井巷爆破技术设计.docx
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井巷爆破技术设计
矿山地下平巷掘进开挖
爆破技术设计
编制：
张少雨
审核：
单位：
华冶马万水公司
日期：
2008.10
一、工程概况
1、工程设计情况
2、工程地质情况
3、矿区水文地质条件
二、工程任务要求
三、方案选择及设计主导思想
四、掘凿爆破
五、爆破安全距离计算
1、爆破振动安全距离：
2、爆破冲击波安全距离Rk：
3、个别飞散物安全距离：
六、爆破作业基本规定
1、爆破作业环境安全要求
2、导爆管起爆网路敷设及安全检查
3、装药安全要求
4、堵塞安全要求
5、爆破后安全检查
6、盲炮处理措施
七、爆破作业安全规定
八、爆破有害效应控制
1、爆破振动效应的控制
2、爆破冲击波的控制与预防
3、爆破飞散物的控制与预防
4、爆破有害气体的预防措施
5、降低爆尘的技术措施
九、爆破事故的预防与应急措施
1、精心设计，消除安全隐患；
2、严谨施工、实现设计要求
3、加强安全管理
4、爆破事故应急措施
一、工程概况
1、工程设计情况
2、工程地质情况
3、矿区水文地质条件
二、工程任务要求
三、方案选择及设计主导思想
四、掘凿爆破
1、凿岩设备材料选型
使用YT28型风动凿岩机凿岩，选用ф22mm六角中空钎杆，ф38mm一字型合金钻头。
2、爆破参数选择
1）炮眼直径：
根据选择的凿岩设备，炮眼直径为ф42mm。
2）炮眼深度：
眼深大小不仅影响掘工序的工作量和完成各工序的时间，而且影响爆破效果和掘进速度。
它是决定每班掘进循环次数的主要因素。
在提高机械化程度、改善循环技术和改进工作组织产前提下，应力求加大眼深并增多循环次数。
目前条件下，眼深多采用1.8-2.0米。
3）炮眼数目N：
炮眼数目与掘进断面、岩石性质、炮眼浓度和炸药性能等因素有关。
在保证爆破效果前提下，应尽可能地减少炮眼数目。
炮眼数目可根据经验进行估算，N=3.3（fs2）1/3,
N—炮眼数目，个；f—岩石坚固性系统；S—巷道掘进断面，m2；
本方案岩石f=8，S=5.5，代入公式得N=22个。
由于周边孔按光面爆破布置，故周边孔眼距适当缩小，孔数相应增加20%，增加5个，考虑一个空孔，则取孔数为28个。
4）炸药单耗q：
选用铵油炸药或乳化防水炸药，每卷长200mm，直径ф32mm，重150g/卷。
炸药单耗根据岩性、巷道断面按经验查表选取，取q=2.15kg/m3。
平巷掘进单位炸药单耗q经验选取表
掘进断面面积/m2
岩石坚固性系数f
2-3
4-6
8-10
12-14
15-20
4-6
1.05
1.5
2.15
2.46
2.93
6-8
0.89
1.28
1.89
2.33
2.59
8-10
0.78
1.12
1.69
2.04
2.32
10-12
0.72
1.01
1.61
1.9
2.1
12-15
0.66
0.92
1.36
1.78
1.97
15-20
0.64
0.9
1.31
1.67
1.85
5）炮孔布置：
A、掏槽孔：
采用直线螺旋掏槽形式。
中间设置1-2个空孔，掏槽眼至空眼距离依次递增呈螺旋线布置，按由近及远的顺序起爆，形成非对称桶形。
共布置四个掏槽孔，距空孔的中心距离依次为100mm、200mm、250mm、300mm。
