3.3凿岩爆破工作

凿岩爆破是井筒基岩掘进中的主要工序之一，其工时一般占掘进循环时间的20%～30%，它直接影响到井筒掘进速度和井筒规格质量。良好的凿岩工作是：凿岩速度快，打出的炮眼在眼径、深度、方向和布眼均匀上符合设计要求，孔内岩粉清理干净等；而良好的爆破工作应能保证炮眼利用率高，岩块均匀适度，底部岩面平整，井筒成型规整，不超挖，不欠挖，爆破时不崩坏井内设备，并使工时、劳力、材料消耗最少。

为了满足上述要求，需正确选取凿岩机具和爆破器材，确定合理的爆破参数，采取行之有效的劳动组织和熟练的操作技术等。

3.3.1凿岩工作

根据井筒工作面大小、炮眼数目、深度等选择凿岩机具，布置供风、供水管路系统，以及采取供水降压措施等。

3.3.1.1 凿岩机具

2m以下的浅眼，可采用手持凿岩机打眼，如改进的01-30、YT-24、YT-23、YTP-26等型号。一般工作面每2～3rn2配备一台。钎头可用一字形、十字形或柱齿形钎头，钎头直径一般为38～42mm。如用大直径药卷，则凿出的炮眼直径应比药卷直径大6～8mm。

手持凿岩机打眼劳动强度大、凿速慢，不能打深眼，多用在井筒深度浅、断面小的竖井中打浅眼。

3.3.1.2钻架

为改变人工抱机打眼方式，实现打深眼、大眼，加快凿岩速度，提高竖井施工机械化水平，国内已在推广使用环形和伞形两种钻架，配合高效率的中型或重型凿岩机，可以钻凿4～5m以下的深眼。

A环形钻架

FJH型环形钻架(图3-12)由环形滑道、外伸滑道、撑紧装置（千斤顶及撑紧气缸）和悬吊装置、分风分水环管等主要部件组成。外伸滑道具有与环形滑道相同的弧度，可绕各自的支点伸出或收拢于环形滑道之下。滑道由工字钢或两个槽钢对扣焊在一起而成。凿岩机通过气腿子吊挂在能沿环形滑道翼缘滚动移位的双轮小车上。每一环形钻架，根据其外径大小，可挂装12～24台凿岩机打眼。

环形钻架外径比井筒净径小300～400mm，用3台2t气动绞车通过悬吊装置悬吊在吊盘上。打眼时环架下放到距工作面约3m处，放炮前提到吊盘下。打眼时为了固定环架，用套筒千斤顶及撑紧气缸固定于井帮上。环形滑道上方装有环形风管与水管，以便向凿岩机供风供水。

环形钻架结构简单，制作容易，维修方便，造价低廉。不足之处是它仍用气腿推进的轻型凿岩机，其钻速和眼深都受到一定限制。此种钻架的技术性能如表3-10所示。

图3-12 FJH型环形钻架

l-悬吊装置；2坏形滑道；3-套筒千斤顶：4-撑紧气缸；5-外伸滑道；6-分风分水环管

表3-10 FJH型环形钻架技术性能

B伞形钻架

伞形钻架是一种风、液联动并配备有重型高频凿岩机的设备，它由下列主要部件组成(图3-13)：

图3-13 FJD型伞形钻架

1-吊环；2一支撑臂油缸；3-升降油缸；4顶盘；5-立柱钢管；6液压阀；7-调高器；8调高器油缸；9-活顶尖；10底座；11-操纵阀组；12-风马达和丝杠；13-YG2-70型凿岩机；14-滑轨；15滑道；16-推进风马达；

17-动臂油缸；18升降油缸；19-动臂

(1)中央立柱，由钢管制成，是伞钻驱干，3个支撑臂、6个或9个动臂和液压系统都安装在立柱上面。立柱钢管兼作液压系统的油箱，其上有顶盘及吊环，其下有底座，分别是伞钻提运和停放支撑的部件。

(2)支撑臂，有3个，当伞钻工作时，用它支撑固紧在井帮上。

(3)动臂，有6个或9个，均匀地布置在中央立柱周围。每个动臂上都安装一台YG2-70型高频凿岩机。动臂借助曲柄连杆机构可在井筒中做径向运动，从而使凿岩机能钻任何部位的炮眼。

