眼利用率。試驗(yàn)表明，單位炸藥消耗量、裝藥直徑、炮眼數(shù)目、裝藥系數(shù)和炮眼深度等參數(shù)對炮眼利用率的大小產(chǎn)生影響。井巷掘進(jìn)的較優(yōu)炮眼利用率為0．85～O．95。二、炮眼布置(一)對炮眼布置的要求除合理選擇掏槽方式和爆破參數(shù)外，為保證安全，提高爆破效率和質(zhì)量，還需合理布置工作面上的炮眼。合理的炮眼布置應(yīng)能保證：(1)有較高的炮眼利用率；(2)先爆炸的炮眼不會破壞后爆炸的炮眼，或影響其內(nèi)裝藥爆轟的穩(wěn)定性；(3)爆破塊度均勻，大塊率少；(4)爆堆集中，飛石距離小，不會損壞支架或其他設(shè)備；(5)爆破后斷面和輪廓符合設(shè)計(jì)要求，壁面平整并能保持井巷圍巖本身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。(二)炮眼布置的方法和原則(1)工作面上各類炮眼布置是“抓兩頭、帶中間”。即首先選擇適當(dāng)?shù)奶筒鄯绞胶吞筒畚恢?，其次是布置好周邊眼，最后根?jù)斷面大小布置崩落眼。(2)掏槽眼的位置會影響巖石的拋擲距離和破碎塊度，通常布置在斷面的中央偏下，并考慮崩落眼的布置較為均勻。(3)周邊眼一般布置在斷面輪廓線上。按光面爆破要求，各炮眼要相互平行，眼底落在同一平面上底眼的最小抵抗線和炮眼間距通常與崩落眼相同為保證爆破后在巷道底板不留“根底”，并為鋪軌創(chuàng)造條件，底眼眼底要超過底板輪廓線。(4)布置好周邊眼和掏槽眼后，再布置崩落眼。崩落眼是以槽腔為自由面而層層布置的均勻地分布在被爆巖體上并根據(jù)斷面大小和形狀調(diào)整好最小抵抗線和鄰近系數(shù)崩落眼最小抵抗線可按式(7—16)計(jì)算：式中——裝藥系數(shù)；——炸藥密度；——炮眼鄰近系數(shù)；——單位耗藥量；——裝藥半徑；——炮眼利用率。同層內(nèi)崩落眼間距為為避免產(chǎn)生大塊，一般鄰近系數(shù)在0．8～1．0之間。平巷的炮眼布置如圖7一11所示。立井工作面炮眼參數(shù)選擇和布置基本上與平巷相同在圓形井筒中最常采用的是圓錐掏槽和筒形掏槽前者的炮眼利用率高但巖石的拋擲高度也高容易損壞井內(nèi)設(shè)備而且對打眼要求較高各炮眼的傾斜角度要相同且對稱后者是應(yīng)用最廣泛的掏槽形式當(dāng)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通常后級深度為前級深度的1．5～1．6倍(見圖7—12)。立井工作面上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(shù)應(yīng)按光面爆破設(shè)計(jì)。周邊眼和掏槽眼之間所需崩落眼圈數(shù)和各圈內(nèi)炮眼的間距根據(jù)崩落眼最小抵抗和鄰近系數(shù)的關(guān)系來調(diào)整。井簡炮眼布置如圖7—13所示。

三、裝藥結(jié)構(gòu)裝藥結(jié)構(gòu)是指炸藥在炮眼內(nèi)的裝填情況。裝藥結(jié)構(gòu)有：連續(xù)裝藥——裝藥在炮眼內(nèi)連續(xù)裝填，沒有間隔；間隔裝藥——裝藥在炮眼內(nèi)分段裝填，裝藥之間有炮泥、木墊或空氣使之隔開。耦合裝藥——裝藥直徑與炮眼直徑相同；不耦合裝藥——裝藥直徑小于炮眼直徑。正向起爆裝藥——起爆雷管在炮眼眼口處，爆轟向眼底傳播；反向起爆裝藥——起爆雷管在炮眼眼底處，爆轟向眼口傳播。另外還有有堵塞裝藥結(jié)構(gòu)和無堵塞裝藥結(jié)構(gòu)各種裝藥結(jié)構(gòu)形式如圖714所示(一)連續(xù)裝藥和間隔裝藥在間隔裝藥中可以采用炮泥間隔木墊間隔和空氣柱間隔三種方式試驗(yàn)表明在較深的炮眼中采用間隔裝藥可以使炸藥在炮眼全長上分布得更均勻，使巖石破碎塊度均勻采用空氣柱間隔裝藥可以增加用于破碎和拋擲巖石的爆炸能量提高炸藥能量的有效利用率，降低炸藥消耗量?？諝庵g隔裝藥的作用原理是：(1)降低了作用于炮眼壁上的沖擊壓力峰值。若沖擊壓力過高，在巖體內(nèi)激起沖擊波產(chǎn)生壓碎區(qū)使炮眼附近巖石過度粉碎就會消耗大量能量影響壓碎區(qū)以外巖石的破碎效果，對于周邊眼，還會造成圍巖破壞。(2)增加了應(yīng)力波作用時間。