矿山建设

井巷工程的任务： 建造地下建筑所需的空间结构，并保

持其在使用期内稳定性。它需要通过破岩开挖，穿过和进入岩石、土这类地质体，并保持开挖空间的稳定性。

井巷工程主要包括：矿山建设工程、矿井生产准备过程、矿井延深工程和矿井辅助工程等。

矿井生产准备（开拓工程）：随着采煤（矿）工作面和采区不断推进，还要及时准备好巷道，保证采煤（矿）工作面与采区的正常接续，这个阶段开掘的水平或倾斜巷道、硐室等工程称为矿井生产准备工程。

矿井延深工程：在上一生产水平煤（矿）层开采完之前，需着手进行井筒延深和新水平的开拓，以保证水平的及时接续，在这个阶段开掘的水平或倾斜巷道、硐室等工程称为矿井沿深工程。

矿井辅助工程：矿井生产属于地下作业，为保证生产安全，需要开凿一些运输、排水、通风及行人等工程。

井巷工程研究的核心问题：是如何用有效、经济和安全的方法来破碎和开挖井巷断面内的岩石，并维持井巷工程断面外的围岩稳定性。

井巷工程设计主要包括：主、副井设计、井底车场设计、主要运输大巷设计、采区上下山设计、采区平巷设计、采区开切眼设计、风井设计和回风大巷设计；根据设计的内容，井巷工程设计主要有：钻研爆破设计、支护设计、通风设计、通信与照明设计、施工与劳动组织设计等。

井巷工程的施工方法：普通施工法、特殊施工法、机械施工法。

破岩方式：普通施工法，是利用炸药的爆炸能量破碎岩石；机械施工法，利用刀具的截割、碾压、切削、楔劈等作用破碎岩石；特殊施工法兼有炸药和机械两种破岩方式。

岩石的物理力学性质对于井巷工程施工（破岩与支护）起着决定作用，是正确选择施工方法的主要依据。

岩石：由一种矿物或多种矿物组成，其内部存在有孔隙或其他缺陷，孔隙内含有水或气，或者同时含有水和气，使岩石成为两相或三相介质。

岩块：是指从地壳岩层中取出的小块体，主要用于岩石性质的室内实验研究。

岩体：地下工程周围较大范围的自然地质体，岩体内一般包含有非连续面（层理、节理、裂隙、断层、褶皱等）。 岩石：是岩块和岩体的泛称（总称）。

围岩：巷道开挖后会在周围岩石中产生应力和位移等扰动，扰动范围（一般为巷道直径的5倍）内的岩石称为围岩。 表土：覆盖在地壳上部的非固结性地质体（如：黄土、黏土、流沙、砾砂）；