(4)推进器，位于动臂之上，由滑轨，风电机、丝杠、升降气缸，活顶尖、托钎器等部件组成，可完成凿岩机工作时的推进、后退、换钎、给水、排粉等全部凿岩工作。

还有集中控制的操纵阀组及液压与风动系统。

伞形钴架工作时，应始终吊挂在提升钩头上或吊盘的气动绞车上，以防止支撑臂偶然失灵时钻架倾倒。

打眼结束后，先后收拢动臂、支撑臂和调高器油缸，关闭总风水阀，拆下风水管，用绳子将伞钻捆好，用提升钩头提至地面翻矸台下方，再改挂到翻矸台下方沿工字钢轨道上运行的小滑车上，然后由提升位置移至井口一边，以备检修后再用。

用伞形钻架打眼，机械化程度高，钻速快，在坚硬岩层中打深眼尤为适宜。其不足之处是使用中提升、下放、撑开、收拢等工序占用工时，井架翻矸台的高度需满足伞钻提放的要求，井口还需另设伞钻改挂移位装置等。伞形钻架技术性能如表3-11所示。

表3-11 伞形钻架技术特征

3.3.1.3供风、供水

供应足够的风量与风压，适当的水量与水压，是保证快速凿岩的重要条件。通常风水管由地面稳车悬吊送至吊盘上，再由吊盘上的三通及高压软管分送至工作面的分风、分水器，向手持凿岩机供风、供水。分风、分水器的形式很多，如图3-14所示是某铁矿主井用的分风、分水器。它具有体积小，风水接头布置合理，风水绳不易互相缠绕，在地面用绞车悬吊，有升降迅速，方便、省力等优点。

至于伞钻与环钻的供风、供水，只需将风水干管与钻架上的风水干管接通后，即可供各凿岩机使用。

图3-14分风、分水器

1分水器；2供水接头；3分风器；4-供风接头；5供风、供水钢管及法兰；6吊环

3.3.2爆破工作

爆破工作主要包括正确选择爆破器材，确定合理的爆破参数，编制爆破图表，设计合理的电爆网路等。

3.3.2.1爆破器材的选择

A炸药与选择

a炸药

(1)硝铵炸药主要有2号和4号抗水岩石硝铵炸药，以及在硝铵炸药的基础上加入一定分量的梯恩梯、黑索金或铝粉而制成的高威力炸药，矿山用得较多。

(2)硝化甘油炸药具有爆轰稳定性高、防水性能好、密度大和可塑性等优点，但它的机械感度高，不安全，因而使用不广泛。

(3)乳他炸药是70年代发展起来的新产品。实践表明，乳化炸药比现用的2号岩石炸药、浆状炸药以及水胶炸药都具有更大的优越性。

b炸药的选择

炸药的选择应根据岩石的坚固性、防水性、眼深等条件，以达到较高的爆破效率和较好的经济效益为原则。根据我国近年来竖井爆破作业的经验，可参考以下几点：

(l)在中硬以下的岩石、涌水量不大和眼深小于2m的情况下，可选用2号或4号抗水硝铵炸药。涌水量稍大时，可采取涂蜡或加防水套等措施。

(2)在2.5～5. Om的中深孔爆破作业中，不论岩石条件和涌水量大小，均应选用高威力炸药（包括胶质炸药）。硝铵类高威力炸药由于抗水性质欠佳，因此，要视岩石条件和涌水量大小，应采取与胶质炸药混合装药，或有严格的防水措施。

(3)乳化炸药是竖井爆破作业的理想炸药。但炸药的威力尚不能适应中硬以上岩石中的深眼爆破作业的需要，应进一步研究解决。

药卷直径有标准型的，有32mm，也有35、45mm的。光爆用炸药可将岩石铵梯炸药根据炮眼密集系数大小而改装成直径为22、25、28mm的药卷，或者采用+32mm的药卷和导爆索，用竹片绑扎在一起，使各药卷之间留有较大的距离，以实现空气间隔装药。但此种办法只适用于2m以下的浅眼，深眼则不便。

B起爆器材与选择

(l)适用于金属矿山竖井爆破作业的起爆材料主要有以下几种：秒延期电雷管、毫秒延期电雷管，毫秒（或半秒）非电塑料导爆系统、抗杂散电流电雷管（简称抗杂电雷管）及导爆索等。

