《钻眼及爆破技术》PPT课件.ppt

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1、矿山巷道施工,教 师：李星亮Email：Tel：,2023/8/2,2,井巷工程：是研究地层中井筒、巷道、硐室设计和施工基本原理、方法和技术的应用技术学科。在矿井建设总工程量中占50%70%。全书内容：岩体工程分级；破岩原理与爆破技术；巷道断面设计；岩巷与煤巷的施工与支护技术；井筒与硐室施工；松软岩层巷道施工及巷道的修复；,前言1课程主要内容：,2023/8/2,3,本课程的重点包括钻眼爆破及井巷设计与施工的基本知识以及施工组织管理等内容，以岩石平巷、煤巷及半煤岩巷为重点进行系统阐述，对其它类型工程则以介绍特点为主。,前言2基本要求：,平时成绩30（作业、上课等）；考试成绩70。,2023/8

2、/2,4,1.井巷断面设计2.井巷建设施工（1）井巷掘进：进行井巷开挖及临时支护的作业。(破岩、装 岩、运岩)。（2）井巷支护:泛指井筒、巷道和硐室的支护。3.井巷施工组织管理,绪论,2023/8/2,5,第一章 钻眼及爆破技术,第一节 岩石的可钻性和可爆性第二节 钻眼机械和钻眼工具第三节 炸药和爆炸理论第四节 电雷管起爆法第五节 爆破技术,2023/8/2,6,第一节 岩石的可钻性和可爆性,一、岩石的可钻性和可爆性(一）岩石的概念及其基本特性,岩石：是由一种或多种矿物在地质作用下按一定规律形成的自然地质体。是不分岩体和岩块的一种泛称。,岩块：从地壳岩层中切取出来的小块体，通常是指岩石材料。岩

3、体：指岩石工程周围较大范围内的自然地质体。,2023/8/2,7,岩石材料的性质对岩体性质影响很小，而弱面控制着岩体的性质。例如：岩体压缩时，破坏是沿着已存在的弱面发生的；在拉伸时，由于弱面的存在，强度很小。,表土：指覆盖在地壳上部的第四纪沉积物，如黄土、粘土、流砂、淤泥、砾石等。基岩：表土以下固结性岩石的统称。煤系地层中最常遇到的是各种沉积岩，如砂岩，页岩等。,岩体岩块（岩石材料）弱面（层理、节理、断层）,2023/8/2,8,、相对密度（比重）：岩石固体实体积的质量与同体积水的质量之比值，取决于组成岩石的矿物的相对密度。,1）岩石的比重与密度,、密度（容重）：岩石单位体积的质量，（kN/m

4、3）;分为干密度和湿密度。,、说明：岩石由固体、空气和水组成；干湿密度的区分对粘土类矿物意义重大。取决于矿物成分、孔隙度和含水量，与埋深也有关。,(二）岩石的物理性质,2023/8/2,9,孔隙性：指岩石的裂隙和孔隙发育的程度，用孔隙度n和孔隙比e来表示。,随着孔隙度增大，一方面消弱了岩石的整体稳定性，使其密度和强度降低，透水性增大；另一方面会增加风化速度，进一步降低力学强度和增大透水性。,2）岩石的孔隙性,2023/8/2,10,吸水率：岩石试件在大气压力下吸入水的质量g与试件烘干质量G之比值。,岩石吸水率大小取决于岩石中的孔隙、裂隙数量和大小、开裂程度及其分布情况，并且与试验条件有关，时间

5、和尺寸均有影响。,透水性：岩石能被水透过的性能。与地下水、岩体应力、孔隙度、孔隙大小及其连通程度有关。,3）岩石的水理性质,2023/8/2,11,溶蚀性：由于水化学作用而把岩石中某些物质带走的现象。,膨胀性和崩解性：膨胀性是指岩石浸水后体积增大和压力增大的性能；崩解性是指浸水后发生解体的现象。软弱岩石所表现出的特征。,软化性：岩石浸水饱和后强度降低的性质。软化系数：水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之比。,2023/8/2,12,碎胀性：岩石破碎以后碎块总体积比整体状态下体积增大的性质称为岩石的碎胀性。,岩石碎胀系数与岩石的物理性质、破碎后块度大小及其排列状态等因素有关。

