鉆眼及破巖-第一講精簡版第一頁，共82頁。2022/11/27爆破破巖原理2主要鉆眼機具1爆破設計3鉆眼機具與爆破破巖第二頁，共82頁。

2022/11/27目的

重點

爆破破巖原理難點爆破破巖原理及設計會編制爆破說明書和圖表交岔點設計第三頁，共82頁。4巷道主要開挖方法（1）鉆眼爆破法:

（2）機械掘進法Drillingandblasting:normalblasting,smoothblasting,preslittingMachineboring:full-facetunnelboringmachine(TBM),roadheader.第四頁，共82頁。5第五頁，共82頁。6鉆爆法施工：沖擊式（硬巖），旋轉式（煤、軟巖）掘進工序：鉆眼——裝藥聯線——放炮通風——裝巖運輸——支護工具設備：鑿巖機——炸藥——局部扇風機——

裝巖機——錨、噴、網、架煤電鉆——雷管、放炮器——風筒——

礦車電機車、礦車淺孔：深度小于2.5m，直徑小于42mm；中深孔：深度2.5~4m，直徑小于50mm；深孔：深度大于4m，直徑大于50mm。第六頁，共82頁。2022/11/27主要鉆眼機具1第七頁，共82頁。8破巖原理與設備一.沖擊式破巖原理1.沖擊式破巖鉆眼原理：沖擊（沖擊功）—旋轉—排粉適用于硬巖代表機具：鑿巖機

沖擊力第八頁，共82頁。92.旋轉式破巖鉆眼原理：壓入（軸壓）——旋轉切削——排粉適用于軟弱巖層或煤層代表機具：煤電鉆軸壓力回轉力矩第九頁，共82頁。10

沖擊式破巖

旋轉式破巖適用于堅硬巖石軸壓力小噪音大功效低環衛差軟巖和煤軸壓力大噪音小功效高環衛良好兩種破巖方法比較第十頁，共82頁。11二、常用的鑿巖設備

（鑿巖、動力、支架方式）

手持式機重20kg以下風動鑿巖機氣腿式

機重30kg以下導軌式機重35～80kg

向上式機重40～45kg電動鑿巖機氣腿式機重25~30kg

導軌式機重30kg以下液壓鑿巖機導軌式機重130～360kg內燃鑿巖機機重30kg以下煤電鉆

手持式機重18kg，功率1.2kw巖石電鉆導軌式機重35~40kg功率1.2kw液壓鉆導軌式旋轉沖擊式、熱能鉆孔、微波鉆孔、激光鉆孔、水射流鉆孔、氟氧化學反應鉆孔等。

傘形鉆架鑿巖臺車第十一頁，共82頁。12第十二頁，共82頁。13第十三頁，共82頁。14鑿巖機的構造與工作原理

風動鑿巖機可分為低頻、中頻和高頻。沖擊頻率在2000次/min以下為低頻，2000～2500次/min為中頻，超過2500次/min為高頻。國產氣腿鑿巖機，除YTP－26等少數為高頻外，均為低、中頻鑿巖機。

手持式鑿巖機目前使用很少。氣腿式鑿巖機因重量和手持式差不多，但有氣腿支撐，可減輕體力勞動，在巖巷掘進中應用較廣。一、鑿巖機的構造與工作原理氣腿式風動鑿巖機、液壓鑿巖機、煤電鉆為代表第十四頁，共82頁。15㈠風動鑿巖機的構造⑴柄體1：進氣進水管道、操作閥、氣腿的調壓閥和換向閥、水針。⑵缸體2：閥柜D、配氣閥C、棘輪和旋轉棒B、活塞F、消音罩。⑶機頭3：錘G、轉動套I、釬卡和外殼。第十五頁，共82頁。16

