3.3鑿巖爆破工作

鑿巖爆破是井筒基巖掘進中的主要工序之一，其工時一般占掘進循環時間的20%～30%，它直接影響到井筒掘進速度和井筒規格質量。良好的鑿巖工作是：鑿巖速度快，打出的炮眼在眼徑、深度、方向和布眼均勻上符合設計要求，孔內巖粉清理干凈等；而良好的爆破工作應能保證炮眼利用率高，巖塊均勻適度，底部巖面平整，井筒成型規整，不超挖，不欠挖，爆破時不崩壞井內設備，并使工時、勞力、材料消耗最少。

為了滿足上述要求，需正確選取鑿巖機具和爆破器材，確定合理的爆破參數，采取行之有效的勞動組織和熟練的操作技術等。

3.3.1鑿巖工作

根據井筒工作面大小、炮眼數目、深度等選擇鑿巖機具，布置供風、供水管路系統，以及采取供水降壓措施等。

3.3.1.1 鑿巖機具

2m以下的淺眼，可采用手持鑿巖機打眼，如改進的01-30、YT-24、YT-23、YTP-26等型號。一般工作面每2～3rn2配備一臺。釬頭可用一字形、十字形或柱齒形釬頭，釬頭直徑一般為38～42mm。如用大直徑藥卷，則鑿出的炮眼直徑應比藥卷直徑大6～8mm。

手持鑿巖機打眼勞動強度大、鑿速慢，不能打深眼，多用在井筒深度淺、斷面小的豎井中打淺眼。

3.3.1.2鉆架

為改變人工抱機打眼方式，實現打深眼、大眼，加快鑿巖速度，提高豎井施工機械化水平，國內已在推廣使用環形和傘形兩種鉆架，配合高效率的中型或重型鑿巖機，可以鉆鑿4～5m以下的深眼。

A環形鉆架

FJH型環形鉆架(圖3-12)由環形滑道、外伸滑道、撐緊裝置（千斤頂及撐緊氣缸）和懸吊裝置、分風分水環管等主要部件組成。外伸滑道具有與環形滑道相同的弧度，可繞各自的支點伸出或收攏于環形滑道之下。滑道由工字鋼或兩個槽鋼對扣焊在一起而成。鑿巖機通過氣腿子吊掛在能沿環形滑道翼緣滾動移位的雙輪小車上。每一環形鉆架，根據其外徑大小，可掛裝12～24臺鑿巖機打眼。

環形鉆架外徑比井筒凈徑小300～400mm，用3臺2t氣動絞車通過懸吊裝置懸吊在吊盤上。打眼時環架下放到距工作面約3m處，放炮前提到吊盤下。打眼時為了固定環架，用套筒千斤頂及撐緊氣缸固定于井幫上。環形滑道上方裝有環形風管與水管，以便向鑿巖機供風供水。

環形鉆架結構簡單，制作容易，維修方便，造價低廉。不足之處是它仍用氣腿推進的輕型鑿巖機，其鉆速和眼深都受到一定限制。此種鉆架的技術性能如表3-10所示。

圖3-12 FJH型環形鉆架

l-懸吊裝置；2壞形滑道；3-套筒千斤頂：4-撐緊氣缸；5-外伸滑道；6-分風分水環管

表3-10 FJH型環形鉆架技術性能

B傘形鉆架

傘形鉆架是一種風、液聯動并配備有重型高頻鑿巖機的設備，它由下列主要部件組成(圖3-13)：

圖3-13 FJD型傘形鉆架

1-吊環；2一支撐臂油缸；3-升降油缸；4頂盤；5-立柱鋼管；6液壓閥；7-調高器；8調高器油缸；9-活頂尖；10底座；11-操縱閥組；12-風馬達和絲杠；13-YG2-70型鑿巖機；14-滑軌；15滑道；16-推進風馬達；

17-動臂油缸；18升降油缸；19-動臂

(1)中央立柱，由鋼管制成，是傘鉆驅干，3個支撐臂、6個或9個動臂和液壓系統都安裝在立柱上面。立柱鋼管兼作液壓系統的油箱，其上有頂盤及吊環，其下有底座，分別是傘鉆提運和停放支撐的部件。

(2)支撐臂，有3個，當傘鉆工作時，用它支撐固緊在井幫上。

(3)動臂，有6個或9個，均勻地布置在中央立柱周圍。每個動臂上都安裝一臺YG2-70型高頻鑿巖機。動臂借助曲柄連桿機構可在井筒中做徑向運動，從而使鑿巖機能鉆任何部位的炮眼。