原因有兩個：其一，由于降低了沖擊壓力，減小或消除了沖擊波作用相應(yīng)地增大了應(yīng)力波能量從而能夠增加應(yīng)力波作用時間其二當(dāng)兩段裝藥間存有空氣柱時裝藥爆炸后首先在空氣柱內(nèi)激起相向傳播的空氣沖擊波并在空氣柱中心發(fā)生碰撞使壓力增高同時產(chǎn)生反射沖擊波于相反方向傳播其后又發(fā)生反射和碰撞炮眼內(nèi)空氣沖擊波往返傳播發(fā)生多次碰撞增加了沖擊壓力及其激起的應(yīng)力波作用時間。圖7—15為在相同試驗(yàn)條件下測得的連續(xù)裝藥和空氣間隔裝藥的應(yīng)力波形。圖中空氣柱間隔裝藥時應(yīng)力峰值減小但作用時間加大又由于間隔裝藥的連續(xù)爆炸從波形上可以看到有兩個峰值壓力。當(dāng)分配到每個炮眼中的裝藥量過分集中到眼底時或炮眼所穿過的巖層為軟硬相間時，可采用間隔裝藥。一般可分為2～3段，若空氣柱較長，不能保證各段炸藥的正常殉爆，要采用導(dǎo)爆索連接起爆。在光面爆破中，若沒有專用的光爆炸藥時，．可以將空氣柱放于裝藥與炮泥之間，可取得良好的爆破效果。(二)耦合裝藥與不耦合裝藥炮眼耦合裝藥爆炸時，眼壁遭受的是爆轟波的直接作用，在巖體內(nèi)一般要激起沖擊波，造成粉碎區(qū)，而消耗了炸藥的大量能量。不耦合裝藥，可以降低對孔壁的沖擊壓力，減少粉碎區(qū)，激起應(yīng)力波在巖體內(nèi)的作用時間加長，這樣就加大了裂隙區(qū)的范圍，炸藥能量利用充分。在光面爆破中，周邊眼多采用不耦合裝藥。炮眼直徑與裝藥直徑之比，稱為不耦合值或不耦合系數(shù)，即在礦山井巷掘進(jìn)中，大多采用粉狀硝銨類炸藥。炮眼直徑一般為40～45mm，藥卷直徑為32～35mm，徑向間隙量平均為4～7mm，最大可達(dá)8～13mm。大量試驗(yàn)結(jié)果表明對于混合炸藥特別是硝銨類混合炸藥在細(xì)長連續(xù)裝藥時如果不耦合系數(shù)選取不當(dāng)就會發(fā)生爆轟中斷在炮眼內(nèi)的裝藥會有一部分不爆炸這種現(xiàn)象稱為間隙效應(yīng)或稱管道效應(yīng)。礦山小直徑炮孑L(特別是增大炮眼深度時)往往產(chǎn)生“殘炮”現(xiàn)象，間隙效應(yīng)則是主要原因之一這樣不僅降低了爆破效果而且當(dāng)在瓦斯礦井內(nèi)進(jìn)行爆破時若炸藥發(fā)生燃燒，將會有引起事故的危險(xiǎn)。關(guān)于炸藥傳爆過程中的這種間隙效應(yīng)的機(jī)理，有著不同的觀點(diǎn)。比較普遍的觀點(diǎn)是，裝藥在一端起爆后，爆轟波開始傳播，與此同時，爆炸反應(yīng)形成的高溫高壓氣體迅速膨脹，使徑向間隙中與其相鄰的空氣受強(qiáng)烈壓縮。這樣，伴隨著爆轟波沿藥柱的傳播，在徑向間隙中便形成一空氣沖擊波。根據(jù)沖擊波質(zhì)量守恒定律和理想氣體的沖擊絕熱方程，可以計(jì)算出空氣沖擊波的傳播速度大于沿藥柱傳播的爆轟波的傳播速度。圖7一16表示藥卷在超前沖擊波壓縮下變形的狀況。設(shè)藥卷直徑為dc炮眼直徑為db，爆轟波自左向右傳播，當(dāng)其前沿沖擊波到達(dá)A點(diǎn)時，徑向間隙中沿藥卷表面?zhèn)鞑サ目諝鉀_擊波陣面超前到達(dá)B點(diǎn)，與爆轟波相比，超前距離為A。在A范圍內(nèi)炸藥已被超前通過的空氣沖擊波所壓縮，藥卷截面變形，形成一錐形壓縮區(qū)，其長度相當(dāng)于A，也可以看成沖擊波長度。在A點(diǎn)處炸藥被壓縮最強(qiáng)烈，最大壓縮深度為6。徑向間隙中空氣沖擊波超前壓縮炸藥減小了藥卷直徑降低_r爆炸化學(xué)反應(yīng)釋放出的能量爆速相應(yīng)減小甚至藥卷直徑被壓縮到小于臨界直徑時將導(dǎo)致爆轟中斷另一方面炸藥受到強(qiáng)烈沖擊壓縮密度將增大當(dāng)其超過極限密度時也將導(dǎo)致爆速下降炸藥密度愈大其臨界直徑也愈大所以炸藥在爆轟波到達(dá)前受到壓縮所引起的對爆轟波傳播過程的綜合影響，是造成不穩(wěn)定傳爆的主要原因。間隙效應(yīng)的產(chǎn)生與炸藥性能、不耦合系數(shù)值和巖石性質(zhì)有關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，2號硝銨炸藥在不耦合系數(shù)為1．12～1．76之間時，傳播長度在600～800mm左右。超過此長度的裝藥易產(chǎn)生拒爆而水膠炸藥就沒有明顯的間隙效應(yīng)所以在實(shí)際爆破中應(yīng)避免和消除間隙效應(yīng)。