6、坚硬岩石破碎后块度较大且排列整齐时碎胀系数较小，反之较大。,4）岩石的碎胀性,2023/8/2,13,动荷载的特点,变形和破坏是岩石在载荷作用下的两个发展阶段。爆破破岩和机械破岩岩石承受的外力都是一种动载荷（冲击载荷），随时间变化。,2023/8/2,14,L质点扰动位移，CP质点扰动的传播速度（波速），t波的传播时间，CPt在t时间内变形范围。,岩石在动荷载作用下的变形特征,2023/8/2,15,表面波(勒夫波)：沿介质边界传播c；体积波：在介质内部传播，分为横波和纵波；横波：介质振动方向和波的传播方向垂直，产生剪切变形b；纵波：质点振动方向和波的传播方向一致，产生压缩、拉伸变形a；瑞利波

7、：质点运动轨迹为椭圆的波，为地震波的主要形式 d。,波的反射和投射,2023/8/2,16,为介质密度；区段截面积；CP为波阻抗。介质密度和波速的乘积，表征介质对于应力波的阻尼作用。,为垂直反射系数,为垂直透射系数,2023/8/2,17,当1CP1=2CP2时，r=0，t=i，不产生波的反射。当2CP21CP1时，r0，t0，说明交界面上既有透射波，又有反射波。当2CP2=0或2CP21CP1时，即当应力波到达的交界面为自由面时，r=-i，t=0，叠加结果是交界面的应力值为零。当2CP21CP1时，交界面既有透射压缩波又有反射拉伸波，也能破碎岩石。,2023/8/2,18,（四）岩石的可钻性

8、和可爆性表示钻眼或爆破岩石的难易程度。,1凿碎比功：即破碎单位体积岩石所作的功。用a表示,单位为Jcm3。2钎刃磨钝宽度：即岩石的磨蚀性，量出钎刃两端向内4处的磨钝宽度，以b表示，单位为。目前，使用便携式岩石凿测器，测定岩石的凿碎比能和凿480次后钎刃磨钝的宽度。,凿测器图1-钎头；2-承击台；3-销钉；4-导向杆；5-落锤；6-卡套；7-转动手柄,2023/8/2,19,（一）集中药包爆破岩石的破坏机理,粉碎（压缩）区：冲击波压缩作用。103104MPa压力，装药半径的23倍。破裂区：应力波径向压力和切向拉力装药半径的1015倍以上震动区：声波,、单个装药在无限体中的爆破作用爆破的内部作用,

9、二、爆破作用下岩石的破坏机理,2023/8/2,20,最小抵抗线：药包中心到自由面的垂直距离。自由面：岩石与空气相接的表面。很大：破碎区裂隙区震动区最小抵抗线 变小：破碎区裂隙区震动区拉断区 再小：破碎区裂隙区拉断区（裂隙与拉断区贯通，松动漏斗或者爆破漏斗、抛掷漏斗）,单个装药接近于自由面时的爆破作用,2023/8/2,21,爆破漏斗几何要素,W最小抵抗线，装药中心到自由面的垂直距离，即药包的埋置深度，也即倒圆锥的高度；r爆破漏斗半径，漏斗底圆中心到该圆边上任意点的距离，即倒圆锥底圆半径；R爆破作用半径，药包中心到爆破漏斗底圆边缘上任意点的距离。H爆破漏斗的可见深度；n爆破作用指数，是爆破漏斗

10、半径与最小抵抗线的比值，即n=r/W。爆破漏斗张开角，也叫顶角。,2023/8/2,22,爆破作用指数：n=（0.81.0）n=1 标准抛掷漏斗3 n 1 加强抛掷漏斗露天抛掷大爆破0.75 n 1 减弱抛掷井巷掘进 n=0.75 松动漏斗控制爆破 n 0.75 没有漏斗,掏槽：使几个炮眼先起爆而为后续炮眼爆炸造成附加自由面。,2023/8/2,23,（二）长条药包的爆破特点,炮眼利用率：实际爆落深度与炮眼深度之比。,炮眼的填塞：延长爆生气体的作用时间，有利于破碎岩石并降低引爆瓦斯、煤尘危险。,2023/8/2,24,三、岩石的工程分级,按成因不同，将岩石分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三类。对于采