(4)推進器，位于動臂之上，由滑軌，風電機、絲杠、升降氣缸，活頂尖、托釬器等部件組成，可完成鑿巖機工作時的推進、后退、換釬、給水、排粉等全部鑿巖工作。

還有集中控制的操縱閥組及液壓與風動系統。

傘形鈷架工作時，應始終吊掛在提升鉤頭上或吊盤的氣動絞車上，以防止支撐臂偶然失靈時鉆架傾倒。

打眼結束后，先后收攏動臂、支撐臂和調高器油缸，關閉總風水閥，拆下風水管，用繩子將傘鉆捆好，用提升鉤頭提至地面翻矸臺下方，再改掛到翻矸臺下方沿工字鋼軌道上運行的小滑車上，然后由提升位置移至井口一邊，以備檢修后再用。

用傘形鉆架打眼，機械化程度高，鉆速快，在堅硬巖層中打深眼尤為適宜。其不足之處是使用中提升、下放、撐開、收攏等工序占用工時，井架翻矸臺的高度需滿足傘鉆提放的要求，井口還需另設傘鉆改掛移位裝置等。傘形鉆架技術性能如表3-11所示。

表3-11 傘形鉆架技術特征

3.3.1.3供風、供水

供應足夠的風量與風壓，適當的水量與水壓，是保證快速鑿巖的重要條件。通常風水管由地面穩車懸吊送至吊盤上，再由吊盤上的三通及高壓軟管分送至工作面的分風、分水器，向手持鑿巖機供風、供水。分風、分水器的形式很多，如圖3-14所示是某鐵礦主井用的分風、分水器。它具有體積小，風水接頭布置合理，風水繩不易互相纏繞，在地面用絞車懸吊，有升降迅速，方便、省力等優點。

至于傘鉆與環鉆的供風、供水，只需將風水干管與鉆架上的風水干管接通后，即可供各鑿巖機使用。

圖3-14分風、分水器

1分水器；2供水接頭；3分風器；4-供風接頭；5供風、供水鋼管及法蘭；6吊環

3.3.2爆破工作

爆破工作主要包括正確選擇爆破器材，確定合理的爆破參數，編制爆破圖表，設計合理的電爆網路等。

3.3.2.1爆破器材的選擇

A炸藥與選擇

a炸藥

(1)硝銨炸藥主要有2號和4號抗水巖石硝銨炸藥，以及在硝銨炸藥的基礎上加入一定分量的梯恩梯、黑索金或鋁粉而制成的高威力炸藥，礦山用得較多。

(2)硝化甘油炸藥具有爆轟穩定性高、防水性能好、密度大和可塑性等優點，但它的機械感度高，不安全，因而使用不廣泛。

(3)乳他炸藥是70年代發展起來的新產品。實踐表明，乳化炸藥比現用的2號巖石炸藥、漿狀炸藥以及水膠炸藥都具有更大的優越性。

b炸藥的選擇

炸藥的選擇應根據巖石的堅固性、防水性、眼深等條件，以達到較高的爆破效率和較好的經濟效益為原則。根據我國近年來豎井爆破作業的經驗，可參考以下幾點：

(l)在中硬以下的巖石、涌水量不大和眼深小于2m的情況下，可選用2號或4號抗水硝銨炸藥。涌水量稍大時，可采取涂蠟或加防水套等措施。

(2)在2.5～5. Om的中深孔爆破作業中，不論巖石條件和涌水量大小，均應選用高威力炸藥（包括膠質炸藥）。硝銨類高威力炸藥由于抗水性質欠佳，因此，要視巖石條件和涌水量大小，應采取與膠質炸藥混合裝藥，或有嚴格的防水措施。

(3)乳化炸藥是豎井爆破作業的理想炸藥。但炸藥的威力尚不能適應中硬以上巖石中的深眼爆破作業的需要，應進一步研究解決。

藥卷直徑有標準型的，有32mm，也有35、45mm的。光爆用炸藥可將巖石銨梯炸藥根據炮眼密集系數大小而改裝成直徑為22、25、28mm的藥卷，或者采用+32mm的藥卷和導爆索，用竹片綁扎在一起，使各藥卷之間留有較大的距離，以實現空氣間隔裝藥。但此種辦法只適用于2m以下的淺眼，深眼則不便。