其方法主要有：采用散裝藥，即不耦合系數(shù)值為1；在連續(xù)裝藥的全長上，每隔一定距離放上一個硬紙板做成的檔圈檔圈外徑和炮眼直徑相同以阻止間隙內(nèi)空氣沖擊波的傳播削弱其強(qiáng)度采用臨界直徑小爆轟性能好的炸藥減小炮眼直徑或增大裝藥直徑，避開產(chǎn)生間隙效應(yīng)的不耦合系數(shù)值范圍。(三)正向起爆裝藥和反向起爆裝藥裝藥采用雷管起爆時雷管所在位置稱為起爆點(diǎn)起爆點(diǎn)通常是一個但當(dāng)裝藥長度較大時，也可以設(shè)置多個起爆點(diǎn)，或沿裝藥全長敷設(shè)導(dǎo)爆索起爆。試驗(yàn)表明反向起爆裝藥優(yōu)于正向起爆裝藥正反向裝藥在巖體內(nèi)激起的應(yīng)力波及傳播情況如圖7—17所示。在深孔爆破中當(dāng)只有一個起爆點(diǎn)時由于起爆點(diǎn)置于炮眼的不同位置雷管被起爆后以雷管為中心的爆炸應(yīng)力波在巖體中傳播在巖體中形成的應(yīng)力場的幾何形狀取決于爆轟波速度D與巖體中應(yīng)力波傳播速度之比值。若形成的應(yīng)力場具有圓錐形狀；若則應(yīng)力場為球形。圖7—17a、6為正向起爆，圖7一17c、d為反向起爆。正向起爆時，在裝藥爆轟未結(jié)束前，由起爆點(diǎn)A產(chǎn)生的應(yīng)力波到達(dá)上部自由面后，產(chǎn)生向巖體內(nèi)部傳播的反射波可能越過A點(diǎn)。此時，反射波產(chǎn)生的裂隙將使炮眼內(nèi)氣體迅速逸出導(dǎo)致炮眼下部巖石受力降低破碎范圍減小也將造成炮眼利用率的降低反向起爆時，爆轟由B點(diǎn)向A點(diǎn)傳播，爆轟產(chǎn)物在炮眼底部存留的時間較長，而且若Cp>D，由炮眼底部產(chǎn)生的應(yīng)力波超前于爆轟波傳播，能加強(qiáng)炮眼上部應(yīng)力波的作用。因此，反向裝藥不僅能提高炮眼利用率，而且也能加強(qiáng)巖石的破碎，降低大塊率。無論是正向起爆還是反向起爆巖體內(nèi)的應(yīng)力場分布都是很不均勻的但若相鄰炮眼分別采用正、反向起爆，就能改善這種狀況。實(shí)踐表明在有瓦斯的工作面進(jìn)行爆破作業(yè)時采用反向起爆裝藥較之正向起爆裝藥更為安全。(四)炮眼的填塞用粘土砂或土砂混合材料將裝好炸藥的炮眼封閉起來稱為填塞所有材料統(tǒng)稱為炮泥炮泥的作用是保證炸藥充分反應(yīng)使之放出最大熱量和減少有毒氣體生成量降低爆炸氣體逸出自由面的溫度和壓力，使炮眼內(nèi)保持較高的爆轟壓力和較長的作用時間。特別是在有瓦斯與煤塵爆炸危險(xiǎn)的工作面上炮眼必須填塞這樣可以阻止灼熱的固體顆粒從炮眼中飛出除此之外炮泥也會影響爆炸應(yīng)力波的參數(shù)從而影響巖石的破碎過程和炸藥能量的有效利用試驗(yàn)表明爆炸應(yīng)力波參數(shù)與炮泥材料炮泥填塞長度和填塞質(zhì)量等因素有關(guān)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035～050倍的裝藥長度在有瓦斯的工作面可以采用水炮泥即將裝有水的聚乙烯塑料袋做為填塞材料封堵在炮眼中在炮眼的最外部仍用粘土封口水炮泥可以吸收部分熱量，降低噴出氣體的溫度，有利于安全。(五)爆破說明書和爆破圖表爆破說明書和爆破圖表是井巷施工組織設(shè)計(jì)中的一個重要組成部分是指導(dǎo)檢查和總結(jié)爆破工作的技術(shù)文件編制爆破說明書和爆破圖表時應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)地質(zhì)條件設(shè)備能力和施工隊(duì)伍的技術(shù)水平等，合理選擇爆破參數(shù)，盡量采用先進(jìn)的爆破技術(shù)。爆破說明書的主要內(nèi)容包括：(1)爆破工程的原始資料。包括井巷名稱、用途、位置、斷面形狀和尺寸，穿過巖層的性質(zhì)、地質(zhì)條件及瓦斯情況等。(2)選用的鉆眼爆破器材。包括鑿巖機(jī)具的型號和性能，炸藥、雷管的品種。(3)爆破參數(shù)的計(jì)算。包括掏槽方式和掏槽爆破參數(shù)，光面爆破參數(shù)，崩落眼的爆破參數(shù)。(4)爆破網(wǎng)路的計(jì)算和設(shè)計(jì)。(5)爆破安全措施。根據(jù)爆破說明書繪出爆破圖表在爆破圖表中應(yīng)有炮眼布置圖和裝藥結(jié)構(gòu)圖炮眼布置參數(shù)和裝藥參數(shù)的表格；以及預(yù)期的爆破效果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。