㈡工作原理1.沖擊機構2.轉釬機構3.排粉機構4.潤滑機構第十六頁，共82頁。171.沖擊機構：氣缸+活塞+配氣裝置沖程（活塞完成往復運動），活塞做沖程運動，沖擊釬尾。C-滑閥，6-滑閥前腔，氣缸后腔，7-活塞，8-排氣口，11-回程氣道㈡工作原理排氣口活塞前端面配氣閥片第十七頁，共82頁。18回程排氣口第十八頁，共82頁。192.旋轉機構：內棘輪+螺旋棒+活塞+轉動套

沖程——活塞直線運動，帶動旋轉棒旋轉回程——旋轉棒迫使活塞旋轉，帶動轉動套、釬桿旋轉。第十九頁，共82頁。203.排粉系統：注水排粉系統－開鉆供水、停鉆停水：由氣道2進入注水閥右端面，克服彈簧6的阻力，閥左移，開啟水路。濕式排粉—壓力水，水壓比風壓低0.1~0.2MPa

強力吹掃炮眼系統第二十頁，共82頁。214.潤滑系統：注油器，3~5ml/min懸掛式：懸掛在風管彎頭處，容油量較小；落地式：放在離鑿巖機不遠的進風管中部，容油量較大第二十一頁，共82頁。22㈢推進機構與架鉆設備1.氣腿：推進+架支支設角30°～50°2.掘進鑿巖臺車：鉆臂架支3.傘鉆：第二十二頁，共82頁。23鑿巖臺車

國產CGJ-2型鑿巖臺車，配備兩臺YT－24鑿巖機，軌輪式風動馬達絲杠推進，直流電動機驅動軌輪行走第二十三頁，共82頁。24One-boomrig

Three-boomrig

第二十四頁，共82頁。25傘鉆第二十五頁，共82頁。26㈣鑿巖機的使用⑴及時加油⑵合適的軸推力（克服反沖）⑶壓氣壓力，大于0.5MPa⑷水壓低于風壓，供水不中斷⑸釬子質量好《工業企業噪聲衛生標準》規定85分貝為每天接觸噪聲8小時的允許界限，接觸噪聲的時間每減小一半，可增加3分貝，但最強不得超過115分貝。各型鑿巖機的噪聲約為105分貝（在空曠地方空打測得）。井下的噪聲85%是排氣噪聲，消音罩約降低5~7分貝第二十六頁，共82頁。27二.液壓鑿巖機1.構造⑴沖擊機構：油缸+活塞+配油裝置（油壓在10MPa以上）⑵旋轉機構：獨立外回轉機構液壓馬達帶動齒輪⑶排粉系統：側向供水排粉2.優缺點⑴鉆速高（純鉆速2~3倍）⑵可調整（功率可調整，鉆鑿較深和直徑較大的孔）⑶自潤滑⑷可鉆硬巖、大直徑深眼⑸環衛好（噪音低10~15分貝，90分貝以下，沒有油霧水氣）。第二十七頁，共82頁。28

三.旋轉式鉆眼機械煤電鉆⑴適用條件：煤及f＜3的巖層。⑵構造：散熱風扇+開關手柄+電動機+減速器+釬套筒

電壓127v，功率1.2~2.0kW（多為1.2kW），轉速2700轉/分。外殼為鋁合金鑄造，密封防爆。⑶軸推力：人力推頂。第二十八頁，共82頁。29

[適用范圍]本系列煤電鉆適用于煤礦井下及其周圍介質中有甲烷、煤塵等爆炸性混合物氣體的環境中，在交流50Hz，電壓為127V的供電網絡中，在回采及掘進工作面對中硬和硬煤層鉆眼之用。[產品特點]1、結構緊湊，型式多樣，有普通型、強力型、濕式型等。2、扭矩大，適合中硬和硬煤層鉆眼。ZM系列礦用隔爆型手持式煤電鉆第二十九頁，共82頁。303.巖石電鉆組成：電動機、減速箱、牽引裝置、機殼和供水裝置必須有推進裝置適用條件：適用于在f=4～6的巖石中鉆眼。第三十頁，共82頁。31鉆眼工具一、鑿巖機的釬子1.整體釬子：第三十一頁，共82頁。322.組合釬子