B起爆器材與選擇

(l)適用于金屬礦山豎井爆破作業的起爆材料主要有以下幾種：秒延期電雷管、毫秒延期電雷管，毫秒（或半秒）非電塑料導爆系統、抗雜散電流電雷管（簡稱抗雜電雷管）及導爆索等。

(2)在豎井掘進中，選擇毫秒雷管起爆，其優點有：

1)爆破效率高。

2)破碎后的巖塊小而均勻，從而能提高裝巖效率。

3)拒爆事故大大減少。

4)有利于推廣光面爆破技術。

非電半秒導爆管是豎井中深眼爆破的理想起爆器材，它除有抗水性能好、成本低、操作簡單安全等優點外，還可以用較少的電雷管進行起爆，從而使爆破網路有足夠的起爆電流，保證起爆的可靠性。

3.3.2.2爆破參數及炮孔布置

正確選擇鑿巖爆破參數，對提高爆破效率減少超挖，保證井筒掘進質量和工作安全，提高掘進速度，降低成本等有著重要意義。部分快速掘進井筒的鑿巖爆破參數，如表3-12所示。

表3-12部分快速掘進井筒的鑿巖爆破參數

A炸藥消耗量

單位炸藥消耗量是衡量爆破效果的重要參數。裝藥量過少，巖石塊度大，爆破效率低，井筒成型差；裝藥量過大，既浪費炸藥，又破壞了圍巖的穩定性，造成井筒大量超挖，還可能飛石過高，打壞井內設備。

炸藥消耗量的確定一是可參考某些經驗公式進行計算，但這些公式常因工程條件變化，其計算結果與實際消耗量往往有出入；二是可按炸藥消耗量定額（表3-13）或實際統計數據確定。

表3-13豎井掘進（原巖）炸藥消耗定額(kg/m3)

注：1．表中數據系指62%硝化甘油炸藥消耗量。若用一號巖石抗水硝銨炸藥，需乘以1. 03;若用二號巖石抗水硝銨炸藥，則乘以1.13；采用三號巖石抗水炸硝銨炸藥，需乘以1. 29。

2．涌水量調整系數：涌水量Q<5rTi3/h時為1；

光面爆破炮眼裝藥量一般以單位長度裝藥量計。某礦用2號巖石硝銨炸藥，在中硬以下巖石中，眼深2. 5～3. Om，每米炮眼的裝藥量為150～200g。銅陵新大井眼深3．o～4. 6m，每米炮眼裝藥量為300～400g，

B炮眼直徑

藥卷直徑和其相應的炮眼直徑，是鑿巖爆破中另一個重要參數。最佳的藥卷直徑應以獲得較優的爆破效果，同時又不增加總的鑿巖時間作為衡量標準。許多實例說明，使用直徑為45mm的藥卷比使用直徑為32mm的藥卷，其眼數可減少30%～50%，炸藥消耗量可減少20%～25%，且巖石的破碎塊度小，裝巖生產率得以提高。但炮眼直徑加大后，尤其是采用較深的炮眼后，鑿巖效率會降低。因此，在當前技術裝備條件下，綜合豎井掘進的特點，掏槽眼與輔助眼的藥卷直徑宜采用40～45mm，相應的炮眼直徑相應增加到48～52mm，而周邊眼仍可采用標準直徑藥卷，這樣既可減少炮眼數目和提高爆破效率，也便于采用光面爆破，保證并筒的規格。

C炮眼深度

炮眼深度不僅是影響鑿巖爆破效果的基本參數，也是研制鉆具和爆破器材、決定循環工作組織和鑿井速度的重要參數。最佳的炮眼深度應使每米井筒的耗時、耗工量減少，并能提高設備作業效率，從而取得較高的鑿井速度。根據近年來的鑿井實踐，確定合理的炮眼深度要考慮

下面一些主要問題：

(1)采用鑿巖鉆架鑿巖，每循環輔助作業時間比手持式鑿巖增加一倍。為了使鉆架鑿巖掘鑿Im井筒所耗的輔助工時低于手持式鑿巖，必頹將炮眼深度也提高一倍，即，提高到2.5～4. Om以上。

(2)為了發揮大抓巖機的生產能力，一次爆破的巖石量應為抓巖機小時生產能力的3～5倍，否則，清底時間所占比重太大。在爆破效果良好的前提下，炮眼深度愈深，總的抓巖時間愈少。

(3)每晝夜完成的循環數應為整數，否則，要增加輔助作業時間并不便于組織安排，在現有的技術水平條件下炮眼深度不宜太深。

(4)從我國現有的爆破器材的性能來看，要取得良好的爆破效果，炮眼深度也不能過深；從當前的鑿巖機具性能來看，鉆鑿5m以上的深眼時，鉆速降低甚多。必須進一步改進現有的鑿巖機具，否則，鑿巖時間便要拖長。