基岩：表土下面的固结性地质体。

岩石的物理性质：

1、相对密度：岩石固体实在体积的质量与同体积水的质量的比值。

2、密度：岩石单位体积的质量。包括干密度和湿密度两种。

干密度：岩石在绝对干燥状态下单位体积的质量； 湿密度：岩石在自然状态下单位体积的质量。

3、孔隙性：岩石裂隙和孔隙发育程度的表征量。通常用孔隙率和孔隙比表示。

孔隙率：岩石试件内所有裂隙、孔隙的体积总和与试件总体积的比值；

孔隙比：岩石试件内所有裂隙、孔隙的体积总和与试件的实在体积的比值。

岩石的水理性质

⑴、吸水率：岩石试件在大气压力（自然环境）下吸入水的质量与试块绝对干燥状态下的质量的比值；（其大小主要取决于岩石试块所包含的裂隙、孔隙）

⑵、软化性：表征经浸水后的岩石其强度变化程度，用岩石的软化系数来表示。

软化系数：浸水饱和后的试件单向抗压强度与干燥状态下的试件的单向抗压强度的比值。

⑶、膨胀性：软岩浸水后体积增大的性质。 ⑷、崩解性：软岩浸水后发生解体现象的性质。

5、岩石的碎胀性：岩石破碎或破裂后其总体积比破碎前处于整体状态下的岩石的体积增大的性质。通常用碎胀系数或碎胀应变来表征。

碎胀系数：岩石破碎后的体积与原体积的比值。

碎胀应变：岩石破碎后的体积增量与破碎前体积的比值。（单位体积增量）

岩石的力学性质 岩石的变形特性

⑴、在单向应力作用下的变形规律：

应力—应变曲线的四个阶段：①压密闭合阶段（试块的裂隙、孔隙受压闭合）；②线弹性阶段：（在前两个阶段试块材料处于弹性范围，试块在压力作用下体积变小，若卸除荷载，则变形完全消失，此阶段对应的最大应力称之为岩石试块的弹性极限或屈服应力）；③屈服阶段：（试件内裂隙、孔隙开始扩展，体积呈现膨胀趋势，也称为破裂发展阶段或塑性阶段，此时试件因膨胀而体积增大，该现象称之为岩石的扩容。若卸除荷载，将有残余变形存在，即出现塑性变形。所对应的最大应力称之为试件材料的极限抗压强度）； ④软化阶段：（试块的裂隙和膨胀急速发展直至破碎，故也称之为破碎阶段或碎胀阶段。岩石试件受压破碎后，仍具有一定的承载能力，此状态下所对应的极限应力值称为岩石的残余应力）

永久变形或全变形＜5％的状况称之为脆性破坏，其试件岩石称为脆性岩石；永久变形或全变形＞5％的状况称之为塑性破坏，其试件岩石称为塑性岩石。 在三向应力作用下的变形

当岩石的围压较低时，岩石处于脆性岩石状态；当围压增大到一定值后，岩石逐渐由脆性转为塑性；若围压继续增加，岩石呈现塑性流动状态。 岩石的强度特性

岩石的强度：是表示岩石抵抗荷载作用及破坏的能力特征量， 在三向受力时的强度要高于二向或单向受力时的强度，受动荷载作用状态下的强度要高于受静荷载作用状态下的强度。在分析岩石稳定性时，通常考虑岩石的静荷载强度；在分析开挖、破碎施工时，一般考虑岩石的动荷载强度。

岩石的结构对其强度影响较大，含颗粒矿物较多的岩石其力学性质呈各向同性，含片状矿物较多的岩石呈较强的各向异性，各向同性的岩石的强度往往明显高于各向异性的岩石的强度。 在岩体中通常存在有明显的层理、片理、节理、断层、裂隙面等，这些地质界面普遍具有强度低、易变形等特点，统称为非连续面或弱面。由于这些非连续面的存在，使绝大多数岩体的性质具有明显的非连续性，因而岩体的整体强度都小于岩块的强度。

非连续面的性质决定着岩体的性质。

岩石的分类：通常是以岩石的力学性质和物理性质及稳定性为指标，把其性质相似的岩石划归于同一类别中。 分类原则：

①、分类指标形式要简单，含义要明确，应具有科学意义和实用价值。

②、分类指标要容易获得。

③、分类指标应明确表达出岩石的质量或稳定性。 常见的岩石分类方法

⑴、普氏岩石分级法（岩石的坚固性系数）：优点：分类方法简明，便于应用，大多数情况下较符合工程实际。应用较为广泛；缺点：所得数值为岩块的而非岩体。不适用于软岩。

⑵、煤炭行业围岩分类（ 五类）：

稳定岩层岩、稳定性较好岩层 、中等稳定岩层、 稳定性较差岩层 、不稳定岩层。

围岩松动圈

巷道开挖前，围岩岩体处于弹塑性稳定状态，开挖施工时或开挖后，巷道周边围岩会出现应力集中并且应力明显增大，当应力大于围岩的强度时，则将首先发生破坏，并逐渐向深部扩展延伸，直到某一深度岩石呈三向应力平衡且岩体趋于稳定为止。此时受破坏的围岩范围内的岩体已经处于破碎状态，该范围内的岩体称为围岩松动圈，松动圈范围内的岩石力学性态处于残余应力状态，变形性态处于塑性软化状态。