一字形：速度快、制造和修磨簡單、磨損快、易夾釬。十字形：速度慢、孔圓，制造和修磨復雜，用料多。⑴釬頭球齒形：硬巖鉆眼材料釬頭體：合金鋼，55SiMnMo(鉬)、40MnMoV（釩）。釬刃：鎢鈷類合金。第三十二頁，共82頁。33第三十三頁，共82頁。34a)鑲KO型硬質合金片;b)鑲K1型硬質合金片標準直徑十字形釬頭釬頭結構參數①刃角，110o②隙角，3o③弧形釬刃，180mm曲率半徑④釬頭直徑，38~43mm⑤排粉溝第三十四頁，共82頁。35中心孔：⑵釬桿中空六角形B22、B25；中空圓形D32、D38（重型導軌式鑿巖機）材料：ZK8Cr、ZK55SiMnMo⑶釬頭和釬桿的連接：錐形連接，錐角度為7°，插入深度24~38mm

（留有過渡縫隙6～8mm）

能量傳遞效率和釬桿、釬頭壽命第三十五頁，共82頁。36第三十六頁，共82頁。37麻花釬子⑴鉆頭、方槽、尾孔、麻花鉆桿、鉆桿尾部⑵麻花鉆桿：菱形或矩形，T7或T8鋼傳遞軸壓和扭矩，螺紋方向與鉆頭方向一致，螺旋溝槽排粉，螺距一般為70～80mm。二.電鉆釬子：第三十七頁，共82頁。38第三十八頁，共82頁。2022/11/27爆破破巖原理2第三十九頁，共82頁。40破巖原理與爆破技術巖石爆破破碎機理四、微差爆破二.長條藥包的爆破特點五、光面爆破技術三.瓦斯礦井的安全爆破粉碎區：沖擊波壓縮作用。103~104MPa壓力，裝藥半徑的2～3倍。破裂區：應力波――徑向壓力和切向拉力——裝藥半徑的10~15倍以上震動區：聲波1.單個裝藥在無限體中的爆破作用－爆破的內部作用第四十頁，共82頁。412.單個裝藥接近于自由面時的爆破作用最小抵抗線：藥包中心到自由面的垂直距離。⑴自由面：集中藥包埋入巖土體中，巖土體與空氣接觸的表面。很大：破碎區——裂隙區——震動區⑵最小抵抗線變小：破碎區——裂隙區——震動區——拉斷區再小：破碎區——裂隙區——拉斷區（裂隙與拉斷區貫通，松動漏斗或者爆破漏斗、拋擲漏斗）第四十一頁，共82頁。42爆破漏斗幾何要素W—最小抵抗線，裝藥中心到自由面的垂直距離，即藥包的埋置深度，也即倒圓錐的高度；r—爆破漏斗半徑，漏斗底圓中心到該圓邊上任意點的距離，即倒圓錐底圓半徑；R—爆破作用半徑，藥包中心到爆破漏斗底圓邊緣上任意點的距離。H—爆破漏斗的可見深度；n—爆破作用指數，是爆破漏斗半徑與最小抵抗線的比值，即n=r/W。θ—爆破漏斗張開角，也叫頂角。第四十二頁，共82頁。43⑶爆破作用指數：

n=（0.8~1.0）

n=1標準拋擲漏斗3＞n＞1加強拋擲漏斗－露天拋擲大爆破0.75＜n＜1減弱拋擲－井巷掘進

n=0.75松動漏斗－控制爆破

n＜0.75沒有漏斗⑷掏槽：增加自由面。第四十三頁，共82頁。44二.長條藥包的爆破特點炮眼利用率：實際爆落深度與炮眼深度之比。炮眼的填塞：延長爆生氣體的作用時間，有利于破碎巖石并降低引爆瓦斯、煤塵危險。第四十四頁，共82頁。2022/11/27爆破設計3第四十五頁，共82頁。46①安全——鉆眼、裝藥、連線、放炮②技術——超（＜150mm）欠挖；減小圍巖震動和破壞，利于巷道維護；巖石塊度（＜300mm）、巖堆形狀便于裝運③經濟——炮眼利用率高85％、炸藥與雷管消耗量低、提高掘進效率和速度

