井巷掘进爆破
7.1平巷掘进爆破
平巷掘进爆破的特点是只有一个自由面，炮眼深度一般只有1.5～3.0 m。 7.1.1工作面和炮眼布置
炮眼按其布置位置和作用分为掏槽眼、辅助眼、周边眼（周边眼又分为：顶眼、底眼、帮眼）。 （1）掏槽眼——用于爆破出新的自由面，为其他炮眼爆破创造有利条件；
（2）辅助眼——用来进一步扩大掏槽眼，为后续爆破提供新的自由面；
（3）周边眼——又称轮廓眼，控制井巷断面规格、形状，实现设计要求。
由于井巷掘进的断面小，只有一个自由面，四周岩体的夹制性很强，不利于一次崩落较深的炮眼。因此，掏槽眼的布置极为重要，目前常用的掏槽形式主要分3类：
（1）倾斜掏槽，掏槽眼与工作面斜交：单向掏槽、锥形掏槽、楔形掏槽、扇形掏槽；
（2）垂直掏槽（平行空眼直线掏槽），掏槽眼与工作面垂直，且相互平行，其中有不装药的空眼：龟裂（缝形）掏槽、桶形掏槽、螺旋掏槽。
（3）混合掏槽，（1）、（2）在一个断面内同时使用，尤其以桶形掏槽和锥形掏槽的组合居多。 7.1.1.1 倾斜掏槽
（1）单向掏槽——各炮眼指向一条直线，且都排列在这条直线的一侧；适用于软岩或具有层理、节理、裂隙或软弱夹层的岩石中，倾斜角50°～70°，炮眼间距0.3~0.6m。双排更为可靠，近于楔形。
（2）楔形掏槽——炮眼成对相向倾斜指向一
条直线，且排列在这条直线的两侧；适用于中等硬度以上均质岩石。
断面尺寸＞4m2的巷道掘进爆破中，通常布置2～4对，每对炮眼底部间距0.1～0.2m、每对掏槽眼间距0.2～0.6m，倾斜角α＝55°～75°。楔形掏槽的主要参数选取见表7-2，p198。
又分为垂直掏槽和水平掏槽，前者打眼方便，使用广；后者在岩层具有水平层理、节理或巷道宽时
才使用。还有双楔形（多楔形），双楔形掏槽在炮眼利用率和单位体积炮眼长度两方面明显优于单楔形掏槽，而在其他项目上则劣于单楔形掏槽。因此难爆岩体采用双楔形（多楔形），而破碎易爆岩体用单楔形掏槽。见表7-3，p198。
（3）锥形掏槽——各掏槽眼以几乎相等的角度向槽底集中，但互不贯通。分为三角锥形、圆锥形，眼底间距10～20cm，倾角55°～70°，眼口距0.4～1m，岩石难爆时最小值。其掏槽效果好，适用于f ＞8、断面≮4m2的坚韧岩石巷道；但钻眼相对困难，一般除井筒外，其它巷道很少采用。
（4）扇形掏槽——各掏槽眼的倾角和深度都不相同，但在一平面上扇形布置。适用于工作面有软弱夹层时使用，需采用多段延期雷管顺序起爆掏槽眼，逐渐加大槽深。
倾斜掏槽的优缺点：优点，易将岩石抛出凹形槽，且所需眼数较少；缺点，眼深受巷道宽度和高度限制，且由于底部夹制作用强炮眼利用率较低。常在小断面掘进中使用。
这个缺点可在垂直掏槽中得到克服。 7.1.1.2 垂直掏槽
又叫直线或直眼掏槽，其特点是全部掏槽眼均与工作面垂直，彼此相距很近且相互平行，其中有一个或几个不装药的空孔，以作辅助自由面和碎胀补偿空间。垂直掏槽主要有缝形掏槽、桶形掏槽及螺施
掏槽等形式。
（1）缝形掏槽——又叫平行龟裂掏槽。其特点是各掏槽眼相互平行布置，且处于一个平面上，眼距8～15cm，空眼与装药眼相间布置，爆破后掏与一条不太宽的条缝，适用于中等硬度以上的岩石和小断面巷道。优点：简便、易行；缺点：掏出槽腔太小，不利后续爆破，已少使用。
（2）桶形掏槽
又叫角柱形掏槽，其特点：掏槽体积大，有利于辅助眼的爆破，是应用最广的掏槽形式之一。空眼直径可与装药眼相同，也可采用更大，较大的空眼有利于形成较大的人工自由面和补偿空间。
空眼数目、空眼直径以及空眼到装药眼的最近距离对垂直掏槽的效果影响很大。一般空眼直径一定时，眼距过大，易出现“冲炮”现象；眼距过小，爆破作用有时会将相邻炮眼中的炸药“挤实”，使其密度过高而拒爆。一般装药眼与空眼的间距取为：（1~2）d——空眼直径。要增强外抛作用，可将空眼打深些，布置半卷或一卷炸药掏槽眼起爆后起爆。
（3）螺旋掏槽
由桶形掏槽演变而来。其特点是各装药孔至空眼的距离依次递增，顺序起爆，这能充分地利用自由面的作用扩大掏槽效果。眼距的递增，可取空眼直径的1～1.8，2～3.5，3～4.8，4～5.5倍，对难爆岩石可增加1、2个空眼，以增大自由面和补偿空间，空眼到装药眼可略深20～30cm，以便在眼底装入少量炸药（200～300g）作清渣药包，紧接掏槽眼之后起爆以利抛碴。
垂直掏槽的优缺点： 优点：