软岩：

又称不稳定岩石、大松动圈岩石等 目前关于软岩的定义主要有以下三种：

（1）地质学定义：地质软岩是指强度低、孔隙率大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响严重，或含有大量膨胀性黏土矿物的松、散、软、弱、胀岩层，这类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩。

（2）强度定义：国际岩石力学学会把单轴抗压强度小于25MPa的岩石称为软岩。

（3）工程学定义：在工程力作用下能够产生显著塑性变形和流变的工程岩体（巷道围岩）称为软岩。

第二章 巷道断面设计

巷道断面设计：主要是选择断面形状和确定断面尺寸。 巷道断面设计的内容和步骤

⑴ 选择巷道断面形状、确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算； ⑵ 根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值求算出巷道的计算掘进断面尺寸； ⑶ 布置水沟和管缆线；

⑷ 绘制巷道断面施工图、工程量表、材料消耗量一览表。 巷道断面形状的类型，按构成的轮廓线形状分为两类： ⑴ 折线形：矩形、梯形、不规则形；

⑵ 曲线形：直墙拱形（三心拱形、半圆拱形、圆弧拱形），以及封闭拱形、圆形、椭圆形等。

梯形、矩形、不规则形巷道通常适用于服务年限短、中小型矿山、岩体压力很小的工况。

平巷断面常见形状：拱形（圆弧、半圆、三心）。

当围岩特别松软，岩体压力较大的地质条件时，常用椭圆形、圆形等封闭断面形状。

巷道断面选择的主要影响因素：

⑴ 作用在巷道上的围岩形状、地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用；

⑵ 巷道的用途和服务年限是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素；

⑶ 矿区的支架材料和习惯使用的支护方式，也直接影响巷道断面形状的选择；

⑷ 掘进方法和掘进设备对巷道断面形状选择也有一定的影响； ⑸ 需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方式，有利于安全和经济效益。

巷道断面尺寸的确定：包括净断面和掘进断面

净断面：根据巷道用途（行人、通风、运输）、轨道数目、运输容器或电机车的外形尺寸、运输速度、安全间隙、风速校核等。

掘进断面：据支架厚度和有关参数、轨道参数、允许超挖值等。

支护参数的选择：就是在支护方式确定后，确定坑木、金属和钢筋混凝土等支护构件的类型、规格和所有尺寸，以及喷层的厚度、锚杆长度、直径、间距、外露长度等。

道床参数的选择：按选取的钢轨型号、轨枕规格和道碴厚度来确定。

第三章 巷道破岩

常用的破岩方法有爆破破岩法和机械破岩法两种

爆炸：广义地讲，爆炸是某一物质系统一种极迅速的物理或化学变化。在变化过程中，瞬间释放系统内部含有的能量，并借助系统内原有气体或爆炸生成气体产物的膨胀对周围介质做功，使之产生巨大的机械破坏效应（如放热、发光、声响等）。

按引起爆炸原因和特征不同，将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三类

物理爆炸：

由物理原因造成的爆炸。爆炸时不发生化学变化，物质的化学成分和性质不发生改变，仅仅是物质的存在形态发生变化的爆炸现象称为物理爆炸。 化学爆炸：

由化学变化所引起的爆炸，发生爆炸时，不仅物质形态发生变化，而且物质的化学成分和性质也发生变化的爆炸现象称为化学爆炸。 核爆炸：

由原子核裂变（如U235的裂变）或原子核聚变（如氘、氚、锂的聚变）的链式反应释放出巨大能量而引起的爆炸现象称为核爆炸，并辐射出很强的各种射线。

工程爆破：是利用炸药爆炸所释放出的能量对介质做功，以达到预定工程目的的爆破作业。岩石爆破过程就是炸药发生化学爆炸释放能量，并将能量转化成机械功、破坏岩石的过程。在工程爆破中研究应用最广泛的爆炸是炸药的化学爆炸。