(2)在竖井掘进中，选择毫秒雷管起爆，其优点有：

1)爆破效率高。

2)破碎后的岩块小而均匀，从而能提高装岩效率。

3)拒爆事故大大减少。

4)有利于推广光面爆破技术。

非电半秒导爆管是竖井中深眼爆破的理想起爆器材，它除有抗水性能好、成本低、操作简单安全等优点外，还可以用较少的电雷管进行起爆，从而使爆破网路有足够的起爆电流，保证起爆的可靠性。

3.3.2.2爆破参数及炮孔布置

正确选择凿岩爆破参数，对提高爆破效率减少超挖，保证井筒掘进质量和工作安全，提高掘进速度，降低成本等有着重要意义。部分快速掘进井筒的凿岩爆破参数，如表3-12所示。

表3-12部分快速掘进井筒的凿岩爆破参数

A炸药消耗量

单位炸药消耗量是衡量爆破效果的重要参数。装药量过少，岩石块度大，爆破效率低，井筒成型差；装药量过大，既浪费炸药，又破坏了围岩的稳定性，造成井筒大量超挖，还可能飞石过高，打坏井内设备。

炸药消耗量的确定一是可参考某些经验公式进行计算，但这些公式常因工程条件变化，其计算结果与实际消耗量往往有出入；二是可按炸药消耗量定额（表3-13）或实际统计数据确定。

表3-13竖井掘进（原岩）炸药消耗定额(kg/m3)

注：1．表中数据系指62%硝化甘油炸药消耗量。若用一号岩石抗水硝铵炸药，需乘以1. 03;若用二号岩石抗水硝铵炸药，则乘以1.13；采用三号岩石抗水炸硝铵炸药，需乘以1. 29。

2．涌水量调整系数：涌水量Q<5rTi3/h时为1；

光面爆破炮眼装药量一般以单位长度装药量计。某矿用2号岩石硝铵炸药，在中硬以下岩石中，眼深2. 5～3. Om，每米炮眼的装药量为150～200g。铜陵新大井眼深3．o～4. 6m，每米炮眼装药量为300～400g，

B炮眼直径

药卷直径和其相应的炮眼直径，是凿岩爆破中另一个重要参数。最佳的药卷直径应以获得较优的爆破效果，同时又不增加总的凿岩时间作为衡量标准。许多实例说明，使用直径为45mm的药卷比使用直径为32mm的药卷，其眼数可减少30%～50%，炸药消耗量可减少20%～25%，且岩石的破碎块度小，装岩生产率得以提高。但炮眼直径加大后，尤其是采用较深的炮眼后，凿岩效率会降低。因此，在当前技术装备条件下，综合竖井掘进的特点，掏槽眼与辅助眼的药卷直径宜采用40～45mm，相应的炮眼直径相应增加到48～52mm，而周边眼仍可采用标准直径药卷，这样既可减少炮眼数目和提高爆破效率，也便于采用光面爆破，保证并筒的规格。

C炮眼深度

炮眼深度不仅是影响凿岩爆破效果的基本参数，也是研制钻具和爆破器材、决定循环工作组织和凿井速度的重要参数。最佳的炮眼深度应使每米井筒的耗时、耗工量减少，并能提高设备作业效率，从而取得较高的凿井速度。根据近年来的凿井实践，确定合理的炮眼深度要考虑

下面一些主要问题：

(1)采用凿岩钻架凿岩，每循环辅助作业时间比手持式凿岩增加一倍。为了使钻架凿岩掘凿Im井筒所耗的辅助工时低于手持式凿岩，必颓将炮眼深度也提高一倍，即，提高到2.5～4. Om以上。

(2)为了发挥大抓岩机的生产能力，一次爆破的岩石量应为抓岩机小时生产能力的3～5倍，否则，清底时间所占比重太大。在爆破效果良好的前提下，炮眼深度愈深，总的抓岩时间愈少。

(3)每昼夜完成的循环数应为整数，否则，要增加辅助作业时间并不便于组织安排，在现有的技术水平条件下炮眼深度不宜太深。

(4)从我国现有的爆破器材的性能来看，要取得良好的爆破效果，炮眼深度也不能过深；从当前的凿岩机具性能来看，钻凿5m以上的深眼时，钻速降低甚多。必须进一步改进现有的凿岩机具，否则，凿岩时间便要拖长。

