关于岩巷掘进工作面炮眼布置数目的确定

煤 矿 爆 破 2000年第4期总第51期 关于岩巷掘进工作面炮眼布置数目的确定 淮南工业学院 宗 琦 (安徽淮南232001) 淮北矿业集团石台煤矿 谢长亮 摘 要 岩巷掘进工作面炮眼数目的多少直接影响着钻眼工作量爆破效果。文中介绍了 现有炮眼数目的理论和经验计算公式，并对较公认的循环药量炮眼平均分配法进行了分析，提 出了较为合理地确定炮眼数目的方法。 关键词 岩巷掘进 炮眼数目 爆破 1 引言 岩巷掘进工作面炮眼布置数量的多少直 接影响到凿岩工作量和爆破效果。眼数少， 虽可以减少钻眼工作量，缩短凿岩时间，但 爆破块度不均，一大块增多，巷道周边不平整， 甚至出现工作面岩石爆不下来的情况;相 反，炮眼多，可获得较为平整的周边轮廓， 但却相应增大了凿岩工作量和炸药、雷管的 消耗。 原苏联很早就在此地方做过大量的研究 工作，提出了一些计算公式，但大部分由于 立据不足或不准确，计算结果与实际相差较 (1)立井掘进爆破不仅可用在基岩段冻 结，在冻结 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 土同样可以实施，只要措施得 当，完全可以保冻结管不因爆破造成断裂。 (2)冻结表土段掘进爆破宜采用浅眼多 循环作业方式，这不仅可以减少每循环的总 药量以求减少对冻结管及冻结壁的震动作 用，而且还可以避免因钻眼过深出现的夹钻 现象，眼深以1.2^-1.4m为宜。 (3)冻土段的钻眼机具目前仍是一个现 实意义的研究课题。我们认为冻土段应采用 风动凿岩机和煤电钻联合的钻眼方式。冻土 的可钻性变化大，冻实后强度变化也大，呈 脆性的土层可用风动凿岩机钻眼，而遇粘性 的若弱夹层时，则采用煤电钻钻眼。 (4)掏槽方式可为筒形，也可以采用锥 形。较为合理的掏槽爆破参数为:设计单位 耗药量约q=2.2 ^-2.8kg/m3，圈径)1.0- 1.2m，眼距E=500-700mmo (5)井筒周边应采用光面爆破，炮眼宜 布置在断面设计轮廓线上，眼底控制在轮廓 线外50mm以内。较为合理的光爆参数为: 眼距 E=500~ 700mm，抵抗线 W=550 700m，炮眼密集系数 m=0.8---1.2，炮眼装 药集中度qL=120^-160g/m，采取轴向空气垫 层或径向空气间隙不偶合装药结构。 (6)崩落爆破可采用的爆破参数为:眼 距 E=500 - 700mm，抵抗线 W=550 700 mm，炮眼密集系数 m=0.81.2，单位耗 药量q=0.54.7kg/m3 0 (7)由于冻土有较大的塑性变形，为提 高炸药爆炸能量的有效利用率和减少对周边 冻结壁的破坏，应采用低爆速威力炸药。目 前煤矿井下常用的2号岩石按梯炸药较为适 宜，并且具有良好的抗冻性。 关于岩巷掘进工作面炮眼布置数目的确定 宗 琦 谢长亮 远而被否定。我国也提出了自己的求算确定 方法。总的认为:影响工作面炮眼数目的主 要因素是岩石的性质、巷道断面形状和大 小，炸药性能和炮眼直径等。而确定炮眼数 目的基本原则是，在保证较好爆破效果的前 提下 (即较高的炮眼利用率，较规整的巷道 成型，较均匀的破碎块度)，尽可能减少炮 眼数目。我们即以此为指导思想，分析探讨 岩巷掘进工作面炮眼布置数目的确定方法。 2 工作面炮眼数的确定 2.1循环药量炮眼均分计算法 此方法最早由伯克洛夫斯基于 1938年 提出，其基本原则是将一个循环的总药量平 均分装入每个炮眼。伯氏早期公式为川: k一 炮眼装药系数; d, 装药直径; 刀一 炮眼利用率; P厂 装药密度; 其它符号物理意义同前。 对于岩巷掘进单位炸药消耗量9，可参 照有关定额或据经验选取 (表 1)，而装药 系可参照表2选取。 表1平巷掘进炸郭肖耗定额12] 掘进断面 单位炸药消耗量，k咖3 m2 f=2-3 " 6-10 1214 1520 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? N=gSLb=qS PL·几 PL (1) 4^ -6 6^ -8 8^ -10 10-12 12^ -15 15-20 1.50 2.15 1.28 1.89 1.12 1.69 1.01 1.51 0.92 1.36 0.90 1.31 2.64 2.33 2.04 1.90 1.78 1.67 2.93 2.59 2.32 2.10 1.97 1.85 式中:N一 工作面炮眼数目; S一 巷道掘进断面积，m2; L6 炮眼平均深度，m; PL 炮眼单位长度装药量，kg/m; q一单位炸药消耗量，kg/m30 式中P L 0 Lb意为炮眼全长装药，这与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 实际不符。