空孔比掏槽孔长度增加0.2m，并在眼底装200g炸药，其起爆顺序为全部掏槽孔爆破后再反向起爆，以利于抛碴。
掏槽孔孔深应比其它孔深0.15-0.2m。
B、周边孔：
掏槽孔布置完成后，布置周边孔，周边孔布置在开挖轮廓上，用以控制开挖断面的轮廓和规格。
周边孔应向外倾斜3°-5°，以保证断面轮廓规格尺寸。
按照光面爆破要求，周边孔应均匀布置，孔间距50cm-70cm。
周边孔最小抵抗线W与周边孔间距E关系E/W=0.8。
底孔眼口应低于底板0.1-0.2m，孔底应低于巷道轮廓0.1-0.2m，避免留根底。
底孔应比其它孔深0.1-0.2m。
C、辅助孔：
辅助孔以掏槽孔槽腔为自由面层层均匀布置，孔距与最小抵抗线力求一致。
辅助孔孔间距在60cm～80cm间调整。
6）装药：
A、每一个循环总装药量Q：
根据经验公式Q=qSLη
q—单耗，取q=2.2kg/m3
S—巷道断面，此处为5.5m2
L—炮孔长度，此处取2.0m
η—炮孔利用率，取0.85
代入公式得Q=2.2*5.5*2*0.85=20.6kg
B、掏槽孔装药量Qc：
掏槽孔药量比其它炮孔增加15-20%，装药系数（装药深度与炮孔深度之比）取0.7，则每个槽孔装药长度为1.4m，装药量Qc=（1.4/0.2）*150=1.05kg。
C、空孔装药量Qk：
空孔装药一卷，即150g。
D、周边孔装药量Qb：
周边光爆孔装药量一般为普通爆破的1/3，装药系数α取0.35，则每个周边光爆孔装药长度为0.7m，装药量Qb=0.53kg。
E、辅助孔装药量Qf：
辅助孔装药系数取0.6,则每个孔装药长度为1.2m，装药量Qf=0.9kg。
F、底孔装药量Qd:
底孔装药量位于掏槽孔和辅助孔之间，装药系数取0.65，则每个底孔装药长度为1.3m，装药量Qd=0.98kg。
装药结构：
采用反向连续装药结构形式。
起爆药包放在孔底或先在孔底放一卷药，再放起爆药卷，起爆药卷内雷管聚能穴方向朝向炮孔方向。
周边光爆孔采用孔间隔深浅装药方式，即一孔装药至眼底，相邻炮孔装药至眼中间，以使炸药均匀分布于光爆层内。
7）堵塞：
所有炮孔都须堵塞，堵塞材料选用砂泥或炮纸，不能用可燃性材料。
堵塞长度一般为炮孔深度的20%，一般不小于50cm（爆破安全规程规定，炮孔长度为0.6-1.0m时，堵塞长度不小于孔深的1/2；炮孔长度大于1m时，堵塞长度不小于0.5m；炮孔长度大于2.5m时，堵塞长度不小于1.0米）。
炮泥或炮纸必须用炮棍填塞密实，一般是先用炮纸堵塞20cm，再用炮泥封堵眼口30cm。
堵塞时注意保护导爆管，不能将导爆管捅断。
不能无堵塞起爆。
具体装药及堵塞结构见下图。
药卷导爆管雷管炮纸炮泥导爆管
普通炮孔装药及堵塞结构示意图
相邻炮孔
中间炮孔
相邻炮孔
药卷导爆管雷管堵塞导爆管
周边光爆炮孔装药及堵塞结构示意图
8）起爆网路：
（1）起爆网路方案：
采用毫秒延期非电导爆管起爆网路，孔内延期。
掏槽孔分四段起爆，分别选用MS-1、MS-2、MS-3、MS-4段；空孔选用MS-5段；辅助孔布一圈，选用同段起爆，选用MS-6段；周边光爆孔同段起爆，选用MS-7段。
起爆网路采用簇联方式，导爆管按相邻区域分片束把（根据安全要求，每把导爆管数量以不超过20发为宜），将每簇导爆管联结到两发导爆管上，然后再将多簇导爆管联结管联结在一起，用一发导爆管联结，起爆器激发起爆。