炸药爆炸的三个基本特征：

化学反应的放热性（其热能是对周围介质做功的能量源）； 产生大量气体（爆炸释放的热能通过所生成的气体介质瞬时形成巨大的压缩能，再通过气体介质的极速膨胀而迅速转化为作用于周围介质的机械功）；

化学反应 及传播的快速性（炸药爆炸对周围介质的作用效应或周围介质对爆炸作用的响应主要是由冲击波所引起的）。

爆炸并不是炸药化学变化的唯一形式。

炸药化学变化的形式也有所不同。按其传播性质和速度的不同，炸药化学变化的基本形式有四种，即热分解、燃烧、爆炸和爆轰。

热分解：在常温下进行，热分解速度比很慢，一般不会形成爆炸。随温度升高分解速度加快，若温度升高到某一定值（爆发点）时，热分解就可以转化成爆炸。

燃烧：炸药不仅能爆炸，在一定条件下，绝大多数炸药也

能够稳定地燃烧而不爆炸。其特点是：炸药燃烧不需要外界供氧；通过热传导来传播能量；燃烧的传播速度大大低于爆轰波的传播速度；燃烧产物的运动方向与燃烧的传播方向相反；炸药燃烧反应的速度和性质主要取决于外界压力。

爆炸：炸药爆炸的特点是传播速度很快而且可变。一般来说，炸药的爆炸过程是不稳定的（爆速不稳定），不是过渡到更大爆速的爆轰，就是衰减到很小爆速的爆燃直至熄爆。

爆轰：炸药以最大而稳定的爆速进行传播的过程称为爆轰。它是炸药所特有的一种化学变化形式，与外界的温度、压力等条件无关。爆炸时炸药化学变化所达到的最高形式。

爆炸和爆轰的区别：爆炸和爆轰并无本质上的区别，只不过传播速度不同而已。爆轰波传播速度不稳定称为爆炸；爆轰波能稳定传播的爆炸称为爆轰。爆炸是爆轰的一种形式，即不稳定的爆轰。

炸药的分类：

1、 按其分子组成分为：单质炸药和混合炸药。

单质炸药：又称化合炸药，是指炸药的各组成元素以一定的化学结构存在于同一分子中的炸药（或者说由单一的化合物组成的炸药）；

混合炸药：指由两种以上分子（化合物）组成的炸药。 工业炸药多为混合炸药。

2、按特性与用途分为：起爆药、猛炸药、火药和烟火剂 。 起爆药：特点是感度高，在很小的外界能量作用下就能爆炸，所以常用作雷管的起爆药。

猛炸药：特点是对外界能量的敏感程度比起爆药低，但爆炸威力很大，主要用做起爆器材的加强药和改善其他炸药性能的敏化剂（分为单质猛炸药和混合猛炸药）。

火药（发射药)：特点是对火焰极其敏感，可在敞开的环境下爆燃，而在密闭条件下爆炸，但爆炸威力很弱。常用的发射药有黑火药，用于制造导火索（药芯）和矿用火箭弹。 烟火剂：基本是由氧化剂和可燃剂组成的混合物，主要变化过程是燃烧。一般用来装填照明弹、信号弹、燃烧弹等。

3、按物理形态分类： 固体炸药 、液体炸药、 胶体炸药、 气相炸药。

4、按适用条件分为三类：

第一类炸药：又称安全炸药或煤矿许用炸药。准许在一切地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有瓦斯和矿尘爆炸危险的工作面。

第二类炸药：又称岩石炸药。一般可在地下或露天爆破工程中使用，但不能用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的工作面。 第三类炸药：又称露天炸药。只能在露天爆破作业场所使用的炸药。