鉆眼第四十六頁，共82頁。47①掏槽眼：最先起爆，為后爆炮眼創造附加自由面②輔助眼：擴大槽腔、破碎巖石，為周邊眼創造自由面③周邊眼：最后起爆，控制斷面形狀、大小和輪廓一.工作面炮眼布置①選擇合適的掏槽方式，布置掏槽眼②按光爆要求確定最小抵抗線，布置周邊眼③布置底眼④均勻布置輔助眼步驟分類第四十七頁，共82頁。481.掏槽眼

⑴位置：①斷面中央偏下——便于掌握打眼方向、其它炮眼借助自重崩落；②盡可能布置在軟弱巖層中

⑵掏槽方式：斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽第四十八頁，共82頁。49單向掏槽：炸藥集中程度較低，均質堅硬巖層很少使用，軟巖或具有層、節理或軟夾層的巖層（50~70°）楔形掏槽：兩兩對稱、一個水平，兩眼底距離為200mm、眼深加深200mm，各種巖層，應用最為廣泛（60~75°）錐形掏槽：f＞8的堅硬巖石，主要用于井筒施工斜眼掏槽－炮眼與自由面（掘進工作面斜交）斜眼掏槽第四十九頁，共82頁。50優點：適用各種巖層，充分利用自由面，逐步擴大爆破范圍，掏槽面積大，適用較大斷面的巷道。缺點：掏槽眼深度受巷道寬度限制，碎石拋擲距離大，易損壞設備和支護。斜眼掏槽第五十頁，共82頁。51⑴直線掏槽，眼距：100－200mm、眼深：2m特點：炮眼平行、眼底落于同一平面，掏槽面積小。適用于中硬巖石、小斷面，軟弱夾層。

直眼掏槽－炮眼與自由面（掘進工作面垂直），炮眼深度不受斷面限制，用于深孔爆破。便于鑿巖機同時作業，眼距較近可設置空眼起附加自由面的作用。直線掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽直眼掏槽

（2）螺旋掏槽－圍繞空眼逐步擴大掏槽面積。適用于各種巖石，眼深可達3m第五十一頁，共82頁。52（3）角柱掏槽對稱布置、中硬巖石。直眼掏槽三角柱菱形

直眼掏槽：以空眼為附加自由面，對爆炸應力和爆破方向起集中導向作用，受壓巖石有必要的碎脹補償空間。第五十二頁，共82頁。53混合掏槽其中斜眼成75°～85°，在直眼起爆后起爆，起拋渣和擴槽作用。第五十三頁，共82頁。54

直眼掏槽是以空眼作為附加自由面。空眼的作用，一方面對爆炸應力和爆破方向起集中導向作用，另一方面使受壓巖石有必要的碎脹補償空間。第五十四頁，共82頁。552.周邊眼：主要應用光面爆破，控制斷面大小和形狀⑴布置：幫眼和頂眼：＝

0.6（軟）～1.0（硬）K－炮眼密集系數，E—眼距，400~600mm，w－最小抵抗線

⑵裝藥量：軟巖：70～120g/m

裝藥集中度中硬：200～300g/m（不包括炮泥段）硬巖：300～350g/m

底眼：控制巷道坡度和底板平整度

500～700mm，眼口高200mm，眼底低200mm，裝藥系數0.5～0.7。拋擲：眼距400mm、炮眼加深200mm，底眼增加1～2個藥卷第五十五頁，共82頁。56煤礦光爆周邊眼參數巖層情況巖石堅固性系數,f炮眼直徑mm炮眼間距mm最小抵抗mm炮眼密集系數mm裝藥量kg/m完整、穩定、中硬以上8～1042～45600～700500～7001.0～1.10.2～0.3中硬、層節理不發育6～835～42500～600600～8000.8～0.90.15～0.2松軟、層節理發育＜635～42350～500500～7000.7～0.80.10～0.15