爆破圖表的編制見表7—4和表7—5。表7—4爆破條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)項(xiàng)目名稱數(shù)量項(xiàng)目名稱數(shù)量井巷凈斷面／n10炸藥品種井巷掘進(jìn)斷／m。每循環(huán)雷管消耗量／個巖釘性質(zhì)每循環(huán)炸藥消耗量／kg續(xù)裹7—4項(xiàng)目名稱數(shù)量項(xiàng)目名稱數(shù)量礦井瓦斯等級炮眼利用率／％鑿巖機(jī)單位炸藥消耗量／kg·m-3每循環(huán)炮眼數(shù)目／個每循環(huán)進(jìn)尺／m每循環(huán)炮眼總長／m每循環(huán)出I／m3每米井巷炮眼總長／m每米井巷雷管消耗量／個雷管品種每米井巷炸藥消耗量／kg表7—5爆破參數(shù)炮眼編號炮眼名稱炮眼長度每眼裝藥量裝藥量小計(jì)/kg／m起爆方向起爆順序連線方式水平垂直掏槽崩落眼幫眼頂眼底眼第三節(jié)光面爆破一、概述光面爆破是井巷掘進(jìn)中的一種新爆破技術(shù)它是控制爆破中的一種方法目的是使爆破后留下的井巷圍巖形狀規(guī)整符合設(shè)計(jì)要求具有光滑表面損傷小保持穩(wěn)定光面爆破只限于斷面周邊一層巖石(主要是頂部和兩幫)，所以又稱為輪廓爆破或周邊爆破。在井巷掘進(jìn)中應(yīng)用光面爆破具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)能減少超挖，特別在松軟巖層中更能顯示其優(yōu)點(diǎn)。(2)爆破后成形規(guī)整，提高了井巷輪廓質(zhì)量。(3)爆破后井巷輪廓外的圍巖不產(chǎn)生或產(chǎn)生很少的爆震裂縫，提高了圍巖的穩(wěn)定性和自身的承載能力，不需要或很少需要加強(qiáng)支護(hù)，減少了．支護(hù)工作量和材料消耗。(4)能加快井巷掘進(jìn)速度，降低成本，保證施工安全。目前，在井巷掘進(jìn)中，光面爆破已全面推廣，并成為一種標(biāo)準(zhǔn)的施工方法。光面爆破區(qū)分為普通光面爆破和預(yù)裂爆破兩種，其原理和起爆順序完全不同。二、光面爆破原理光面爆破的實(shí)質(zhì)，是在井巷掘進(jìn)設(shè)計(jì)斷面的輪廓線上布置間距較小、相互平行的炮眼控制每個炮眼的裝藥量選用低密度和低爆速的炸藥采用不耦合裝藥同時起爆使炸藥的爆炸作用剛好產(chǎn)生炮眼連線上的貫穿裂縫并沿各炮眼的連線——井巷輪廓線將巖石崩落下來。關(guān)于裂縫形成的機(jī)理有以下兩種觀點(diǎn)：(一)應(yīng)力波疊加原理在光學(xué)材料模型試驗(yàn)中當(dāng)相鄰兩裝藥同時爆炸時應(yīng)力波在兩炮孔的連心線方向上產(chǎn)生疊加，如圖7—18所示。兩相鄰裝藥爆炸時，各自產(chǎn)生的應(yīng)力波沿裝藥連線相向傳播，經(jīng)一定時間后孔壁處應(yīng)力達(dá)峰值。其后則由于應(yīng)力波的相互干擾，裝藥連心線中點(diǎn)處的應(yīng)力開始增大，達(dá)最大值后再逐漸減小。為形成貫穿裂縫，在相鄰裝藥連線中點(diǎn)上產(chǎn)生的拉應(yīng)力等于巖石的抗拉強(qiáng)度即可。(二)應(yīng)力波與爆炸氣體共同作用原理只有在相鄰兩裝藥幾乎同時爆炸的條件下，才有可能發(fā)生應(yīng)力波的疊加。實(shí)際上，由于起爆器材存在誤差，是難以保證兩相鄰炮孔同時起爆的，因此也就難以保證上述應(yīng)力波在連心線中點(diǎn)的疊加及其效應(yīng)。這樣，貫穿裂縫的形成，是基于各裝藥爆炸所激起的應(yīng)力波先在各炮眼壁上產(chǎn)生初始裂縫，然后在爆炸氣體靜壓作用下使之?dāng)U展貫穿，最終形成貫穿裂縫。其發(fā)展過程示于圖7—19中。圖7—19a表示兩相鄰裝藥炮孔。圖7—19b表示兩炮孔爆炸后所形成的初始裂紋及向外擴(kuò)展一定距離。由于巖石中的應(yīng)力波在兩炮孔連心線上疊加，則產(chǎn)生的切向應(yīng)力使初始裂紋延長，即炮孔連心線上出現(xiàn)較長裂紋的幾率較大，為光面的形成提供了條件。圖7—19c為其后的爆炸氣體的準(zhǔn)靜壓作用，即沿初始裂紋產(chǎn)生“氣楔作用”，使裂紋沿連心線進(jìn)一步擴(kuò)大貫通，形成貫穿裂縫。