5、按炸药的主要化学成分分类：

对混合炸药来说，按其主要成分分为硝铵类炸药和油类炸药。

硝铵类炸药：是以铵为主要成分的混合炸药。目前所使用的混合炸药主要是硝铵类炸药。

油类炸药：以油为主要爆炸成分的混合炸药 。

爆炸热化学参数：

爆热：单位质量炸药在定容条件下爆炸时放出的热量； 爆温： 爆炸瞬时将爆炸产物加热达到的最高温度 爆炸压力： 空间内能达到的最高压力

爆容： 单位质量的炸药爆炸时所产生的气体产物在标准状态下所占的体积。

一般炸药是由C、H、O、N四种元素组成， 分子通式：

CaHbOcNd 。

炸药的爆炸过程的实质是极其迅猛的氧化还原反应的过程。

炸药氧平衡分为三种情况：正氧平衡、负氧平衡和零氧平衡。 在进行方设计时，应使炸药的氧平衡达到零氧平衡或接近零氧平衡。

爆炸作用：炸药通过爆炸时生成的高温、高压的气体产物、和爆轰波对周围的介质以强烈的冲击和压缩方式做功，使之产生变形、破坏、运动等效应。

反映炸药爆炸性能的指标有：猛度、做功能力、感度和殉爆等。

炸药的强度（猛度和爆力）：

炸药的猛度：炸药爆炸时产生的爆轰波和爆轰产物直接对周围介质的破坏能力，表征炸药爆炸作用的动作用强度。单位mm，通常将猛度＞16mm称为高威力炸药。

炸药的爆力（做功能力）：表示爆炸产生的气体（爆轰产物）在高温条件下通过膨胀做功破坏周围介质的能力。是炸药爆炸的静作用强度。它的大小取决于炸药的爆热、爆温和爆炸生成的气体体积，爆热、爆温越高，生成气体体积越多，则炸药的做功能力就越大。

爆轰波：在爆炸中传播的特殊形式的强冲击波称为爆轰波。特殊性体现在：冲击波后跟随有化学反应，反应所放出的能量能弥补冲击波在传播过程中的能量损失，所以爆轰波能稳定传播。爆轰波的传播过程即是爆炸的传爆过程，爆轰波随炸药爆炸过程的结束而消失。

爆速：爆轰波在炸药中的传播速度。通常将爆速高于4000m/s称为高威力炸药。

影响爆速的因素：装药直径 、密度和外壳、 炸药粒度、 起爆冲能、 间隙效应。

炸药的感度：炸药在外界起爆能作用下发生爆炸的难易程度。起爆炸药的外界能量通常包括热能、机械能和爆炸能，因此主要有三个指标：

热敏感度（火焰感度），以爆发点（最大点燃距离）为特征值；

机械敏感度，冲击、挤压、摩擦、针刺，以冲击波感度为特征值；

起爆敏感度（爆轰敏感度），单质炸药用最小起爆药量表示，混合炸药用殉爆距离为特征值。

殉爆：当主动药包发生爆炸引起邻近的同一种被动炸药也产生爆炸的现象。

影响炸药感度的因素： 炸药的温度、炸药的化学结构、炸药的相态、炸药的粒度、装药密度、含水硝铵炸药中的微气孔、惰性杂质的掺入。

矿用工业炸药： 几乎都是以铵为主要成分的药混合炸。混合炸药的基本爆炸成分为：铵（AN）、梯恩梯（TNT）、黑索金（RDX）

① 铵梯炸药：是目前较广泛使用的工业炸药之一，分为煤矿炸药、岩石炸药和露天炸药3类，前两类炸药接近零氧平衡，其中煤矿炸药可在有瓦斯或煤尘爆炸危险的井巷中使用；岩石炸药适合在无瓦斯或煤尘爆炸危险的井巷中使用。

② 铵油炸药：爆力较低，多用于露天矿、水利工程等大土方露天爆破工程中，特别是台阶爆破中广泛采用。

③ 铵梯黑炸药、铵梯黑铝炸药：属高威力炸药，主要在深孔爆破、坚硬岩石介面、大断面一次成巷等局部施工中使用。 ④ 水胶炸药：煤矿井下目前最常用的一类炸药，由氧化剂、敏化剂、胶凝剂、交联剂等组成。是一种密度和爆炸性能都可以根据工程要求进行调节的高威力防水炸药。

