探讨地下矿山工程井巷掘进爆破技术

摘要：地下矿山爆破施工技术在近几年有着很大的发展，这对提高采掘的强度和促进经济效益的发展有着重要的意义。但是不同的爆破技术在安全上的要求也不同，要想改善爆破效果，降低采矿的成本，加强爆破技术的研究至关重要。

关键词：矿山工程 爆破技术

1、引言

矿产开采的意思就是将矿物从地壳中采挖出来并且送到适合的加工厂进行加工的过程，挖采矿物的工作经过井巷挖掘，最后形成开挖体、运输渠道、安全设备、帮助设备的挖采面。挖掘井巷采用爆破方式，会取得很好的效果。

2、影响井巷掘进爆破原因

站在井巷爆破中观察，主要有两种原因影响岩石的破碎：第一是客观原因，例如岩石的结构和构造，发展程度；第二是认为原因，例如设置炮孔的位置、装炸药的构造、炮眼的数目和爆破方法等。

3、井巷掘进爆破特征

井巷爆破一般包含平巷、竖井和天井、隧道这些不同的渠道引爆，它的特征是在单自由的条件下形成的，因为截面和挖掘工作制约着，每次引爆的速度是1～3m，所以为了最后形成井巷断面的平面，就一定要在工作面上分布不同种类的炮眼。在挖掘引爆的过程中，巷道的标准和朝向有严格的标准，为了使得材料使用最少，就要到达爆堆集中、块度平均和炮眼的使用率较高。

4、炮孔设置形式及起爆顺序

挖掘工作面上的炮孔主要有掏槽孔、辅助孔和周边孔等。平巷、斜面施工平面上周围的孔主要是顶、底及帮孔。

掏槽孔是将把一些的岩石首先引爆并抛出碎石，这样一来就会形成一种槽型的空穴，从而帮助爆破形成下一个自由面，这样就会提升爆破的成功率。掏槽孔要比另外一些孔深10%～15%，槽的质量直接制约着每次循环的进度。要确保炮孔的质量就要求核实的设置掏槽孔的模型，帮助孔位能将很多岩石崩落并且将断面加大，这样不但能提升周围孔的自由面，还能最大的引爆岩石。周围的孔不但能掌控断面的形式和朝向，还能使得井巷的朝向、方位和大小都达到标准。

4.1掏槽措施

确定掏槽的形状，应该依据井巷断面、岩石特点以及地质的构成条件原因等进行确定。

①锥形掏槽。在施工平面上组建锥形炮孔组，都适用于竖井的挖掘，各种掏槽炮孔的底部都不连通，一般是成锥形或者圆锥状的，前一种适用于平巷的挖掘，后一种适合于圆井筒的挖掘。锥形的掏槽炮孔底部孔距是10～20cm时，可以帮助岩石爆破和抛撒岩石，倾斜的角度是55°～70°，每一对炮空口的距离应是0.4～1.0m，当爆破较困难的时候，取值要小一些。

②楔形掏槽。这种掏槽一般是由两排以上相对的炮孔，爆破的空间呈楔形，适用于中等硬度的均质岩石、断面的大小应在4m2以上的向导中挖掘。每一对炮孔孔底的距离是10～20cm，孔口的距离和孔深以及倾角的大小相关，抛孔的倾角（和施工面的夹角）应是60°～75°。按照岩石的层理和节理的朝向，能分成水平楔形和垂直楔形这两种。

③龟裂掏槽。由叫做缝形掏槽。适合中等硬度的岩石，炮孔的数量是3～7个，孔距是8～12cm，空孔的直径与装药炮孔一样，也可以是直径较大的空孔。生产过程中因为槽腔的宽度较小，因此多使用桶形掏槽。

④桶形掏槽。又叫柱形掏槽，是在中等硬度的岩石中使用最多的垂直掏槽形式之一。它具有较大的掏槽腔体积和宽度，有助于辅助孔的爆破。空孔的直径可以和炮孔的直径相等或者大些，使用较大直径的空孔的时候可以构成人工自由面和补偿空间。有很多效率较高的桶形掏槽措施。

⑤螺旋掏槽。与桶形掏槽不一样，螺旋掏槽装药炮孔和空孔间距逐渐增大，空孔到各装药孔的间距为空孔直径的1～1.8，2～3.5，3～4.5，4～5.5倍。伴随着装药孔的逐渐起爆。槽腔体积也变大。尤其是爆破难度较大的岩石，就能增多空孔以增加自由面和补偿空间的体积。值得注意的是，空孔的自身因素在垂直掏槽形式中有着很关键的作用。

4.2掘进炮孔的起爆顺序

为了增加爆破的效果、达到安全起爆和准爆标准，要求将挖掘的炮孔根据合适的方式起爆，关键是后起爆的炮孔能够完全使用前边起爆的炮孔构成的自由面。由于自由面的完全使用，就能降低它震动、空气冲击波的强度和噪声，当掏槽的形式不一样时起爆的顺序也就不一样。龟裂掏槽和桶形掏槽的装药孔就可以使用瞬发雷管一块起爆，也可使用多段延期雷管起爆。螺旋掏槽采用延期雷管就是装药孔逐个爆破。