綜合上述分析與現場實際經驗，目前在豎井掘進中，用手持式鑿巖和NZQ2 -0. 11型小抓巖機時，炮眼深度為1. 5～2. Om;采用鉆架和大抓巖機配套時，炮眼深度以2.5～4. 5m為宜。

D炮眼數目

炮眼數目取決于巖石性質、炸藥性能、井筒斷面大小以及藥卷直徑等。炮眼數目可用計算方法初算(見式1-10)，或用經驗類比的方法初步確定，作為布置炮眼的依據，然后再按炮眼排列布置情況，適當加以調整，最后確定之。

E炮眼布置

在圓形豎井中，炮眼通常采用同心圓布置。布置的方法是，首先確定掏槽眼型式及其數目，其次布置周邊眼，再次確定輔助眼的圈數，圈徑及眼距。

a掏槽眼布置

掏槽眼的布置是決定爆破效果、控制飛石的關鍵，一般布置在最易爆破和最易鉆鑿炮眼的井筒中心。掏槽型式根據巖石性質、井筒斷面大小、炮眼深度不同而分為下列兩種：

(l)斜眼掏槽。眼數4～6個，呈圓錐形布置，傾角一般為70。～80。。掏槽眼比其他眼深200～300mm，各眼底間距不得小于200mm。采用這種掏槽型式，打斜眼不易掌握角度，且受井筒斷面的限制，但可使巖石破碎和拋擲較易。為防止爆破時巖石飛揚打壞井內設施，常加打一個井筒中心空眼，眼深為掏槽眼的1/2～1/3，借以增加巖石碎脹的補償空間。此種掏槽型式多適用于巖石堅硬的淺眼爆破的井筒中(圖3-15a)。

如果巖石韌性很大，炮眼較深，單錐掏槽效果不好，則可用復錐掏槽(圖3-15c)，后分次爆破。

(2)直眼掏槽。圈徑1.2～1. 8m，眼數6～8個。由于打直眼，方向易掌握，．也便于機械化施工。但直眼，特別是較深炮眼時，往往受巖石的夾制作用而使爆破效果不佳。為此，可采用多階(2～3階)復式掏槽(圖3-15e)。后一階的槽眼，依次比前一階的槽眼要深。各掏槽眼圈間距也較小，一般為250～360mm，分次順序起爆。但后爆眼裝藥頂端不宣高出先爆眼底位置。眼內未裝藥部分，宜用炮泥填塞密實。為改善掏槽效果，要求提高炮泥的堵塞質量以增加封口阻力，而且必須使用高威力炸藥。

b周邊眼布置

周邊眼一般距井壁100～200mm，眼距500～700mm，最小抵抗線為700mm左右。如采用光面爆破，需考慮炮眼密集系數0.8～1.0。式中，E為周邊眼間距，w為光爆層的最小抵抗線。

豎井光爆的標準，要視具體情況而定，如井筒采用澆灌混凝土支護，且用短段掘砌的作業方式，支護可緊跟掘進工作面，則豎井光面爆破的標準可以降低。在此種情況下，過于追求井幫上眼痕的多少，勢必增加炮眼的數目，使裝藥結構復雜化，從而降低技術經濟效果。只有在采用噴錨支護，或光井壁單行作業的情況下才應提高光面爆破的標準。

圖3-15豎井掏槽方式

(a)斜眼掏槽；(b)直眼掏槽；(c)復錐掏槽；(d)帶中心空眼的直眼掏槽；(e)二階直眼掏槽

c輔助眼布置

輔助眼圈數視巖石性質和掏槽眼至周邊眼間距而定，一般控制各圈圈距為600～lOOOmm，硬巖取小值，軟巖取大值，眼距約為800～lOOOmm。

各炮眼圈直徑與井簡直徑之比，如表3-14所示。各圈炮眼數與掏槽眼數之比．如表3-15所示。

表3-14炮眼眼圈直徑與井簡直徑比值

表3-15各圈炮眼數與掏槽眼數之比

3.3.2.3爆破圖表

爆破圖表是豎井基巖掘進時指導和檢查鑿巖爆破工作的技術文件，它包括炮眼深度、炮眼數目、掏槽型式、炮眼布置、每眼裝藥量、電爆網路聯線方式、起爆順序等，然后歸納成爆破原始條件表、炮眼布置圖及其說明表、預期爆破效果三部分。巖石性質及井筒斷面尺寸不同，就有不同的爆破圖表。