11、掘工程来说，又要求要求对岩石进行定量的区分，以便能正确地进行工程设计，合理地选用施工方法、施工设备、机具与器材，准确地制定生产定额和材抖消耗定额等。因此，提出了岩石工程分级与岩体工程分类问题。,2023/8/2,25,1.普氏系数分类法,普罗托奇亚可夫于1926年提出：共划分为10级15种。,我国煤炭系统按岩石坚固性将煤岩分类为：软煤：f 11.5硬煤：f 23软岩：f 23中硬岩：f 46硬岩：f 810坚硬岩石：f 1214最坚硬岩石：f 1520,存在问题：这一分类主要考虑的是岩石试件强度（单轴抗压强度），围岩应力、岩体的完整性、岩体结构特征等在分类中没有表达出来，因此不能正确地评价围岩

12、的稳定性。,2023/8/2,26,2.岩心质量指标分级法（RQD）,钻探时将钻孔中直接获取的岩心的总长度，扣除破碎岩芯和软弱夹泥的长度，再与钻孔总进尺相比。具体计算岩心长度时，只计算大于10cm的坚硬和完整的岩心，即：,2023/8/2,27,手持式 机重20kg以下 气腿式 机重30kg以下风动凿岩机 导轨式 机重3580kg 向上式 机重4045kg电动凿岩机 气腿式 机重2530kg 导轨式 机重30kg以下液压凿岩机 导轨式 机重130360kg煤电钻 手持式 机重18kg，功率1.2kw 岩石电钻 导轨式 机重3540kg 功率1.2kw液压钻 导轨式,伞形钻架凿岩台车,第二节 钻

13、眼机械和钻眼工具,2023/8/2,28,风动凿岩机可分为低频、中频和高频。冲击频率在2000次/min以下为低频，20002500次/min为中频，超过2500次/min为高频。国产气腿凿岩机，除YTP26等少数为高频外，均为低、中频凿岩机。,手持式凿岩机目前使用很少。气腿式凿岩机因重量和手持式差不多，但有气腿支撑，可减轻体力劳动，在岩巷掘进中应用较广。,(一）风动凿岩机,2023/8/2,29,1.冲击机构：气缸+活塞+配气系统 冲程（活塞完成往复运动），活塞做冲程运动，冲击钎尾。C-滑阀，6-滑阀前腔，气缸后腔，7-活塞，8-排气口，11-回程气道,排气口,活塞前端面,配气阀片,2023

14、/8/2,30,回程：（活塞的往返运动是靠配气系统实现的）配气系统：控制压缩空气反复进入气缸前腔、后腔的机构。（环阀配气、控制阀配气装置和无阀配气）,排气口,2023/8/2,31,2.转钎机构：内棘轮+螺旋棒+活塞+转动套 冲程活塞直线运动，带动旋转棒旋转 回程旋转棒迫使活塞旋转，带动转动套、钎杆旋转。,2023/8/2,32,湿式排粉压力水，水压比风压低0.10.2MPa开钻供水：由气道2进入注水阀右端面，克服弹簧6的阻力，阀左移，开启水路。停钻停水：弹簧6推动注水阀后移，关闭水道7，停止供水。强力吹扫炮眼系统,3.排粉系统：钻眼工作必须采用湿式排粉方式,2023/8/2,33,4.润滑系

15、统：自动注油器，35ml/min,悬挂式：悬挂在风管弯头处，容油量较小；,落地式：放在离凿岩机不远的进风管中部，容油量较大,2023/8/2,34,1.液压凿岩机1）.构造 冲击机构：油缸+活塞+配油装置（油压在10MPa以上），借助配油阀使高压油交替进入活塞的前后油腔形成压力差，使活塞做往复运动。旋转机构：独立外回转机构 液压马达带动齿轮 排粉系统：侧向供水排粉2）.优缺点 钻速高（纯钻速23倍）可调整（功率可调整，钻凿较深和直径较大的孔）自润滑 可钻硬岩、大直径深眼 环卫好（噪音低1015分贝，90分贝以下，没有油雾水气）。,（二）液压和电动凿岩机,2023/8/2,35,凿岩台车：由行走