1956年瓦托林又提出了另‘’ 一个计算公式川，仍从同样的基本思想出发， 并用装药长度取代原公式中的炮眼长度: 表2 炮眼装药系数[3] 装药直径 装药系数 20^ -28 30^ -36 40^ -45 f =3-9 0.35^ -0.70 0.30^ -0.60 0.30^ -0.50 10-20 0.75^ -0.85 0.60^ -0.85 0.50^ -0.75 N =gSLbL9 几一La 式中:Lq LS 单位重量的药包长度 炮眼中眼口炮泥长度 其它符号物理意义同前。 2.2 经验计算公式 (2) 明捷利通过试验研究，在分析了岩石性 质、巷道断面、炸药性能、装药直径、炮眼 深度和装药密度等对工作面炮眼布置影响的 基础上提出了如下经验计算公式[[3], 再后来人们引入装药系数K(装药长度 与炮眼长度之比)，方才有较为常见的计算 N 二232So.16 fo.5嵘19e d} (4) 4gsn 二kd' 'Po (3)?? ?? ????? ??? ? :Q一 循环总药量; Qe 单眼装药量; 式中:S一 巷道掘进断面积，m2; .f一 岩石坚固性系数; Lb 炮眼深度，m; d,，装药直径，讯助 e一 炸药爆力校正系数。 ? ? ? ? 2000年第4期总第51期 另还有更为简易的经验计算公式141. N=3.3 s f s2 (5) 式中符号的物理意义同前。 2.3 关于计算公式的分析 由伯克洛夫斯基所奠定的按一循环装药 量工作面炮眼平均分配原则求算循环炮眼数 目的方法己被大家默认，但对于后来公式中 所引入的炮眼利用率，我们与文献【1J有同 感，即单纯就公式而言，在求算工作面炮眼 数目时不应考虑炮眼利用率，这是因为炮眼 利用率的实际值只有在爆破之后才能获得。 计算一循环爆破实体岩石体积而确定循环炸 药需要量时，应采用需要爆破的体积，而不 应采用可能爆落的体积。 明捷利经验公式虽较为繁琐，但考虑的 因素较为全面，而经验公式 ((5)虽简单却 只考虑到了掘进断面积和岩石性质，并没有 顾及到炸药性能及装药条件等。 然而在实际生产中，用公式来求算确定 工作面炮眼数目并未得到广泛应用，较多的 是作为参考，其原因是: (1)公式中一个和关键的参数— 单位 炸药耗量的值，因受巷道断面、岩石性质、 炸药性能及装药条件等众多因素的影响难以 准确确定，较多的是以经验取之，由此带来 的计算结果出入较大; (2)公式计算的前提是工作面各类炮眼 等量装药，这与实际相差相大。工程上是各 类炮眼的装药量各不相同，掏槽眼的装药系 数可达0.5-x0.8，而周边眼在实施光面爆破 时装药量很小，装药系数仅有 0.1-0.3。前 者为后者2-4倍。 少提及工作面炮眼数目的计算，如文献[5]0 1986年由冶金工业出版社翻译出版的美国 杜邦公司《爆破手册》一书中，在论及每循 环工作面炮眼数目时，也只是“目前尚不知 道一种用来计算所有条件下所需炸药量的可 靠和实用方法，因此炮眼间距的确定很大程 度上是凭经验和试验”。 我们认为，由于工作面的大小、形状及 岩石性质、炸药性能和装药条件等差异较 大，单位炸药消耗量又很难准确确定，因此 完全据公式计算确定工作面炮眼数目就不太 切合实际，而较为实用有效地确定方法是根 据条理化的经验布置各类炮眼，即通过选定 合理的炮眼间距、抵抗线、炮眼密集系数等 分别布置掏槽眼、周边眼及崩落眼，同时还 应坚持在保证有较好爆破效果 (较高的炮眼 利用率、较规整的周边成型、较均匀的破碎 地速)的前提下，从降低成本和提高掘进速 度出发，尽量少布置些炮眼。 当然，在一项新的工程即一条新开掘的 巷道施工中，按经验掘进尚无充分把握时， 我们仍坚持建议先用公式估算一下工作面炮 眼数目作为参考，在计算的基础上，再结合 实际和经验，并在施工中根据爆破效果不断 进行调整改进，制定统一的爆破图表，严格 按图表施工，这种才能获得较好的爆破效果 和较高的经济效益。 3 关于工作面炮眼数目的思考 煤炭工业出版社 1986年出版的 《建井 工程手册》中只建议根据经验确定工作面炮 眼数，近期出版的一些工程爆破类著作也很 参考文献 胡庆武.工作面炮眼数目的确定及其计算公式. 爆破，1993 (4). 高尔新、杨仁树.爆破工程.徐州:中国矿业 大学出版社，1999.7. 王文龙.钻眼爆破.北京:煤炭工业出版社， 1989.10. 王树仁、程玉生.钻眼爆破简明教程.徐州: 中国矿业大学出版社，1989.10. 刘殿中.工程爆破实用手册.北京:冶金工业 出版社，1999.5.