編制爆破圖表前，應取得下列原始資料：井筒所穿過巖層的地質柱狀圖、井筒掘進規格尺寸、炸藥種類、藥卷直徑、雷管種類。所編制的爆破圖表實例如表3-16至表3-18和圖3-16所示。

表3-16爆破原始條件

表3-17爆破參數表

表3-18預期爆破效果

3.3.2.4裝藥、聯線、放炮

炮眼裝藥前，應用壓風將眼內巖粉吹凈。藥卷可逐個裝入，或者事先在地面將幾個藥卷裝入長塑料套中或防水蠟紙筒中，一次裝入眼內。這樣可加快裝藥速度，也可避免藥卷間因掉入巖石碎塊而拒爆。裝藥結束后炮眼上部需用黃泥或沙子充填密實。

為了防止工作面爆破網路被水淹沒，可將聯結雷管腳線的放炮母線(16～18號鐵絲)，架在插入炮眼中的木橛上，放炮母線可與吊盤以下放炮干線(斷面4～6mIn2)相連。吊盤以上則為爆破電纜（斷面10～16rim2)。在地面由專用的放炮開關與220V或380V交流電源接通放炮。

圖3-16炮眼布置圖

豎井爆破通常采用并聯、串并聯網路(圖3-17)。無論采用哪種聯線，均應使每個雷管至少獲得準爆電流。采用串并聯時，還應使分組串聯的雷管數要大致相等。

圖3-17豎井爆破網路

(a)并聯；(b)串并聯

l-雷管腳線；2一爆破母線；3爆破干線

3.3.2.5豎井鑿巖工安全操作規程

(1)豎井下向鑿巖：豎井施工時，必須采取防止物件下墜的措施，井口必須裝設嚴密可靠的井口蓋和井蓋門。卸碴設施必須嚴密，井內工作人員攜帶的工具、材料，必須拴綁牢固或置于工具袋內，嚴禁向井筒內投擲物料或工具。下列情況下作業人員必須佩戴安全帶，安全帶的一端應正確拴在牢固的構件上：拆除保護臺；在井筒內或井架上安裝或拆除設備；在井筒內處理懸吊設備、管、纜，或在吊盤上進行工作；乘吊桶時；爆破后到井圈上清理浮石。爆破后，工作面必須經過通風、灑水、處理浮石、清掃井圈和處理殘藥與盲炮，才準進行裝巖作業。

(2)豎井鑿巖施工時：吊盤上應有一名信號工負責監視工作面安全情況和做好上下聯系；吊桶升降鑿巖工器具時，必須綁扎好，不得伸出吊桶周圍外；多機鑿巖的分風、分水器需安裝在吊盤土的管路終端。打深眼，應選用合理的釬子組，防止斷釬傷人；鑿巖時必須給機器施加壓力，不準坐在機器上作業，打完眼后，立即用木楔堵住，防止砂石堵眼。

3.3.2.6爆破工安全操作規程

豎井施工中進行爆破作業應嚴格遵守《爆破安全規程》的有關規定，同時必須注意以下幾點：

(1)加工起爆藥卷，必須在離井筒50m以外的室內進行，且只許由放炮工送到井下。

(2)送爆破材料時，爆破工必須遵守下列規定：

1)事先通知卷揚司機和信號工。

2)在上下班人員集中的時間內，禁止運爆破材料。

3)運送爆破材料時，除爆破材料外，不得與其他物品或人同行。

4)嚴禁爆破材料在井口或井底車場停放。

(3)裝藥前所有井內設備均須提至安全高度，非裝藥聯線人員一律撤出井外。

(4)裝藥、聯線完畢后，由爆破工進行嚴格檢查。檢查合格后爆破工將放炮母線與干線相連，此時井內人員應全部撤出。

(5)井口爆破開關應專門設箱上鎖，專人看管。聯線前，必須打開爆破開關，并切斷通往井內的一切電源。信號箱、照明線等均須提到安全高度。

(6)放炮前，要將井蓋門打開，確認井筒全部人員撤出后，才由專責放炮工合閘放炮。

(7)放炮后，立即拉開放炮開關，開動通風機，待工作面炮煙吹凈后，方可允許班組長及少數有經驗人員進入井內做安全情況檢查，清掃吊盤上及井幫浮石；待工作面已呈現安全狀態后，才允許其他人員下井工作。