5、井巷掘进爆破参数

炮孔的直径和炸药单位使用量，孔距、孔深和炮孔的数量和填充的长度都是井巷挖掘引爆参数。

5.1炮孔直径

炮孔直径的大小直接制约着爆破的效果，若炮孔的直径比较大，就可以使装药的直径也大些，这样就能使得爆破比较集中，整体爆破的进度和稳定性都会提升，但是若炮孔的直径太大，就会使得凿岩的速率降低，而炮孔的数量也会减少，同时，岩石损坏的质量就不高，巷道的周围的平整度就不好，制约着整个爆破效果。很据凿岩的设备、工具以及炸药的性质和挖掘的真实条件进行整体分析，并且对照进行试验，选择合适的炮孔直径。

5.2炮孔深度

炮孔的深度是指孔底至施工面的垂直距离，站在凿岩爆破的整体施工角度来看，深度是爆破的重要参数，因为它影响着挖掘的任何一个环节，同时也影响着挖掘的进度、爆破的效果和使用的材料。为了加快挖掘的速度，并提升机械化程度和完善挖掘技术，改善工作组织的基础上，增加每班的循环次数。

5.3孔距

在确定岩石性质和井巷断面大小的情况下，选择合适的炮孔直径、深度、炸药单位的使用量、每排炮炮孔的数量和装药量以后，辅助孔的设置要均匀，根据经验针对炮孔的数量、孔距和装药的参数进行调整，做种选用合适的孔距、总装药量以及合理的炮数。孔距的确定来自经验值。辅助孔间距是400～600mm；周边孔的孔距通常是600～700mm，周边孔口与巷道轮廓线之间的距离维持在100～150mm范围内，而且孔底是在轮廓线之外的100mm处。对于质地较软的岩石，周边孔空口和轮廓线之间的距离是200-300mm，但是这些数据不是不变化的，而是要根据具体的条件进行合理的调整。

5.4填塞长度

填塞的作用主要是为了提高炸药爆炸能量的利用率，进而将井巷掘进爆破的效率提高。所以一定要选用合适的填塞材料并选用一个合理的填塞长度。填塞物配比的黏土与砂子混合物的比例可以为1：3，一般来说，填塞物的长度与装药的长度或者炮眼的直径都具有一定的比例的，在实际的生产过程中，填塞的长度就是装药长度的0.35～0.50倍。

5.5毫秒爆破时间间隔

在井巷的爆破工作中，一定要先确定适宜的毫秒爆破时间间隔，这是将毫秒爆破技术推广应用出去的重要环节。通过高速摄影所观察到的结果表明，辅助孔相对于掏槽孔、辅助孔之间、周边孔相对于辅助孔，它们的毫秒爆破间隔时间以取50～100m/s为宜。掏槽孔各段之间的毫秒爆破间隔时间应取50m/s。对于坚硬岩石，毫秒爆破间隔时间还可取小于上述值。实践证明，采用上述毫秒爆破时间间隔数据，无论是在竖井或是在平巷掘进爆破中，都取得了良好的爆破效果。

6、井巷掘进爆破中的作用机理

（1）爆炸产生的冲击波会使周围岩石破碎，在瞬间形成裂缝。（2）环向的拉应力和应力波会使岩体的裂缝继续扩张，让岩体裂缝进一步破裂，使其形成第二次裂隙。（3）爆炸所生成气体的膨胀作用，让裂隙形成破碎块度，使膨胀体积不断增大，岩石会成块，形成一个爆破漏斗，在整个过程中，应力波所产生的破坏效果远远大于爆炸生成气体所产生的破坏效果。由此可见，当炮眼内的炸药爆炸时，爆炸作用是从炮眼的中心向四周由近及远蔓延开来的。所以，要根据不同的爆炸作用强弱，将爆破范围分为四个区域，每个区域的爆破机理和破碎程度都具有差异。第一，粉碎区域。粉碎区的矿岩粉，是应力波冲击过后打来的结果。粉碎区的半径为74毫米。在这个范围内，矿岩都会在应力波的作用下受到持续破坏。第二，破碎区域。破碎区域是应力波和爆炸产生气体共同作用，使裂隙破裂的结果。爆炸应力波会让其破裂，爆炸气体随着准静态作用，对矿岩进一步破坏。想要达到更好的破坏效果，就要充分利用好爆炸气体。第三，节理裂隙的破坏区域。在这个区域内，不管是爆炸应力波还是爆炸气体都不足以对天然岩体造成破坏，破坏面主要是由节理裂缝面产生。

7、结语

总之，我国的矿山井巷掘进爆破技术在不断的发展，在施工时要根据矿井地质条件和井巷掘进设计要求，充分的利用好各种技术，做好爆破的准备，合理爆破，最大程度的获取良好的爆破效果，从而减少作业人员劳动强度，提高掘进进度和成巷质量，保证安全施工。

参考文献：

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