16、部分、钻臂和推进机构组成。,国产CGJ-2型凿岩台车，配备两台YT24凿岩机，轨轮式 风动马达丝杠推进，直流电动机驱动轨轮行走,2023/8/2,36,伞钻,2023/8/2,37,One-boom rig,Three-boom rig,2023/8/2,38,.旋转式破岩 钻眼原理：压入（轴压）旋转切削排粉 适用于软弱岩层或煤层 代表机具：煤电钻,轴压力,回转力矩,电钻：用电能作为动力、采用旋转式钻眼法破岩的一种钻眼机械。（煤电钻、岩石电钻）,2.电钻,2023/8/2,39,冲击式破岩 钻眼原理：冲击（冲击功）旋转排粉 适用于硬岩 代表机具：凿岩机,冲击力,2023/8/2,40,两种破岩

17、方法比较,2023/8/2,41,适用条件：煤及 f3 的岩层。构造：由电动机、减速器、散热风扇、开关、手柄和外壳组成。电压127v，功率1.22.0kW（多为1.2kW），转速2700转/分。外壳为铝合金铸造，密封防爆。轴推力：人力推顶。,1）煤电钻,2023/8/2,42,适用范围 本系列煤电钻适用于煤矿井下及其周围介质中有甲烷、煤尘等爆炸性混合物气体的环境中，在交流50Hz，电压为127V的供电网络中，在回采及掘进工作面对中硬和硬煤层钻眼之用。产品特点 1、结构紧凑，型式多样，有普通型、强力型、湿式型等。2、扭矩大，适合中硬和硬煤层钻眼。,ZM系列矿用隔爆型手持式煤电钻,2023/8/2

18、,43,组成：电动机、减速箱、牵引装置、机壳和供水装置，必须有推进装置。适用条件：适用于在 f=46的岩石中钻眼。,（3）岩石电钻,2023/8/2,44,二、钻眼工具,（一）凿岩机钻具,钻眼工具：安装在钻眼机械上用以破碎岩石的工具。整体钎子：钎头和钎杆锻制成一个整体。组合钎子：钎头和钎杆制造后组合在一起。,2023/8/2,45,2.组合钎子,一字形：速度快、制造和修磨简单、磨损快、易夹钎。钎头 十字形：速度慢、孔圆，制造和修磨复杂，用料多。球齿形：硬岩钻眼 材料 钎头体：合金钢，55SiMnMo、40MnMoV。钎 刃：钨钴类合金。,2023/8/2,46,2023/8/2,47,a)镶K

19、O型硬质合金片;b)镶K1型硬质合金片 标准直径十字形钎头,钎头结构参数,刃角：钎头两个刃面的夹角，110o隙角：钎头两个侧面的倾角，3o钎刃形状：钎头和岩石直接接触部分的形状，通常作成曲率半径18mm的弧形。钎头直径:钎头最宽处的径向直径，3843mm排粉沟：用于排除炮眼底部岩粉浆的沟槽。,2023/8/2,48,钎杆：承受活塞冲击力并将冲击功和回转力矩传递到钎头上去的细长杆体。中空六角形B22、B25；中空圆形D32、D38（重型导轨式凿岩机）材料：ZK8Cr、ZK55SiMnMo杆尾是钎子直接接受和传递能量的部分。钎头和钎杆的连接：锥形连接，锥角度为7，插入深度2438mm（留有过渡缝隙

20、68mm）能量传递效率和钎杆、钎头寿命,2023/8/2,49,2023/8/2,50,麻花钎子 钻头、方槽、尾孔、麻花钻杆、钻杆尾部 麻花钻杆：菱形或矩形断面，T7或T8钢传递轴压和扭矩，螺纹方向与钻头方向一致，螺旋沟槽排粉，螺距一般为7080mm。,（二）电钻钻具,2023/8/2,51,2023/8/2,52,第三节 炸药和爆炸概论,物理爆炸：仅有温度、压力和体积变化，如地震、闪电、锅炉爆炸、气球爆炸等，化学成分不变。化学爆炸：产生爆炸物，如炸药爆炸、燃放鞭炮、煤气爆炸、瓦斯爆炸等，物态和化学成分发生变化。核爆炸：裂变原子弹、聚变氢弹,一般认为，物质发生急剧变化并放出大量的能量、对周围介