三、光面爆破參數(shù)在井巷掘進(jìn)中采用光面爆破時，全斷面炮眼的起爆順序與普通爆破相同，但周邊眼的爆破參數(shù)卻有不同的計(jì)算原理和方法。(一)不耦合系數(shù)不耦合系數(shù)選取的原則是使作用在孔壁上的壓力低于巖石的抗壓強(qiáng)度，而高于抗拉強(qiáng)度。已知在不耦合裝藥條件下，炮眼壁上產(chǎn)生的沖擊壓力為令可求得裝藥不耦合系數(shù)式中——炸藥的密度和爆速；——炮孔直徑和裝藥直徑——體積應(yīng)力狀態(tài)下巖石抗壓強(qiáng)度增大系數(shù)；——壓力增大倍數(shù)；——巖石單軸抗壓強(qiáng)度。當(dāng)采用空氣柱裝藥時，可按下式計(jì)算：在空氣間隙裝藥條件下，炮眼壁上產(chǎn)生的沖擊壓力為若忽略炮泥長度不計(jì)(炮泥長度一般為0．2～0．3m)，則其中為炮眼長度。令由式(7—21)可求得為式中——每米炮眼的裝藥長度，m。換算為每米裝藥量為實(shí)踐表明，不耦合系數(shù)的大小因炸藥和巖層性質(zhì)不同，一般取1．5～2．5。(二)炮眼間距合適的間距應(yīng)使炮眼間形成貫穿裂縫以應(yīng)力波干涉觀點(diǎn)可以得到合適的炮眼間距是以兩眼在連線上疊加的切向應(yīng)力大于巖石的抗拉強(qiáng)度為原則設(shè)若作用于炮眼壁上的初始應(yīng)力峰值為P2，則在相鄰裝藥連線中點(diǎn)上產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為式中——比例距離，將代換后，由式(7—24)可求得炮眼間距式中——炮眼間距；——炮眼壁上初始應(yīng)力峰值；——切向應(yīng)力與徑向應(yīng)力比值，為泊松比——巖石抗拉強(qiáng)度；——應(yīng)力波衰減系數(shù)，若以應(yīng)力波和爆炸氣體共同作用理論為基礎(chǔ)，則炮眼間距為式中——爆炸氣體充滿炮眼時的靜壓———炮眼半徑。根據(jù)凝聚炸藥的狀態(tài)方程，有式中——爆生氣體膨脹過程臨界壓力，——爆轟壓；——凝聚炸藥的絕熱指數(shù)；——凝聚炸藥的等熵指數(shù)；——炮眼體積和裝藥體積。其余符號意義同上。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，R一般為炮眼直徑的10～20倍。(三)鄰近系數(shù)和最小抵抗線確定孔距后，應(yīng)進(jìn)一步選取鄰近系數(shù)值，以表征孔距與最小抵抗線的比值。光面爆破炮眼的最小抵抗線是指周邊眼至鄰近崩落眼的垂直距離，或稱光爆層厚度。最小抵抗線過大，光爆層的巖石將得不到適當(dāng)破碎；反之，則在反射波作用下，圍巖內(nèi)將產(chǎn)生較多的裂縫，影響圍巖穩(wěn)定。合理的最小抵抗線是與裝藥鄰近系數(shù)相關(guān)的。實(shí)踐中多取優(yōu)=0．8～1．0，此時光爆效果最好。所以，合適的抵抗線為眼距的1～1．25倍。光爆層巖石的崩落類似于露天臺階爆破，可以采用下列經(jīng)驗(yàn)公式來確定最小抵抗線W。即式中——炮眼內(nèi)的裝藥量；——炮眼長度：——炮眼間距；——爆破系數(shù)，相當(dāng)于炸藥單耗值。(四)起爆時差模型試驗(yàn)和實(shí)際爆破表明周邊眼同時起爆時貫穿裂縫平整微差起爆次之秒延期起爆最差。同時起爆時炮眼間的貫穿裂縫形成得較早一旦裂縫形成使其周圍巖體內(nèi)的應(yīng)力下降從而抑制了其他方向裂縫的形成和擴(kuò)展爆破形成的壁面就較平整若周邊眼起爆時差超過01s時各炮眼就如同單獨(dú)起爆一樣炮眼周圍將產(chǎn)生較多的裂縫并形成凹凸不平的壁面因此在光面爆破中應(yīng)盡可能減小周邊眼的起爆時差周邊眼與其相鄰炮眼的起爆時差對爆破效果的影響也很大。如果起爆時差選擇合理，可獲得良好的光爆效果理想的起爆時差應(yīng)該使先發(fā)爆破的巖石應(yīng)力作用尚未完全消失且?guī)r體剛開始斷裂移動時后發(fā)爆破立即起爆在這種狀態(tài)下既為后發(fā)爆破創(chuàng)造了自由面又能造成應(yīng)力疊加發(fā)揮微差爆破的優(yōu)勢實(shí)踐證明起爆時差隨炮眼深度的不同而不同炮眼愈深起爆時差應(yīng)愈大，一般在50～100ms。四、光面爆破施工為保證光面爆破的良好效果除根據(jù)巖層條件工程要求正確選擇光爆參數(shù)外精確的鉆眼是極為重要的，是保證光爆質(zhì)量的前提。