雷管聚能穴方向朝向导爆管传爆反方向。
（2）起爆体制作及放置
用木或竹制锥子在药卷上钻一和雷管直径相当的孔，孔深要大于雷管长度。
通过孔将雷管全部插入药卷，并用胶布缠牢固。
此药卷即为起爆药卷。
爆破设计及网路联线图如下。
运输巷爆破设计
爆破参数表
起爆顺序
段别
炮孔
名称
炮孔个数（个）
孔深（m）
装药
系数
单孔药量（kg）
总药量
（kg）
备注
Ⅴ段
空孔
1
2.4
0.15
0.15
延时110ms
Ⅰ段-Ⅳ段
掏槽孔
4
2.2
0.70
1.05
4.2
延时0-75ms
Ⅵ段
辅助孔
5
2.0
0.6
0.9
4.5
延时150ms
Ⅶ段
周边孔
13
2.0
0.35
0.53
6.9
延时200ms
Ⅷ段
底孔
5
2.2
0.65
0.98
4.9
延时250ms
合计
28
58.2
20.65
每循环爆破预期效果及主要材料用量表
序号
爆破指标
单位
数量
序号
爆破指标
单位
数量
1
炮眼利用率
%
85
10
其中：
Ⅰ段
发
10
2
每循环进尺
m
1.7
Ⅱ段
发
1
3
每循环爆破实体岩量
m3/循
9.4
Ⅲ段
发
1
4
每循环炮眼长度
m/循
58.2
Ⅳ段
发
1
5
单位原岩炮眼消耗量
m/m3
6.2
Ⅴ段
发
1
6
单位原岩炸药消耗量
Kg/m3
2.19
Ⅵ段
发
5
7
每循环炸药消耗量
Kg/循
20.65
Ⅶ段
发
13
8
单位原岩雷管消耗量
发/m3
3.9
Ⅷ段
发
5
9
每循环雷管消耗量
发/循
37
炮孔布置及网路联线图
五、爆破安全距离计算
爆破警戒安全距离按爆破有害效应分别计算，取最大值做为警戒安全距离。
1、爆破振动安全距离
地下巷道的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度V。
经验公式R=（K/V）1/α*（Q）1/3，
Q—爆破最大一段药量，周边孔一响药量最大为6.9kg
V—爆破振动安全允许振速，根据爆破安全规程，矿山巷道取V=15-30cm/s
K、α—爆破衰减系数，中硬岩取K=150-200，α=1.5-1.8
此处取V=20，K=180，α=1.6代入公式得：
R=7.6m
衰减系统K、α取值表
岩石性质
K
α
坚硬岩石
50-150
1.3-1.5
中硬岩石
150-250
1.5-1.8
软岩
250-350
1.8-2.0
2、爆破冲击波安全距离Rk：
爆破冲击波在巷道内传播时，由于要推动巷道内空气一起运动，同时必须克服巷道表面摩擦力，因此要消耗部分能量。
地下爆破时，空气冲击波由于受爆破空间所限，传播途径复杂，其危害效应要比相同药量爆炸的露天空气冲击波严重的多。
爆破安全规程规定，地下爆破时，对人员和其他保护对象的空气冲击波安全允许距离由设计确定。
水下冲击波传播速度是相当于同样强度空气冲击波传播速度的3-4倍。
爆破安全规程中没有给出地下爆破空气冲击波安全距离计算公式，故参照水下钻孔爆破冲击波安全距离计算公式来计算。
根据经验公式Rk=1/4K0（Q）1/3,
K0—安全系数，水下钻孔爆破，安全条件是保护人员，取值K0=130，
代入公式得：
Rk=62m
3、个别飞散物安全距离：
井下巷道浅孔爆破个别飞散物安全距离按设计计算，但不应小于200米。