21、质做机械功，同时可能伴随有声、光、热效应的现象，称为爆炸。爆炸的基本特征表现在速度快、威力大和破坏作用强等方面。,2023/8/2,53,反应的放热性：爆炸反应第一必要条件。先爆部分释放热量激发下层，爆炸传播；系统释放热能，方能对外作功。生成气态产物：作功的介质，热量转化为机械功。反应和传播的快速性：是爆炸反应区别于一般化学反应过程的最重要标志。速度快，易形成高温高压气体。,（一）炸药爆炸的基本特征（三要素）,2023/8/2,54,起爆药：敏感度低、威力小，对机械冲击、摩擦、加热、电火花极敏感，雷管的起爆药。雷汞、氮化铅等。（很小的能量作用下就能发生爆炸）猛炸药：敏感度低、威力大，起爆器材的

22、加强药；组成混合炸药。TNT、黑索金、太恩。发射药（火药）：快速燃烧，军事上发射药，工业上作起爆器材（导火索）和雷管的延期药。,单体炸药：各组成元素以一定化学结构存在于同一分子中的炸药。TNT、黑索金、雷汞混合炸药：由两种以上分子组成的混合物。硝化甘油类炸药、硝铵类炸药、氯酸盐类炸药,1.按组成分：,2.按用途分：,（二）炸药及其分类,2023/8/2,55,CHNOC、H可燃剂，O氧化剂爆炸产物：CO2、CO、C、NO2、NO、N2、H2O、H2、O2、CH4炸药爆炸的基本反应：2 H2+O2=2 H2O+240.7kJ/mol C+O2=CO2+395 kJ/mol,氧平衡：含氧量与充分氧

23、化所需氧量之间的关系，通常用每克炸药中保证可燃元素充分氧化时，多余或欠缺的氧的克数或百分数来表示。（单位g/g或者）,（三）炸药的氧平衡,2023/8/2,56,氧平衡值计算：单质炸药：K1=M=12a+b+14c+16d 例如：硝化甘油炸药C3H5（ONO2）3C3H5N3O9K=+0.035 TNTC6H2(NO2)3CH3 C7H5N3O6 K=0.74,CaHbNcOd,2023/8/2,57,混合炸药：K2=m1K1m2K2m3K3 二号岩石硝铵炸药含硝酸铵85%，TNT11%，木粉4%。K=0.285%0.7411%1.374%=0.0338,2023/8/2,58,K0，正氧平衡

24、炸药，（NO、NO2吸热反应，有毒，促使瓦斯爆炸）K0，负氧平衡炸药，（CO有毒，C、H2不能放出最大热量）K0，零氧平衡炸药（放出最大热量）,2.炸药的氧平衡分类,2023/8/2,59,二、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，单位kJ/mol或kJ/kg。评价炸药威力的直接标志。爆温：炸药爆炸时将爆炸产物加热到的最高温度称为爆温。爆热越大，爆速越高药包包装和炮眼堵塞越紧密，爆温就越高。爆炸压力：炸药爆炸瞬间，高温高压气体在为向外膨胀做功之前，瞬间充满炸药空间达到的最大压力称为爆炸压力。爆容：单位质量的炸药爆炸时所产生的气体在标准状态下所占的体积。,2023/8/

25、2,60,三、炸药的强度,猛度：炸药爆轰时粉碎与其接触介质的能力。指标：铅柱压缩，单位mm。（高度差）,对周围介质产生的破坏能力。,2023/8/2,61,威力：炸药爆炸产物对周围介质所做的总功。指标：铅铸扩孔法 单位：毫升 减去原孔体积和雷管爆炸引起扩孔体积，试验时温度15度。,2023/8/2,62,缓慢分解：整个物质内展开。燃烧：在外界能量的激发下，在局部区域进行，且自动传播。主要靠热传导传递参量和激发化学反应。爆轰：在外界能量的激发下，在局部区域进行，且自动传播。主要靠压缩冲击波作用传递参量和激发化学反应，传播速度快，达2000-9000m/s。传播不受外界影响，且爆轰产物的运动方向与