對鉆眼的要求是：“平、直、齊、準(zhǔn)”。炮眼要按照以下要求施工：(1)所有周邊眼應(yīng)彼此平行，并且其深度一般不應(yīng)比其他炮眼深。(2)各炮眼均應(yīng)垂直于工作面。實(shí)際施工時，周邊眼不可能完全與工作面垂直，必然有一個角度，根據(jù)炮眼深度一般此角度要取3。～5。。(3)如果工作面不齊，應(yīng)按實(shí)際情況調(diào)整炮眼深度及裝藥量，力求所有炮眼底落在同一個橫斷面上。(4)開眼位置要準(zhǔn)確，偏差值不大于30mm。對于周邊眼開眼位置均應(yīng)位于井巷斷面的輪廓線上，不允許有偏向輪廓線里面的誤差。光面爆破掘進(jìn)巷道時有兩種施工方案，即全斷面一次爆破和預(yù)留光爆層分次爆破。全斷面一次爆破時按起爆順序分別裝入多段毫秒電雷管或非電塑料導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)起爆，起爆順序?yàn)樘筒垩垡惠o助眼一崩落眼一周邊眼，多用于掘進(jìn)小斷面巷道。在大斷面巷道和硐室掘進(jìn)時，可采用預(yù)留光爆層的分次爆破，如圖7—20所示。采用超前掘進(jìn)小斷面導(dǎo)硐，然后刷大至全斷面，這種方法又稱為修邊爆破。修邊爆破的優(yōu)點(diǎn)是：根據(jù)最后留下光爆層的具體情況調(diào)整爆破參數(shù)，這樣可以節(jié)約爆破材料，提高光爆效果和質(zhì)量。其缺點(diǎn)是：巷道施工工藝復(fù)雜，增加了輔助時間。我國光面爆破常用參數(shù)見表7—6。表7—6光面爆破參數(shù)圍巖條件巷道或硐室開挖跨度／m周邊眼爆破參數(shù)炮孔直徑炮孔間距／mnl光爆層厚度臨近系數(shù)線裝藥密度／kg·m-1堅(jiān)硬拱部<535～45600——70051.0～1.10.2()～0.3()>535～45700～800700～9000.9-1.00.20-0.25側(cè)墻35-45600——700600～700O．9～J．00.2()～O．25整體穩(wěn)定一般或欠佳，中硬到堅(jiān)硬拱部<535～45600～7006O9～1.0>535-45700~800800～1OOOO．8-O．90.15-0.20側(cè)墻35-45600-700700~8000.8～0.9O．20-0.25節(jié)理、裂隙很發(fā)育，有破碎帶，巖石松軟拱部<535～45400——6007009000.6-0.8>535～45500-700800～10000.5～0.70.12～O．18側(cè)墻35-45500700700-9000.7-0.80.15-0.20在實(shí)際施工中，周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)采用幾種不同的形式(見圖7—21)。圖7—21口為標(biāo)準(zhǔn)藥徑(ф32mm)的空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)；圖7—216為小直徑藥卷間隔裝藥結(jié)構(gòu)；圖7—21f為小直徑藥卷連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，這是一種典型的光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)形式。在以上三種裝藥結(jié)構(gòu)形式中，圖7—21n所示裝藥結(jié)構(gòu)，施工簡便，通用性強(qiáng)，但由于藥包直徑大，靠近藥包孔壁容易產(chǎn)生微小裂紋；圖7—216所示裝藥結(jié)構(gòu)，用于開掘質(zhì)量較高的巷道，對圍巖破壞作用小；圖7—21c所示裝藥結(jié)構(gòu)，用于炮孔深度小于2m時，爆破效果較好。第四節(jié)微差爆破利用毫秒量級間隔實(shí)現(xiàn)按順序起爆的方法稱為毫秒爆破或微差爆破由于順序起爆的間隔時間為毫秒級既不同于瞬發(fā)起爆又異于秒延期爆破致使各裝藥爆破所產(chǎn)生的爆炸應(yīng)力場發(fā)生相互干涉，以致產(chǎn)生以下一系列良好效果：(1)增加了破碎作用，能夠減小巖石爆破塊度，降低單位炸藥消耗量；(2)能夠降低爆破產(chǎn)生的地震效應(yīng)，防止對井巷圍巖或地面建筑物造成破壞；(3)減小了拋擲作用，爆堆集中，既能提高裝巖效率，又能防止崩壞支架或損壞其他設(shè)備；(4)在有瓦斯與煤塵的工作面采用微差爆破，可實(shí)現(xiàn)全斷面一次爆破，縮短爆破和通風(fēng)時間，提高掘進(jìn)速度。