一般井巷掘进爆破一响炸药量都不大，故爆破飞石安全距离按200m考虑。
选取有害效应安全距离最大值为爆破安全警戒距离，故安全警戒距离确定为200m。
六、爆破作业基本规定
1、爆破作业环境安全要求
1）巷道作业面不应有冒顶危险；
2）作业区炮烟浓度不应超过规定值；
3）爆破作业不会造成巷道涌水；
4）支护强度应符合规定且支护结构未损坏；
5）光线充足、照明良好且符合规定；
2、导爆管起爆网路敷设及安全检查
1）导爆管网路严格按设计进行联结，网路中不应有死结，孔外相邻传爆雷管之间应有足够距离；
2）起爆导爆管雷管与导爆管捆扎端端头的距离应不小于15cm；
3）导爆管应均匀敷设在雷管周围，并用胶布绑扎牢固，雷管聚能穴方向应与导爆管传爆方向相反；
3、装药安全要求
1）装药前应对作业场地、爆破器材堆放场地进行清理；
2）做好装药原始记录，记录应包括装药基本情况、出现的问题及处理措施；
3）装药现场不能用明火照明；作业现场使用36V安全照明；
4）装药发生卡塞时，在雷管和起爆药包装入前，可用非金属炮棍捣通，装入起爆药包后不应用集体器械冲撞；
5）装药过程中，不应硬拉或拨导爆管；
4、堵塞安全要求
1）炮孔装药后都应进行堵塞，不应使用无堵塞爆破；
2）不应使用石块或易燃材料堵塞炮孔；
3）用水袋堵塞炮孔时，孔口部位应用不小于0.15m炮泥堵塞；
4）不应捣鼓直接接触起爆药包的堵塞材料，或用堵塞材料撞击起爆药包；
5）发现堵塞物卡孔应及时进行处理；、
6）堵塞作业应避免夹扁、挤压和拉扯导爆管，并应保护雷管引出线；
7）堵塞水孔时，应放慢堵塞速度，让水流出孔外，避免产生悬料；
5、爆破后安全检查
1）爆破后要进行通风吹散炮烟，15min后，经检查井下空气合格后，方准许检查人员进行现场进行检查；
2）爆后检查内容包括：
确认有无盲炮；有无冒顶、危岩，支撑是否破坏，炮烟是否排除；
3）盲炮处理应由爆破领导人定出警戒范围，并设警戒。
处理盲炮时，无关人员不准进入警戒区。
应派有经验的爆破员处理盲炮。
6、盲炮处理措施
1）经检查爆破网路完好时，可重新起爆；
2）可打平行孔装药爆破，平行孔距盲炮距离不小于0.3m。
为确定平行孔方向，可将盲炮炮孔中的炮泥取出部分，以控制平行孔的方向；
3）可用木、竹等非金属工具轻轻将炮孔中堵塞掏出，用药包诱爆；
4）可在安全地点外用远距离控制风水喷管吹出盲炮堵塞物及炸药，但应采取措施回收雷管。
5）对非抗水类硝铵炸药，可将堵塞物掏出，再向孔内注水，使其失效，但要回收雷管。
6）盲炮处理应当班处理完成，当班确实处理不完的，必须向下一班进行交接班，由下一班继续进行处理。
七、爆破作业安全规定
1、一般规定
1）工作面空顶距离超过设计或规定数值时，不应爆破；
2）井下炸药库30m范围内不应进行爆破；
3）地下爆破时，应在警戒区设立警戒标志；发布的“预警信号、起爆信号、解除警报信号”应采用适合井下的声响信号，并明确规定和公布各信号表示的意义；
4）井下工作面所用炸药、雷管应分别存放在加锁的专用爆破器材箱内，不应乱扔乱放。
爆破器材箱应放在顶板稳固、支架完整、无机械电器设备的地点；、
5）爆破后，应进行充分通风，保持作业场所通风良好；
6）巷道贯通作业时，当两作业面相距15m时，只准从一个工作面向前掘进；、
八、爆破有害效应控制
1、爆破振动效应的控制