26、反应区的传播方向相同。,四、炸药的爆轰,1.炸药的燃烧和爆轰（三种化学变化形式）,2.冲击波：在介质中以密度、压力质点运动速度突升的形式向前传播的压缩波。3.爆轰波：是在炸药中传播的、伴有炸药高速化学反应的冲 击波。爆速：爆轰波稳定传播的速度，是衡量炸药质量的重要指 标。,2023/8/2,63,药卷直径：临界直径dk极限直径 dc 二号岩石铵梯炸药临界直径15mm 炸药密度：单质炸药混合炸药（最佳密度）药卷外壳：硝酸铵=0.91.0g/cm3，玻璃外壳临界直径100mm，而外壳为20mm钢管时为7mm。炸药的粒度：越细，临界直径和极限直径减小，爆速提高。,4.影响爆速的因素,5.炸药传播的间

27、隙效应,药卷与炮眼孔壁存在间隙，爆轰中断或爆轰转变为燃烧的现象。,2023/8/2,64,五、炸药的感度,1.热感度：热能作用引起炸药爆炸的难易程度。加热感度（爆发点）均匀加热时，发生爆炸的温度。火焰感度火焰点燃炸药最大距离。2.机械感度：对机械作用的敏感程度（冲击、摩擦、挤压、针刺）。冲击感度25次试验，爆炸的百分率；10kg/25cm/0.05g,2023/8/2,65,3.爆轰感度：对别的炸药产生的爆轰冲击的敏感程度。单质炸药最小起爆药量；混合炸药殉爆距离（100%发生殉爆的两个药包之间的最大距离）,殉爆：装有雷管的主动药包爆炸时引起相隔一定距离另一同种药包发生爆炸的现象。主动药卷：反映

28、冲击波的强度猛度被动药卷：反映对冲击波的敏感程度,2023/8/2,66,4.静电火花感度,静电火花感度：在静电发电作用下，炸药发生燃烧和爆炸的难易程度。摩擦产生静电的难易程度。静电火花作用下爆炸的难易程度。,5.影响炸药感度的因素炸药的温度。炸药的化学结构。取决于最脆弱成分的感度。炸药的相态。炸药的粒度。颗粒越细，感度越高。装药密度。(最佳范围）惰性杂质的掺入。（提高感度的为增感剂，降低的为钝化剂）,2023/8/2,67,六、矿用炸药的种类及特征,梯恩梯（TNT）。机械感度低。主要用做工业炸药的敏化剂。单独使用时是重要的军用炸药。,（一）单质猛炸药（感度低，威力大）,黑索金（RDX）。机械

29、感度比特曲儿高，常用作导爆索的药芯和雷管的加强药。,太恩（PETN）。爆炸威力大。军事上多用为传爆药，或与梯恩梯混合而成为最猛烈的爆破药。,2023/8/2,68,（二）硝铵类炸药（以硝酸铵为主要成分的混合炸药）,感度很低，容易吸湿结块，威力低。110时，分解成亚硝酸和氨气，为吸热反应 180200时，分解成水和氧化氮，为放热反应 温度大于400呈爆炸反应 2NH4NO3=2N2+O2+4H2O+128.5KJ/mol 正氧平衡炸药:+0.20,硝酸铵（AN）（本身也是一种正氧平衡的弱性炸药）,2023/8/2,69,基本成分 氧化剂硝酸铵，80%为爆炸提供氧元素。敏化剂梯恩梯、黑索金，提高起