但在放炮時，瓦斯?jié)舛炔坏贸^1％，總延期時間不得超過130ms。一、微差爆破的破巖機(jī)理國內(nèi)外許多學(xué)者對微差爆破的破巖機(jī)理進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)研究提出了許多論點(diǎn)但還難以有一個統(tǒng)一的認(rèn)識，目前主要有以下幾種假說：(一)應(yīng)力波干涉假說若相鄰兩裝藥間隔若干毫秒爆炸先起爆的裝藥在巖體內(nèi)形成的應(yīng)力場尚未消失而后起爆裝藥又立即起爆，使兩者所產(chǎn)生的應(yīng)力波相互疊加，從而加強(qiáng)了破碎效果。(二)自由面假說該假說認(rèn)為先起爆的裝藥在巖體內(nèi)已造成了某種程度的破壞形成了一個新的爆破漏斗有一定寬度的裂隙和附加自由面對后起爆裝藥將是一個有利的破碎條件相當(dāng)于新增加自由面并處于應(yīng)力狀態(tài)作用下同時后起爆裝藥的最小抵抗線方向和爆破作用方向都發(fā)生了改變朝向了新形成的附加自由面即新形成爆破漏斗的斜邊由于附加自由面的出現(xiàn)巖石的夾制作用減小爆炸能量能較充分地加以利用來破碎巖石有利于降低大塊率減小拋擲距離和爆堆寬度按照這種假說在微差爆破各種形式中以臺階爆破的炮孔間隔起爆或波浪形微差爆破的效果最好。(三)巖塊碰撞假說該假說認(rèn)為，在微差爆破過程中，先后相繼爆破下的巖塊在運(yùn)動過程中發(fā)生相互碰撞，利用動能使其再次發(fā)生破碎，導(dǎo)致運(yùn)動速度降低，因而拋擲距離減小，爆堆集中。(四)殘余應(yīng)力假說該假說認(rèn)為先期爆炸激起的爆炸應(yīng)力波在炮孔周圍的巖體內(nèi)形成動態(tài)應(yīng)力場并產(chǎn)生徑向裂縫向外擴(kuò)展其后高溫高壓的爆生氣體滲入裂縫在較長時間內(nèi)使巖體處于準(zhǔn)靜應(yīng)力狀態(tài)使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展后期裝藥若在此刻爆炸就可利用巖體內(nèi)已形成的殘余應(yīng)力來改善巖石的破碎質(zhì)量。此外由于相鄰裝藥的起爆順序是相間布置以毫秒間隔時間起爆爆破產(chǎn)生的地震波在時間和空間上被分散開錯開了主震相的相位即使是初震相和余震相可能疊加也不會超過原來的峰值振幅所以微差爆破可以降低地震效應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)資料微差爆破的地震效應(yīng)比一般爆破降低1／3到2／3。二、微差爆破間隔時間選擇合理的微差間隙時間是實(shí)現(xiàn)微差爆破的關(guān)鍵但到目前為止由于微差爆破破巖機(jī)理尚未定論還不能完全從理論上計(jì)算還需要在實(shí)踐中不斷摸索總結(jié)加以修正按應(yīng)力波干涉假說，波克羅夫斯基給出能增強(qiáng)破碎效果的合理間隔延期時間為式中——炮眼間距，m；——最小抵抗，m；——應(yīng)力波傳播速度。蘭格福斯總結(jié)瑞典應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，提出以下能達(dá)到最優(yōu)破碎的合理延期時間的經(jīng)驗(yàn)公式：式中K——各因素影響系數(shù)，K=1～2。相對于露天爆破來說井巷爆破炮孔較淺抵抗線較小每次起爆的藥量也較小因此，微差間隔時間要比露天爆破時為小。一些資料統(tǒng)計(jì)表明，一般微差時間多在15～75ms之間，當(dāng)只存在一個自由面、眼深超過2．5～3．0m時，有時采用100ms?？梢?，其變化范圍很大。對于井巷微差爆破的合理間隔時間，尚需進(jìn)一步研究。三、微差爆破的安全性在有瓦斯的煤巷和采煤工作面為了防止引起瓦斯爆炸事故一般采用瞬發(fā)爆破但在這種情況下全斷面只能采用分次放炮由于爆破次數(shù)多輔助時間長影響巷道掘進(jìn)速度如果采用秒延期爆破延期時間過長在爆破過程中從巖體內(nèi)泄出的瓦斯有可能達(dá)到爆炸界限，引起瓦斯爆炸，因而不能用于有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的工作面。