1）采用低威力、低爆速炸药；
2）采用毫秒爆破；
3）限制一次爆破的最大用药量。
采用分次爆破来控制每次爆破的炸药量。
2、爆破冲击波的控制与预防
1）尽量避免采用裸露药包爆破和导爆索露天爆破；
2）控制一次起爆炸药量；
3）选定合理的最小抵抗线方向和数值，优化爆破参数，改进装药结构，确保堵塞质量等。
使每个药包的爆炸冲击波的无效能量减至最小限度；
4）精心施工，确保顺利实现设计要求；
5）巷道中空气冲击波可采用“挡”的措施削弱其强度。
采用水力阻波墙。
3、爆破飞散物的控制与预防
1）设计合理。
2）设计施工中，要注意避免药包位于岩石软弱层或基础的接打面，以免从这些薄弱面冲出飞散物。
采取间隔阻塞、调整药量、避免过量装药等措施；
3）在爆破施工中，需严格控制飞散物时，应对爆破体采取覆盖或防护措施。
4、爆破有害气体的预防措施
1）选用合格炸药，所选炸药尽量接近零氧平衡；
2）增大起爆能，使炸药能完全爆轰；
3）选定合理装药结构形式，装药前必须将药孔内积水及岩粉吹干净。
根据情况采用散装药，将会显著降低有毒气体浓度。
另外装药密度、起爆药包位置、药包包装材料、填塞物种类、堵塞质量等对有毒气体的产生都有一定影响。
4）加强通风与洒水，爆破后要加强通风，驱散较轻的CO，一切人员等到有害气体稀释至爆破安全规程中允许的浓度以下时，才准返回作业面。
地下爆破中爆后至少通风15min才准进入工作面。
按一般经验，爆破粉尘可在几至十几分钟内扩散干净。
洒水一方面可将溶解度较高的氮的氧化物转变为亚硝酸与硝酸，另一方面可将难溶于水的氮氧化物从碎石堆或裂隙中驱赶出来，便于随风流出工作面。
在水中加入一不定浓度的碱液效果更好。
5）加强炸药质量管理。
注意防水防潮，禁用过期变质的炸药。
5、降低爆尘的技术措施
一般爆破岩石的物理性质对产尘强度有很大的影响。
岩石硬度愈大，爆破后进入空气中的粉尘量也愈大；爆破单位体积的岩石所用的炸药量愈多，产尘愈大；微差起爆产尘强度低；炮孔深，产尘强度小；炮孔浅产尘强度大；巷道周边潮湿程度和空气温度愈小，工作面粉尘浓度愈高。
1）国家卫生标准规定，工作面的粉尘浓度不应超过2mg/m3。
由于粉尘中含有大量游离二氧化硅，有时还可能含有砷、铅等有害物质，因此必须降低粉尘浓度。
2）均匀布孔，控制单耗药量、单孔药量与一次起爆药量，提高炸药能量有效利用率；
3）采用毫秒爆破技术；
4）根据岩石性质选择相应炸药品种，努力做到波阻抗匹配；
5）爆破前采用水封爆破进行堵塞，即以装水的塑料袋代替炮泥，爆破瞬间水袋破裂，化为微细水滴捕尘集尘，装药量与水袋重量之比常取2：
1；
6）爆破前后喷雾洒水，爆前在巷道周壁大量洒水，按粉尘重量计算，可比不洒水时减小1/2。
九、爆破事故的预防与应急措施
预防爆破事故的措施可以概括为“精心设计是基础，严谨施工是关键，安全管理是保证”。
1、精心设计，消除安全隐患
1）调查掌握实施爆破的客观条件；
2）周密设计，合理布药，优化爆破方案和爆破参数；
3）确定保护对象安全叛据，限定一次齐爆药量；
4）分散释放全部能量，实施分段延期起爆，确保准爆；
5）预估可能出现的爆破事故，提出处理预案；要预估爆后可能出现的意外事故，在设计中提出事故预防和应急处理措施，做到有备无患，以免措手不及，手忙脚乱而引发新的事故。
2、严谨施工、实现设计要求