（1）垂直工作面布置，方式简单，操作方便，深度不受巷道断面限制； （2）岩石破碎均匀，炮眼利用率高，（其最小抵抗线是从药眼到空眼之距）； （3）空眼的存在对爆破应力起集中导向作用，并使岩石获得足够的碎胀空间； 缺点：成槽腔相对要困难些，且炮眼数目和炸药消耗量偏多。 常在大断面掘进中使用。 7.1.1.3 混合掏槽
就是垂直掏槽和倾斜掏槽并用，一般在特别难
爆、巷道断面大的情况下使用。 7.1.1.4辅助眼和周边眼的布置原则
工作面炮孔布置一般先确定掏槽眼，且应比其它眼深（10～25）%。通常布置在断面中央偏下，除断面很大外，在掏槽眼和周边眼底眼之间一般不再布置辅助眼；此后，再布置周边眼，周边眼间距0.5～1m，眼口距巷道轮廓线0.1～0.2m，为便于打眼，外甩角3～5°，眼底落在设计轮廓线外≤0.1m；周边眼的底眼布置应注意：1）间距较小，一般为0.4～0.7 m；2）底眼眼口高出巷道底板0.1～0.2 m，而眼底应低于底板0.1～0.2 m，需抛碴时，应将炮孔加深0.2 m左右；3）装药量适当加大，介于掏槽眼和辅助眼之间，装药长度为眼深的0.5～0.7倍，抛碴爆破时，每孔增加1～2个药卷。辅助眼均布在掏槽眼与周边眼之间，眼距0.4～0.8m。即布眼顺序：先掏槽→周边眼→最后辅助眼。
但井巷掘进爆破的起爆顺序不同，一般：先掏槽→辅助眼→最后周边眼。 7.1.2爆破参数确定
井巷掘进爆破参数主要指：（1）d－炮眼直径；（2）L－炮眼深度；（3）N－炮眼数目；（4）q－单位炸药消耗量。
（1）d的确定——炮孔直径
其确定主要依所用药卷直径而定，通常有普通型和小直径型（小直径炮眼和小直径药卷），其规格见表7.5（P.201）。一般说来大孔，药径也大，能使炸药能量相对地集中，爆速和爆炸稳定性均相应得到提高，但炮眼直径过大，会导致凿岩速度显著下降，并影响岩石破碎质量、巷道周壁平整性和围岩的稳固性。
在目前大断面掘进和采用凿岩台车及高效率凿岩机时，一般采用38～45mm的大直径药卷来进行爆破，以提高爆破率和降低爆破材料的消耗。我国冶金矿山普遍采用硝铵类炸药，其直径为32、35、38mm，尤以32mm最多。一般说来，炮眼直径的确定就是要保证药卷得以顺利放入孔内，所以：
d＝d0+(5～8)mm
式中：d0－药卷直径，mm。
（2）L的确定（炮眼深度）
指炮眼底到工作面的垂直距离，和炮眼长度L′的物理意义不同。
在目前设备条件下（大多采用手持式和气腿式凿岩机钻眼），采用普通型眼径（40～42 mm）时，其眼深可按表7.6（P.202）选取。一般巷道断面积大、岩石较软的炮眼深度可取大一些，试验表明：眼深在1.5 m时，炮眼利用率达90%以上；眼深在1.8 m以上时，炮眼利用率仅80%左右。掏槽眼应比一般炮眼深0.15～0.25 m，岩石坚硬时取大值。目前，冶金矿山对平巷：l＝（1.5～2.5）m；竖井：l=（0.3～0.5）D， D为井筒直径，m。
（3）N的确定
在既能获得良好的爆破效果，又能获得最佳的经济效益的前提下，炮眼数N就是要保证实现q，保证所设计的Q全部装入孔内。其确定方法有：
1）以掘进巷道断面估算：
N?3.33f?S2 个 （7-1）
式中：f——岩石坚固性系数；S为巷道掘进断面积，m2；。
该式没有故虑炸药性质、炮眼深度等因素对N的影响，是很粗略的。 2）以总药量和每孔装药量来确定
断面一次爆破总药量Q＝q·V＝q·S·L·η kg（7-3）
式中：V——每循环爆破岩石体积，m3；S——巷道掘进断面，m2；L——炮眼深度(m)；η——炮眼利用率，一般取0.8～0.95。
每孔装药量：Q0?a?l?G hl，一般32mm?l式中：a－装药系数，每米炮眼的装药长度，即装药长度l′与炮眼长度l之比，有：a?药径a＝0.5～0.8；h－每个药卷的长度，m；G－每个药卷的重量，kg。所以：
N?如果是压气装药，即d＝d0，则：
Qq?s?h???Q0aG （个）
Q0??d24a?l??
式中：ρ－炸药密度kg/m3；其他符号含义同前。
N?Q1.27q?s???Q0a?d2??
上述所计算的N，不包括掏槽眼中的空眼数。 （4）q的确定
所谓q定义为：爆破1m3原岩所需的炸药重量，叫做单位炸药消耗量，kg/m3或kg/t。其确定方法一般有：
（1）计算法，也称公式法：利用经验公式，将取值大致确定在某一范围内的方法，并不一定符合实际和实用，但提供了最初取值的依据。如（7-2）（P.202）。
（2）类比法：以其他目同地质条件的矿山的取值为依据，这是比较通用的方法。
井巷掘进爆破