根據實踐經驗，采用光面爆破時，掏槽眼、輔助眼、控制光爆層的輔助眼和周邊眼的每眼裝藥數量的比例大致為4︰3︰2︰1。第五十六頁，共82頁。573.輔助眼：破碎巖石⑴布置：均勻布置，間距500～700mm⑵裝藥量：0.45～0.6⑶為周邊眼創造一個理想光面層，光面層厚度要均勻且大于周邊眼的最小抵抗線。第五十七頁，共82頁。58（1）掏槽眼布置在斷面的中央偏下，并考慮輔助眼的布置較為均勻和減少崩壞支護及其他設施的可能。（2）周邊眼一般布置在巷道斷面輪廓線上，頂眼和邦眼按光面爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在在同一平面上。（3）輔助眼均勻地布置在掏槽眼和周邊眼之間，以掏槽眼形成的槽腔為自由面層層布置。炮眼布置方法和原則：“抓兩頭、帶中間”第五十八頁，共82頁。59

礦用炸藥：硝銨類炸藥和含水炸藥（乳化、漿狀、水膠炸藥）.

硝銨類炸藥價格較低廉，為煤礦普遍使用，一般裝成直徑32、35、38mm，重量100、150、200g的藥卷，有效使用期為6個月。

起爆材料：采用8號電雷管。在穿過有瓦斯地層時，不能選用秒延期雷管，毫秒延期雷管總延期時間也不能大于130ms。煤礦許用雷管，管殼銅殼，加消焰劑控制爆溫、火焰。

電爆網路：煤礦井下爆破采用串聯爆破網路，防爆型電容式發爆器起爆。

當穿過有瓦斯地段時，采用煤礦硝銨炸藥和含水炸藥;堅硬巖石可考慮采用粉狀高威力炸藥。

爆破器材及參數第五十九頁，共82頁。60㈡爆破參數的確定（單位炸藥消耗量、炮眼直徑、深度、數目等。）1.單位炸藥消耗量q

影響因素：炸藥性能、圍巖的物理力學性質、自由面的大小和數目、炮眼直徑和深度等。①

經驗公式：kg/m3f—普氏系數，S-斷面積

k0——炸藥爆力校正系數，p-爆力，ml②

預算定額：2號巖石硝銨炸藥，③

每循環消耗藥量2.炮眼直徑D——鉆眼效率、炮眼數目、炸藥消耗量

D=（10mm）+d

d——32mm、35mmD——40～42mm

目前多采用小直徑藥包25mm、炮眼30mm第六十頁，共82頁。61采用光面爆破掘進巖巷的炸藥消耗量

平硐、平巷炸藥和雷管消耗定額第六十一頁，共82頁。623.炮眼深度：（1.5～2.5m）——鉆眼時間、循環進尺、裝巖時間——循環時間和循環次數中深孔2.5m合理，曾經淺眼1-2m多循環使用廣泛，近幾年尤其鑿巖臺車的使用，向中深孔發展。取值范圍5-2按循環組織：正規循環——每班完成的循環數為整數，p894.炮眼數目①

估算：N個②

平均裝藥計算：③實際布置數目：q—單位炸藥消耗量；S—斷面面積；m—藥卷長度；η—炮眼利用率；a—裝藥系數；P—每個藥卷重量。第六十二頁，共82頁。631.裝藥結構三.裝藥結構與起爆順序周邊眼單段空氣柱裝藥空氣間隔分節裝藥掏槽眼和輔助眼正向裝藥反向裝藥第六十三頁，共82頁。642．炮眼的填塞常用1︰3的泥沙混合炮泥，濕度為18~20％。這種炮泥既有良好的可塑性，又具有較大的摩擦系數。