1）设计人员到场，参加施工、指导施工，针对施工中出现的新情况、新问题，及时调整修改设计，确保最终实现设计要求。
2）建立、健全各项规章制度；根据工程特点，分别制定各项制度、各类人员岗位职责和关键工序的施工图、技术操作细则，明确安全、质量标准，对全体工作人员进行技术培训，考核合格后持证上岗；切实做到有章可循，有法可依，按图施工，确保安全。
3）检查验收，确保关键工序的施工质量；开始装药前必须对药室、药孔进行逐个检查验收，发现不符合要求处，坚决纠正。
4）保障合格器材，留有备用；爆破器材是实现安全准爆的物质基础，按照爆破安全规程规定，使用前必须按产品说明书指标检查性能，坚决不用质量低劣产品；
5）防护措施；严格采取各项防护措施，全面防护时要注意防止覆盖物破坏起爆网路，防止先爆药包破坏覆盖而使后爆部分裸露。
6）布设警戒，严禁无关人员进入；工程爆破安全距离已在设计中规定，执行警戒中决不可缩小。
警戒范围要明确标定在平面图上，通过现场勘查，核定各个岗哨位置及人员、装备。
原则是封闭可以进入爆破危险区的所有通道。
7）爆后安全检查，消除隐患；爆破后，解除警戒前要认真对爆破现场进行安全检查，及时发现和消除事故隐患。
在确认现场安全后，方可解除警戒。
检查人员必须具有丰富经验，发现隐患，应立即在周围设置明显标志，严禁无前人员靠近该处。
3、加强安全管理
1）加强人的管理；主要是组织本单位爆破作业人员参加培训，经考试合格后持证上岗，
2）加强物的管理；对爆破器材的购置、运输、装卸、贮存、发放、检查、应用、销毁待各个环节制定具体的操作细则。
严防流失，做到帐物相符。
3）建立质量保证体系；这是预防事故、确保爆破质量的根本措施。
4）推行爆破工程安全监理制度。
4、爆破事故应急措施
1）爆破事故后，爆破单位领导人应立即向上级报告，并以最快速度查明事故具体情况，启动应急组织机构，各小组同步开展工作。
2）应急组织机构；应在爆破前建立，由爆破单位领导人或指定专人负责，下设几个专业组：
（1）技术组：
由主要设计人员和有经验的施工人员组成，负责查明事故具体情况、已造成的危害和扩大的可能性。
提出事故处理方案和安全保证措施，协同工程组抢险救灾、处理拒爆药包；
（2）工程组：
由施工人员组成，并配备必要的施工机械和设备工具、消防灭火工具，负责抢险救灾、灭火排险，恢复影响范围内的正常生活秩序；
（3）医疗组：
由医护人员组成，并配备救护车、必须的医疗器械和设备工具，负责抢救伤员；
（4）警戒组：
由警卫人员组成，配备必要的通讯器材，负责事故现场警戒，禁止无关人员进入现场；
（5）通讯组：
由电话通讯人员组成，配以必要的通讯器材。
负责沟通信息，及时取得上级指示和帮助，迅速排除险情，恢复正常；
3）应急原则和方法
（1）封闭事故现场。
报告主管单位和公安部门，有关单位领导应迅速及时直到现场，有效组织人员实施应急处理。
（2）以人为本，先抢救保管员，再灭火抢险，力争将人员伤亡及物资损失减少到最低限度。
（3）沉着应对。
根据事故具体情况采取果断措施。
切忌慌乱失措，草率处理，再酿成新的事故。
（4）抢险人员要有自我保护意识和相应保护措施，避免慌乱中深入危区，自陷于难（如抢救巷道掘进爆破中有害气体中毒事故）。
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