优点：爆炸性能好，可用8号电雷管直接起爆，抗水性强，机械感度高，安全性好，炸药密度和爆炸性能可在较大范围内调整，适应性强。

⑤ 乳化炸药： 由铵、钠过饱和水溶液、燃料油、乳化剂和敏化剂组成含水炸药。具有很好的抗水性能，分为：煤矿许用、岩石使用、露天使用三类。

优点：密度可调，适用范围广；爆炸性能好，由于爆速和密度均较高，乳化炸药猛度比2号岩石硝铵炸药高，可达17—19mm利用8号雷管直接起爆。

工业炸药按要求的不同一般含有以下成分： 氧化剂：提供足够的氧；

敏化剂：提高炸药的感度和做功能力；

可燃剂：提高炸药的爆热，增加炸药的做功能力；

防潮剂：增强炸药防水能力，用于潮湿有水的爆破环境； 疏松剂：防止炸药吸湿结块。 煤矿许用炸药的要求：

① 爆炸能量要有一定的，其爆热、爆温、爆压和爆速都要求低一些，使爆炸后不致引起矿井大气的局部高温，降低引爆瓦斯煤尘的可能性。

② 应有较高的起爆感度和传爆能力，以保证爆炸的完全性和传爆的稳定性。

③ 有毒气体生成量应符合国家规定，其氧平衡值应接近于零。

④ 炸药组分中不能含有金属粉末，以防爆炸后生成炽热的固体颗粒

起爆材料分传爆和起爆两类：

传爆材料：导火索、导爆索、导爆管；

导火索传导的是火焰，导爆索和导爆管传导的是爆轰波。 起爆材料：各种雷管。

雷管：是各种雷管的简称，它可以起爆炸药、导爆索和导爆管 。

按点火方式的不同分为火雷管、电雷管及非电导爆管雷管 。目前工程爆破中最常用的是电雷管和非电导爆管雷管。 电雷管：有瞬发电雷管、秒延期电雷管和毫秒延期电雷管。 煤矿井下爆破所使用的毫秒延期电雷管的总延期时间不得超过130ms。

雷管的起爆能力：按起爆能力的大小，工业雷管分为十个号别（1～10号）。号数越大，起爆能力越大。但通常只生产6号和8号雷管，使用最多的是8号雷管。雷管的起爆能力取决于它的装药量的多少。

电雷管主要性能参数：

雷管电阻：电雷管电阻是指桥丝电阻和脚线电阻的总和，又称全电阻。

最大安全电流：通电时间不加，不会引爆任何一发雷管的最大电流值。

最小发火电流：通电时间不加，能引爆任何一发雷管的最小电流值。

时间参数：包括发火时间、传导时间和爆发时间。 发火时间：从通电开始到引燃雷管所需的时间。

传导时间：从引燃至瞬发电雷管爆炸或延期雷管的延期元件被点燃所需的时间。

爆发时间：从通电开始到雷管爆炸的时间。

导爆管 ：由高压聚乙烯材料制成、内壁涂有混合炸药粉末的一种塑料软管，属于索状起爆材料，混合炸药是：91%的奥克托金或黑索金、9%的铝粉。

导爆管只能起爆雷管，不能直接起爆炸药。

导爆索：是以单体猛炸药（黑索金或泰安）为药芯，制成

的索状起爆材料，可作为的爆破能源 。需用雷管起爆，可直接引爆炸药，传导的是爆轰波。可确保所有的炸药同时爆炸。可以是单独的导爆索网路，也可是电雷管－导爆索双回路网络。