综合上述分析与现场实际经验，目前在竖井掘进中，用手持式凿岩和NZQ2 -0. 11型小抓岩机时，炮眼深度为1. 5～2. Om;采用钻架和大抓岩机配套时，炮眼深度以2.5～4. 5m为宜。

D炮眼数目

炮眼数目取决于岩石性质、炸药性能、井筒断面大小以及药卷直径等。炮眼数目可用计算方法初算(见式1-10)，或用经验类比的方法初步确定，作为布置炮眼的依据，然后再按炮眼排列布置情况，适当加以调整，最后确定之。

E炮眼布置

在圆形竖井中，炮眼通常采用同心圆布置。布置的方法是，首先确定掏槽眼型式及其数目，其次布置周边眼，再次确定辅助眼的圈数，圈径及眼距。

a掏槽眼布置

掏槽眼的布置是决定爆破效果、控制飞石的关键，一般布置在最易爆破和最易钻凿炮眼的井筒中心。掏槽型式根据岩石性质、井筒断面大小、炮眼深度不同而分为下列两种：

(l)斜眼掏槽。眼数4～6个，呈圆锥形布置，倾角一般为70。～80。。掏槽眼比其他眼深200～300mm，各眼底间距不得小于200mm。采用这种掏槽型式，打斜眼不易掌握角度，且受井筒断面的限制，但可使岩石破碎和抛掷较易。为防止爆破时岩石飞扬打坏井内设施，常加打一个井筒中心空眼，眼深为掏槽眼的1/2～1/3，借以增加岩石碎胀的补偿空间。此种掏槽型式多适用于岩石坚硬的浅眼爆破的井筒中(图3-15a)。

如果岩石韧性很大，炮眼较深，单锥掏槽效果不好，则可用复锥掏槽(图3-15c)，后分次爆破。

(2)直眼掏槽。圈径1.2～1. 8m，眼数6～8个。由于打直眼，方向易掌握，．也便于机械化施工。但直眼，特别是较深炮眼时，往往受岩石的夹制作用而使爆破效果不佳。为此，可采用多阶(2～3阶)复式掏槽(图3-15e)。后一阶的槽眼，依次比前一阶的槽眼要深。各掏槽眼圈间距也较小，一般为250～360mm，分次顺序起爆。但后爆眼装药顶端不宣高出先爆眼底位置。眼内未装药部分，宜用炮泥填塞密实。为改善掏槽效果，要求提高炮泥的堵塞质量以增加封口阻力，而且必须使用高威力炸药。

b周边眼布置

周边眼一般距井壁100～200mm，眼距500～700mm，最小抵抗线为700mm左右。如采用光面爆破，需考虑炮眼密集系数0.8～1.0。式中，E为周边眼间距，w为光爆层的最小抵抗线。

竖井光爆的标准，要视具体情况而定，如井筒采用浇灌混凝土支护，且用短段掘砌的作业方式，支护可紧跟掘进工作面，则竖井光面爆破的标准可以降低。在此种情况下，过于追求井帮上眼痕的多少，势必增加炮眼的数目，使装药结构复杂化，从而降低技术经济效果。只有在采用喷锚支护，或光井壁单行作业的情况下才应提高光面爆破的标准。

图3-15竖井掏槽方式

(a)斜眼掏槽；(b)直眼掏槽；(c)复锥掏槽；(d)带中心空眼的直眼掏槽；(e)二阶直眼掏槽

c辅助眼布置

辅助眼圈数视岩石性质和掏槽眼至周边眼间距而定，一般控制各圈圈距为600～lOOOmm，硬岩取小值，软岩取大值，眼距约为800～lOOOmm。

各炮眼圈直径与井简直径之比，如表3-14所示。各圈炮眼数与掏槽眼数之比．如表3-15所示。

表3-14炮眼眼圈直径与井简直径比值

表3-15各圈炮眼数与掏槽眼数之比

3.3.2.3爆破图表

爆破图表是竖井基岩掘进时指导和检查凿岩爆破工作的技术文件，它包括炮眼深度、炮眼数目、掏槽型式、炮眼布置、每眼装药量、电爆网路联线方式、起爆顺序等，然后归纳成爆破原始条件表、炮眼布置图及其说明表、预期爆破效果三部分。岩石性质及井筒断面尺寸不同，就有不同的爆破图表。

