地下爆破.doc

地下工程爆破

目前,在地下工程掘进施工中,主要有两种施工方法:一种是综合机械化施工法,即采用大型钻井机和巷道掘进机钻凿井筒和开挖巷道。这种方法具有安全、作业连续、均匀和自动化程度高等优点。但由于机械设备重量大、***寿命短、适用范围小、成本高,目前还很难在硬岩中使用;另一种是钻眼爆破法,它是目前地下工程施工中唯一有效和经济的方法。
钻眼爆破在井巷掘进循环作业中是一个先行和主要的工序,其它后续工序都要围绕它来安排,爆破的质量和效果都将影响后续工序的效率和质量。掘进爆破的主要任务,是保证在安全条件下,高速度、高质量地将岩石按规定断面爆破下来,并且尽可能不损坏井筒或巷道围岩。爆破后的岩石块度和形成的爆堆,应有利于装载机械发挥效率。为此,需在工作面上合理布置一定数量的炮眼和确定炸药用量,采用合理的装药结构和起爆顺序等。若炮眼布置和各爆破参数选择合适,将有效地达到爆破任务所规定的要求。
以巷道为例,按用途不同,将工作面的炮眼分为四种(图7-1):
1掏槽眼:用于爆出新的自由面,为其它后爆炮眼创造有利的爆破条件。
2辅助眼:用于进一步扩大掏槽眼形成的槽腔。
3崩落眼:是破碎岩石的主要炮眼。崩落眼利用掏槽眼和辅助眼爆破后创造的平行于炮眼的自由面,爆破条件大大改善,故能在该自由面方向上形成较大体积的破碎漏斗。 4周边眼:控制爆破后的巷道断面形状、大小和轮廓,使之符合设计要求。巷道中的周边眼按其所在位置分为顶眼、帮助和底眼。
第一节掏槽爆破
在隧洞和井巷的开挖过程中,在掘进工作面上,总是首先钻少量炮眼,装药起爆后,形成一个适当的空腔,作为新的临空面,使周围其余部分的岩石,都顺序向这个空腔方向崩落,以获得较好的爆破效果。这个空腔,通常称为掏槽。掏槽眼爆破时,是处于一个自由面的条件下,破碎岩石的条件非常困难,而掏槽的好坏又直接影响了其它炮眼的爆破效果,它是隧洞和井巷爆破掘进的关键。因此,必须合理选择掏槽形式和装药量,使岩石完全破碎形成槽腔和达到较高的槽眼利用率。
掏槽爆破炮眼布置有许多不同的形式,归纳起来可分为两大类:斜眼掏槽和直眼掏槽。
一、斜眼掏槽
其特点是掏槽眼与自由面(掘进工作面)倾斜成一定角度。斜眼掏槽有多种形
式,各种掏槽形式的选择主要取决于围岩地质条件和掘进面大小。常用的主要有以下几种形式:
1单向掏槽:由数个炮眼向同一方向倾斜组成。适用于中硬(f<4)以下具有层、节理或软夹层的岩层中。可根据自然弱面赋存条件分别采用顶部、底部和侧部掏槽(如图7-2)。掏槽眼的角度可根据岩石的可爆性,取45°~65°之间,间距约在30~60cm范围内。掏槽眼应尽量同时起爆,效果更好。
2锥形掏槽:由数个共同向中心倾斜的炮眼组成(图7-3)。爆破后槽腔呈角锥形。锥形掏槽适用于f>8的
坚韧岩石,其掏槽效果较好,但钻眼困难,主要适用于井筒掘进,其它巷道很少采用。
3楔形掏槽:楔形掏槽由数对(一般为2~4对)对称的相向倾斜的炮眼组成,爆破后形成楔形的槽腔(图7-4)。适用于各种岩层,特别是中硬以上的稳定岩层,这种掏槽爆力比较集中,爆破效果较好,槽腔体积较大。~,炮眼与工作面相交角度通常为60°~75°,水平楔形打眼比较
困难,除非是在岩层的层节理比较发育时才使用。岩石特别坚硬,难爆或眼深超过2m时,可增加2~3对初始掏槽眼(图7-4c)形成双楔形。楔形掏槽爆破参数可按表7-1选取。
表7-1 楔形掏槽爆破参数
f值
炮眼与工作面夹角(度)
相临两对槽眼间距(cm)
眼底距离(cm)
2~4
75~80
60~80
30
4~6
70~80
50~60
30~25
6~8
65~70
40~50
25~20
8~10
60~70
30~40
20~15
10~12
55~65
20~30
10~5

4扇形掏槽:扇形掏槽各槽眼的角度和深度不同,主要适用于煤层、半煤岩或有软夹层的岩石中(图7-5)。此种掏槽需要多段延期***顺序起爆各掏槽眼,逐渐加深槽腔。
斜眼掏槽的主要优点是:
1适用于各种岩层并能获得较好的掏槽效果;
2所需掏槽眼数目较少,单位耗药量小于直眼掏槽;
3槽眼位置和倾角的精确度对掏槽效果的影响较小。
斜眼掏槽具有以下缺点:
1钻眼方向难以掌握,要求钻眼工具有熟练的技术水平;
2炮眼深度受巷道断面的限制,尤其在小断面巷道中更为突出;
3全断面巷道爆破下岩石的抛掷距离较大,爆堆分散,容易损坏设备和支护,尤其是掏槽眼角度不对称时。
二、直眼掏槽
其特点是所有炮眼都垂直于工作面且相互平行,距离