若想延期爆破，可在导爆索中间加继爆管调节延期时间。 继爆管：是一种专门与导爆索配合使用，且具有毫秒延期起爆作用的起爆器材。有单向继爆管和双向继爆管两种。

根据所使用的起爆器材不同，起爆方法分为：电雷管起爆法、导爆索起爆法和导爆管雷管起爆法（简称导爆管起爆法）。井下使用的起爆方法主要是电雷管起爆法。

电雷管起爆法：又称电力起爆法（简称电爆法），它是利用电流通过起爆网路的各个电雷管，使雷管产生爆炸，从而引爆炮孔内炸药的起爆方法。

发爆器 ： 井下爆破必须使用发爆器起爆。

有发电机式和电容式两类，其中电容式发爆器尤其适用于串联起爆的情况。

照明电源或动力电源（线路电源）：在开凿或延深通达地面的井筒时，无瓦斯的工作面中可以使用照明或动力电源爆破，但电压不能超过380V，并必须有电力爆破接线盒 。

电爆网路联接方式：有串联、并联、串并联、并串联等 。 煤矿井下巷道掘进时均采用大串联，立井施工时采用闭合反向分段并联。

串联是井巷施工中最常用的网路方式，因总电流较小，适用于发爆器起爆；并联电路因其需要的总电流较大，必须使用线路电源爆破，由于线路电源的电流大，若连接不好会产生火花，故并联电路在有瓦斯的条件下使用不安全。

每次爆破时必须采用同厂、同类型、同批生产的电雷管，且电阻不能超过规定值。

在网路设计时，要保证每个雷管的工作电流都必须达到或超过安全起爆电流，一般，直流电：2A；交流电：2.5A。

自由面：岩石与空气相接触的表面。

最小抵抗线：药包中心到自由面的垂直距离。

内部爆破作用： 爆破作用刚好到达自由面的最小抵抗线时，在自由面上看不到爆破迹象，即炸药的爆破作用只发生在岩体的内部，未能到达自由面。内部作用的结果是在装药周围形成压碎（粉碎）区、裂隙区和振动区。

外部爆破作用：爆炸后，除了在装药下方产生内部破坏作用（形成压碎区、裂隙区和振动区）以外，还会在地表产生破坏作用，外部爆破作用的结果是自由面一侧的部分岩石被破碎，并脱离岩体，形成漏斗状的坑，称为爆破漏斗。 实际爆破要求应能达到明显的外部爆破作用。

岩石爆破破碎的机理：爆炸冲击波在岩体中产生的应力场和爆生气体产物的膨胀、挤压、抛起等对岩体共同作用结果。 掏槽：使部分炮眼先爆，为后续起爆的其他炮眼创造附加自由面，以提高爆破效率和效应的方法。

爆破作用指数 n ：爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值。 根据爆破作用指数不同，将爆破漏斗划分成以下四种类型： n＝1时： 形成标准抛掷爆破漏斗； 1＜n＜3时： 形成加强抛掷爆破漏斗； 0.75≤n＜1时： 形成减弱抛掷爆破漏斗；

n≤0.75时：形成松动漏斗，爆破后外部不能形成爆破漏斗，在自由面上只能看到松动和隆起。

光面爆破：是指在井巷掘进过程中，通过对周边眼的爆破，使巷道能够按设计轮廓线爆破岩体，并使爆破后留下的巷道围岩具有较光滑的壁面，同时使围岩不受明显破坏（保持围岩完整和稳定）的控制爆破技术。 光面爆破的标准：

围岩面上留下均匀眼痕的周边眼数（半眼率）应不少于炮眼总数的50%；超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定；围岩面上不应有明显的炮震裂缝。

光面爆破施工方法：分次爆破法和全断面一次爆破法。 分次爆破法——先用一般爆破方法在巷道内部形成毛断面，然后由布置在光爆层上的周边眼爆出整齐的巷道轮廓。

全断面一次爆破——按起爆顺序在炮孔中分别装入不同段别的毫秒电雷管，起爆顺序为掏槽眼—辅助眼—周边眼。 毫秒爆破（微差爆破）

利用毫秒延期电雷管或其他毫秒延期起爆装置，实现各炮孔装药按顺序起爆的方法。微差爆破具有以下优点：

增强了破碎作用，能减小岩石的爆破块度，降低单位炸药消耗量；

降低爆破地震效应，防止对巷道围岩和地面建筑造成破坏； 减小抛掷作用和抛掷距离，爆堆集中，既能提高装岩效率，又能防止崩坏支架或损坏其他设备；

在有瓦斯和煤尘的工作面，可实现全断面一次爆破，能缩短爆破和通风时间，提高掘进速度。

掘进工作面的炮眼：按其用途和位置的不同分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。周边眼又分为顶眼、帮眼和底眼。