编制爆破图表前，应取得下列原始资料：井筒所穿过岩层的地质柱状图、井筒掘进规格尺寸、炸药种类、药卷直径、雷管种类。所编制的爆破图表实例如表3-16至表3-18和图3-16所示。

表3-16爆破原始条件

表3-17爆破参数表

表3-18预期爆破效果

3.3.2.4装药、联线、放炮

炮眼装药前，应用压风将眼内岩粉吹净。药卷可逐个装入，或者事先在地面将几个药卷装入长塑料套中或防水蜡纸筒中，一次装入眼内。这样可加快装药速度，也可避免药卷间因掉入岩石碎块而拒爆。装药结束后炮眼上部需用黄泥或沙子充填密实。

为了防止工作面爆破网路被水淹没，可将联结雷管脚线的放炮母线(16～18号铁丝)，架在插入炮眼中的木橛上，放炮母线可与吊盘以下放炮干线(断面4～6mIn2)相连。吊盘以上则为爆破电缆（断面10～16rim2)。在地面由专用的放炮开关与220V或380V交流电源接通放炮。

图3-16炮眼布置图

竖井爆破通常采用并联、串并联网路(图3-17)。无论采用哪种联线，均应使每个雷管至少获得准爆电流。采用串并联时，还应使分组串联的雷管数要大致相等。

图3-17竖井爆破网路

(a)并联；(b)串并联

l-雷管脚线；2一爆破母线；3爆破干线

3.3.2.5竖井凿岩工安全操作规程

(1)竖井下向凿岩：竖井施工时，必须采取防止物件下坠的措施，井口必须装设严密可靠的井口盖和井盖门。卸碴设施必须严密，井内工作人员携带的工具、材料，必须拴绑牢固或置于工具袋内，严禁向井筒内投掷物料或工具。下列情况下作业人员必须佩戴安全带，安全带的一端应正确拴在牢固的构件上：拆除保护台；在井筒内或井架上安装或拆除设备；在井筒内处理悬吊设备、管、缆，或在吊盘上进行工作；乘吊桶时；爆破后到井圈上清理浮石。爆破后，工作面必须经过通风、洒水、处理浮石、清扫井圈和处理残药与盲炮，才准进行装岩作业。

(2)竖井凿岩施工时：吊盘上应有一名信号工负责监视工作面安全情况和做好上下联系；吊桶升降凿岩工器具时，必须绑扎好，不得伸出吊桶周围外；多机凿岩的分风、分水器需安装在吊盘土的管路终端。打深眼，应选用合理的钎子组，防止断钎伤人；凿岩时必须给机器施加压力，不准坐在机器上作业，打完眼后，立即用木楔堵住，防止砂石堵眼。

3.3.2.6爆破工安全操作规程

竖井施工中进行爆破作业应严格遵守《爆破安全规程》的有关规定，同时必须注意以下几点：

(1)加工起爆药卷，必须在离井筒50m以外的室内进行，且只许由放炮工送到井下。

(2)送爆破材料时，爆破工必须遵守下列规定：

1)事先通知卷扬司机和信号工。

2)在上下班人员集中的时间内，禁止运爆破材料。

3)运送爆破材料时，除爆破材料外，不得与其他物品或人同行。

4)严禁爆破材料在井口或井底车场停放。

(3)装药前所有井内设备均须提至安全高度，非装药联线人员一律撤出井外。

(4)装药、联线完毕后，由爆破工进行严格检查。检查合格后爆破工将放炮母线与干线相连，此时井内人员应全部撤出。

(5)井口爆破开关应专门设箱上锁，专人看管。联线前，必须打开爆破开关，并切断通往井内的一切电源。信号箱、照明线等均须提到安全高度。

(6)放炮前，要将井盖门打开，确认井筒全部人员撤出后，才由专责放炮工合闸放炮。

(7)放炮后，立即拉开放炮开关，开动通风机，待工作面炮烟吹净后，方可允许班组长及少数有经验人员进入井内做安全情况检查，清扫吊盘上及井帮浮石；待工作面已呈现安全状态后，才允许其他人员下井工作。