矿山井下巷道掘进光面爆破设计.pdf

矿山井下巷道掘进光面爆破设计

1工程概况

1.1巷道概述

该巷道位于-200米中段50#～54#勘探线之间，用于后续新

开工作面、中段运输巷和斜坡道等，巷道断面为1/4三心拱，设

计净宽与净高分别为3.2m和2.9m，断面积8.768m2。巷道支护

选用锚喷支护，喷层厚度50mm，所以巷道实际掘进宽度3.3m，

掘进高度2.95m，断面掘进面积9.17m2。

1.2巷道地质概述

依据工程勘探可知，施工段巷道围岩以巨厚层状生物礁灰岩

为主，属于完整性较好、抗压强度较高的硬质岩石。区域岩体局

部存在块状和碎裂结构，岩石碎裂、节理发育，区域稳定性较差。

2爆破参数的确定

爆破参数的选取对于光面爆破效果有着直接的重大影响，一

直是光面爆破设计的关键核心所在。一般而言，其参数的选取多

与施工地质条件及断面形状尺寸等相关。此次该巷道掘进施工选

取全断面一次爆破，开挖为拱部弧形布孔开挖，钻眼设备为具备

较大冲击力的YT-24气腿式风动凿岩机，配用直径40mm的一

字型和梅花型钎头以及长度2.5m的钻杆。此外依据炸药性能及

巷道围岩特征，选取2号岩石乳化炸藥进行爆破施工，药卷规格

为25mm×200mm和32mm×200mm两种类型。具体爆破参数

确定如下所述：

2.1炮孔深度（L）与炮孔直径（d）

炮孔深度作为影响爆破掘进效率的重要参数，直接关系着每

班掘进施工循环次数。一般而言，炮孔深度不宜过大，多取巷道

断面高度或宽度的0.7～0.85倍。在此，结合凿岩机使用特性及

巷道实际状况，炮孔深度L=2.3m。

炮孔直径通常由炸药药卷参数及凿岩机特性共同决定，此次

施工选用2号岩石乳化炸药，药卷最大直径为32mm，为提升钻

孔效率、确保装药顺利，炮孔直径取d=40mm为宜。

2.2周边孔间距（E）与周边孔密集系数（m）

周边孔间距直接关系着爆破后巷道围岩壁面的平整度，依据

炮孔内爆轰气体静压分布规律与巷道轮廓裂隙贯通成型原理，周

边孔间距E可有下式（1）求得：

（1）

式中为周边孔间距，mm；为炮孔直径，mm；为岩石抗

压强度，MPa；为岩石抗拉强度，MPa；为泊松比，常数；为

衰减指数，常数。经计算，E取值为450mm。

周边孔密集系数一般与巷道围岩松散度相关，取值一般介于

0.7～1之间，当岩石松软时m取值较小，反之较大。本次施工

巷道围岩破碎度不高，因此m取值为0.75。

2.3最小抵抗线（W）

最小抵抗线即光爆层厚度，其同周边孔间距有着密切联系，

两者关系如下式（2）所示：

（2）

式中W为最小抵抗线（光爆层厚度），mm；m炮孔密集系

数，常数。经计算，最小抵抗线W取值为600mm。

2.4装药密集度

装药密度是指光爆眼中单位长度装药量，装药量应当确保充

分崩落光爆层岩体的同时保证相邻两炮眼间裂隙贯通且不对围

岩造成破坏。具体装药量可依据下述经验公式（3）求得：

（3）

式中q光为装药密度，kg/m；r0为炮眼半径，m；E周边孔

间距，m；f为岩石坚固系数，常数；D为炸药爆轰速度，Km/s。

经过计算，装药密集度q光取值为0.22。

2.5装药不耦合系数

为降低爆破冲击对孔壁的损坏，选用不耦合装药，以确保爆

轰气体具备一个膨胀过程，从而降低爆炸载荷的破坏效果。依据

施工现场地质条件、钻孔直径以及爆破炸药，选用32mm炸药卷

进行周边孔爆破，不耦合系数可通过下式（4）求得：

（4）

式中K为装药不耦合系数，常数；db为炮孔直径，mm；dc

为药卷直径，mm。

经计算，不耦合系数K取值为1.25

2.6掏槽形式

2.6.1实验比较

掏槽形作为影响爆破质量的重要因素之一，是决定单次循环

炮