微差爆破除能克服瞬發(fā)爆破的上述缺點(diǎn)外，只要總延期時間(即最后一段雷管的延期時間)不超過安全規(guī)程的規(guī)定限度，就不會引起瓦斯爆炸事故?！睹旱V安全規(guī)程規(guī)定在有瓦斯與煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤層中采掘工作面都必須使用煤礦炸藥和瞬發(fā)電雷管。若使用毫秒延期電雷管時，最后一段的延期時間不得超過130ms。因此在有瓦斯與煤塵的工作面采用微差爆破是防止瓦斯引爆的重要安全措施爆破前必須嚴(yán)格檢查工作面內(nèi)的瓦斯含量，并按安全規(guī)程規(guī)定進(jìn)行裝藥、放炮。第五節(jié)立井凍結(jié)段控制爆破一、井筒凍結(jié)段掘進(jìn)特點(diǎn)井筒凍結(jié)段穿過的地層穩(wěn)定性較差而且在井壁周圍又布置有凍結(jié)管因此在掘進(jìn)時要特別小心防止破壞井筒周圍的凍結(jié)管掘進(jìn)方式主要有人工手鎬挖掘抓巖機(jī)或爆破作業(yè)等幾種。其中，爆破作業(yè)有著掘進(jìn)速度快的明顯優(yōu)點(diǎn)，特別在堅(jiān)硬巖石中更是如此。爆破作業(yè)的日進(jìn)速度約為機(jī)械破巖的4倍。但是，在凍結(jié)段特別是基巖段，采用爆破作業(yè)存在著爆破震動損壞圍巖表層和凍結(jié)管的危險(xiǎn)長期以來國內(nèi)外都在這方面進(jìn)行試驗(yàn)研究，并取得了，一定經(jīng)驗(yàn)。為了提高工效確保安全在凍結(jié)段采用爆破作業(yè)方法時應(yīng)制定安全控制爆破技術(shù)措施，并符合下列要求：(1)炮眼深度不得大于1．2m；(2)周邊炮眼距井筒荒徑不得小于0．6m，距凍結(jié)管不得小于1．5m；(3)每段放炮裝藥量不得超過10kg，但每次放炮的總裝藥量不得超過30kg。近年來為了提高凍結(jié)井筒掘進(jìn)速度德國俄羅斯英國等都在研究試驗(yàn)如何在凍結(jié)巖石中安全可靠地進(jìn)行爆破作業(yè)。我國1955年首次采用凍結(jié)法施工的林西風(fēng)井，在掘進(jìn)時曾采用爆破破巖以后有的井筒在凍結(jié)基巖中放炮時發(fā)生了崩壞凍結(jié)管的事故因此《煤礦安全規(guī)程《礦山井巷工程施工與驗(yàn)收規(guī)范對此作了嚴(yán)格的規(guī)定概括起來就是必須采用爆破方法時要淺打眼少裝藥和局部放炮但這直接影響了凍結(jié)巖層掘進(jìn)速度的提高為了提高掘進(jìn)速度國內(nèi)一些單位開始進(jìn)行全斷面一次爆破試驗(yàn)并取得了良好的效果。二、凍結(jié)段爆破技術(shù)措施根《煤礦安全規(guī)程《礦山井巷工程施工與驗(yàn)收規(guī)范等有關(guān)規(guī)定結(jié)合我國井筒凍結(jié)段爆破作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，要根據(jù)不同地層，采用不同的控制爆破措施。(一)凍結(jié)風(fēng)化基巖段(1)放炮前要關(guān)閉全部凍結(jié)器的閥門，并暫停鹽水循環(huán)。(2)放炮時要嚴(yán)格按規(guī)定的控制爆破措施實(shí)行。例如，林西風(fēng)井凍結(jié)段掘進(jìn)時，掘進(jìn)直徑6．82m，錐形掏槽，圈間距0．7m，眼距0．6m，眼深2．1m使用硝銨炸藥每眼裝藥量為05kg總裝藥量30～35kg段發(fā)雷管分次放炮每段藥量不大于10kg。(3)周邊眼距凍結(jié)管應(yīng)不小于1．5m，防止將凍結(jié)管崩壞。(4)放炮后應(yīng)檢查井幫有無鹽水漏出現(xiàn)象，特別要檢查靠近井幫的凍結(jié)管，確無損壞時，方可恢復(fù)鹽水循環(huán)。(二)凍結(jié)卵石層爆破在卵石層凍結(jié)段掘進(jìn)時用爆破方法掘進(jìn)以唐山新風(fēng)井為例圈距06～08m眼距06～10m眼深小于15m段發(fā)雷管一次起爆藥量小于8kg全斷面一次爆破使用總藥量最多為36kg炮眼數(shù)目為52～88個炸藥單耗為037～L02kg／m爆破方法比用風(fēng)鎬掘進(jìn)方法掘進(jìn)速度提高6～8倍。其技術(shù)要求與風(fēng)化基巖段基本相同。三、凍結(jié)基巖全斷面一次爆破技術(shù)