炮眼布置原则：首先选择掏槽方式和掏槽眼位置；然后布置周边眼；最后根据断面的大小布置辅助眼。

掏槽眼：作用是先将工作面上的某一部分岩石破碎并抛出，形成第二个自由面，为其他炮眼的爆破创造有利的条件。一般布置在巷道断面偏下，便于打眼时控制方向，并有利于其他炮眼借助岩石的自重崩落。当掘进断面上存在软弱岩层时，掏槽眼应布置在软弱岩层位置。

掏槽方式按掏槽眼的方向分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽三种方式。

辅助眼：又称崩落眼，其作用是最大限度地破碎岩石。位置位于掏槽眼与周边眼之间，均匀布置。最外一圈辅助眼与周边眼间距为周边眼最小抵抗线，应按光面爆破要求布置。 周边眼：崩落巷道周边内的岩石，使巷道形成设计的轮廓。目前巷道施工均采用光面爆破，周边眼按光面爆破要求布置， 周边眼中心应布置在巷道设计掘进断面的轮廓线上。

爆破器材选择：

目前常用的炸药有煤矿硝铵炸药、水胶炸药和乳化炸药，特别是后两种炸药性能较稳定，炸药威力较高，而且更适宜于有水的工作面，因此目前应用的较多。药卷直径一般为32、35、38mm，其中应用较多的是35mm的。药卷质量为150g、200g，药卷长度一般为200mm。起爆器材一般采用8号毫秒电雷管，煤矿许用电雷管有瞬发电雷管和总延期时间在130mms以内的毫秒延期电雷管，不得使用秒延期电雷管。巷道掘进采用电容式发爆器，立井工作面施工时采用交流电源。巷道掘进电爆网路目前均采用串联方式。

炮眼参数： 炮眼直径、炮眼深度、炮眼倾斜方向和倾角、 炸药消耗量与消耗定额、炮眼间距与装药量。

炮眼直径：眼径比药卷直径大6mm±。取决于钻头直径并考虑药卷直径。目前，国内岩石巷道掘进的炮眼直径多为40~42mm（钻头直径38~40mm）。

炮眼深度：1.8～2.0m（气腿式凿岩机）； 2.0～2.5m（凿岩台车）。在中等以上断面（＞6㎡）巷道中，眼深3.0～4.0m。 单位炸药消耗量：取决于岩石性质、巷道断面、眼径、眼深等。

炮眼数目：取决于岩石性质、巷道断面、掏槽方式、爆破器材等。

炮眼的装药结构：

掏槽眼、辅助眼和底眼：均采用集中连续装药，按起爆药包的在炮眼中的位置可分为正向装药（起爆药卷位于靠近眼口的位置，聚能穴朝向眼底，爆轰波由孔口向孔底传播）。反向装药（起爆药卷位于炮眼底部，药卷聚能穴朝向眼口向，爆轰波由孔底向孔口传播）。

周边眼：要求光面爆破，必须采用特殊的装药结构有三种形式：不偶合装药 、 空气柱间隔装药 、 单段空气柱装药。

爆破设计文件（爆破说明书和爆破图表）： 爆破说明书及主要内容：

爆破工程的基本情况；选用的钻眼和爆破器材的种类；爆破技术及相关参数的确定；爆破网络的计算与确定；爆破安全措施。

三表一图：爆破原始条件、炮眼排列及装药量、预期爆破效果、炮眼布置图。