《煤礦安全規程》第三百二十八條炮眼封泥應用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分應用黏土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮泥封實。嚴禁用煤粉、塊狀材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。無封泥、封泥不足或不實的炮眼嚴禁爆破。嚴禁裸露爆破。《煤礦安全規程》第三百二十七條裝藥前，首先必須清除炮眼內的煤粉或巖粉，再用木質或竹質炮棍將藥卷輕輕推入，不得沖撞或搗實。炮眼內的各藥卷必須彼此密接。有水的炮眼，應使用抗水型炸藥。裝藥后，必須把電雷管腳線懸空，嚴禁電雷管腳線、爆破母線與運輸設備、電氣設備以及采掘機械等導電體相接觸。第六十四頁，共82頁。65《規程》第三百二十九條炮眼深度和炮眼的封泥長度應符合下列要求：（一）炮眼深度小于0.6m時，不得裝藥、爆破；在特殊條件下，如挖底、刷幫、挑頂確需淺眼爆破時，必須制定安全措施，炮眼深度可以小于0.6m，但必須封滿炮泥。（二）炮眼深度為0.6～1m時，封泥長度不得小于炮眼深度的1/2。（三）炮眼深度超過1m時，封泥長度不得小于0.5m。（四）炮眼深度超過2.5m時，封泥長度不得小于1m。（五）光面爆破時，周邊光爆炮眼應用炮泥封實，且封泥長度不得小于0.3m。（六）工作面有2個或2個以上自由面時，在煤層中最小抵抗線不得小于0.5m，在巖層中最小抵抗線不得小于0.3m。淺眼裝藥爆破大巖塊時，最小抵抗線和封泥長度都不得小于0.3m。3.起爆順序一次起爆：掏槽眼——輔助眼——周邊眼——底眼第六十五頁，共82頁。66第三百三十一條裝藥前和爆破前有下列情況之一的，嚴禁裝藥、爆破：（一）采掘工作面的控頂距離不符合作業規程的規定，或者支架有損壞，或者傘檐超過規定。（二）爆破地點附近20m以內風流中瓦斯濃度達到1.0％。（三）在爆破地點20m以內，礦車，未清除的煤、矸或其他物體堵塞巷道斷面1/3以上。（四）炮眼內發現異狀、溫度驟高驟低、有顯著瓦斯涌出、煤巖松散、透老空等情況。（五）采掘工作面風量不足。第三百三十九條爆破前，腳線的連接工作可由經過專門訓練的班組長協助爆破工進行。爆破母線連接腳線、檢查線路和通電工作，只準爆破工一人操作。爆破前，班組長必須清點人數，確認無誤后，方準下達起爆命令。爆破工接到起爆命令后，必須先發出爆破警號，至少再等5s，方可起爆。裝藥的炮眼應當班爆破完畢。特殊情況下，當班留有尚未爆破的裝藥的炮眼時，當班爆破工必須在現場向下一班爆破工交接清楚。第六十六頁，共82頁。671.爆破說明書①爆破原始資料：井巷名稱、用途、位置、形狀尺寸、巖層性質、地質條件及瓦斯情況等

②選用的鉆眼爆破器材：炸藥、雷管的品種及性能參數、鑿巖機的型號、性能③爆破參數的計算選擇：掏槽方法、炮眼直徑、深度、數目、單位耗藥量④爆破網路的計算和設計：⑤安全措施2.根據說明書繪出爆破圖表①爆破原始條件和技術經濟指標②裝藥量與起爆順序③預期爆破效果④炮眼布置圖及裝藥結構圖四.爆破說明書和爆破圖表

第三百一十七條爆破作業必須編制爆破作業說明書，說明書必須符合下列要求：（一）炮眼布置圖必須標明采煤工作面的高度和打眼范圍或掘進工作面的巷道斷面尺寸，炮眼的位置、個數、深度、角度及炮眼編號，并用正面圖、平面圖和剖面圖表示。（二）炮眼說明表必須說明炮眼的名稱、深度、角度，使用炸藥、雷管的品種，裝藥量，封泥長度，連線方法和起爆順序。（三）必須編入采掘作業規程，并及時修改補充。爆破工必須依照說明書進行爆破作業。

第六十七頁，共82頁。68第六十八頁，共82頁。69掏槽眼周邊眼第六十九頁，共82頁。70五.鉆眼工作第七十頁，共82頁。71第七十一