30、爆感度和爆炸威力，负氧，含量10%。可燃剂TNT、铝粉、碳粉、柴油等，调节氧平衡，提高作功能力 抗水剂石蜡、沥青、松香等，防潮和抗水 消焰剂食盐和氯化钾，吸收热量、降低爆温、减少火焰 疏散剂木粉或谷糠粉，防止结块兼作可燃剂,1.铵梯炸药（硝铵炸药，由硝酸铵、TNT、木粉组成）,2023/8/2,70,品种 岩石铵梯炸药：不含抗水剂和消焰剂，岩石巷道和硐室，无瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井，使用期限6个月。露天铵梯炸药：廉价、硝酸铵含量高、TNT含量低，用于露天矿松动爆破。煤矿许用铵梯炸药：含消焰剂，用于沼气矿井，使用期限4个月。,2023/8/2,71,用途：价格低廉、安全，多用于露天矿、金属矿、水

31、利铁道等工程。因其感度低、毒气量大、怕水（吸湿结块，贮存期15天）、威力小（低于铵梯炸药）等原因，不宜在井下使用。,2.铵油炸药（不含TNT）,组成：主要硝酸铵和柴油的混合物氧化剂硝酸铵，95可燃剂和敏化剂10轻柴油，发热量高，产生大量气体，提高炸药威力，5松散剂、可燃剂木粉、铝粉，提高爆轰感度和威力表面活性剂利于拌合均匀而使爆轰更为稳定。,2023/8/2,72,(三)浆状炸药和水胶炸药,1.浆状炸药 基本成分 氧化剂的饱和水溶液硝酸铵（4060%）和硝酸钠（1020%），水815%加入水后使炸药感度降低，必须增加敏化剂。合理含水量为10%20%。敏化剂TNT、铝粉、柴油、煤粉等。胶凝剂增稠

32、，将以上两种成分胶结在一起 特点 良好的塑性和抗水性。机械感度低，安全性好；8雷管不能起爆，需用猛炸药。威力高、有毒气体少，适用于坚硬岩石，无瓦斯煤尘条件。,2023/8/2,73,氧化剂的过饱和水溶液硝酸铵水 敏化剂铝粉、甲基胺硝酸盐（特点：水溶性敏化剂、CH3NH2HNO3）胶凝剂增稠，胶结剂和交联剂 特点 更好的塑性和抗水性。爆速和起爆感度提高，8雷管起爆 威力高、有毒气体少。价格较贵。,2.水胶炸药 基本成分,2023/8/2,74,（四）乳化炸药（乳胶炸药）：组成成分 氧化剂饱和水溶液硝酸铵（4565%）和硝酸钠（815%），水（815%）燃料油柴油和石蜡（负氧）乳化剂表面活性剂，0

33、.56%，降低油水表面张力，使油水亲和 敏化剂铝粉、镁粉、发泡剂等，提高感度 特点 密度可调，抗水性更强；爆炸性能好，可用8号雷管起爆，临界直径小；生产和使用安全。,2023/8/2,75,（五）硝化甘油类炸药 硝化甘油有毒，机械感度高，不能单独使用。组成成分氧化剂硝酸铵和硝酸钾。吸收剂硝化棉疏散剂木粉特点:爆炸威力大，抗水性强；密度大，具有塑性，爆轰稳定性高 机械感度高，安全性差，成本高。,2023/8/2,76,（六）煤矿许用炸药,1.爆破引起瓦斯爆炸的原因：空气冲击波。作用时间短，反射叠加引起瓦斯爆炸。炽热的固体微粒。冷却慢，对瓦斯加热时间强，危险性较大。爆炸生成的高温气体。温度高，作用

34、时间长，引起瓦斯爆炸的最危险因素。二次火焰：爆炸产物中可燃性气体与空气混合物高于其爆燃温度时发生的自燃。（矿井下尽可能不使用负氧平衡炸药。）,2023/8/2,77,2.煤矿许用炸药,煤矿许用炸药：经主管部门批准，符合相关规定、允许在瓦斯和煤尘爆炸危险的煤矿井下及工作地点使用的炸药。（1）基本要求：按炸药等级限制爆温和爆热。炸药反应必须完全。炸药的氧平衡必须接近于零。炸药中要加入消焰剂。不许有易在空气燃烧的外来物质。不能含有促进瓦斯连锁反应的产物。（2）种类：抗水和非抗水。,2023/8/2,78,（3）安全等级,煤矿许用炸药的安全等级：炸药在矿井中爆炸后不易引燃瓦斯和煤尘的性能。（分为五级）

35、(4)使用范围一、二级用于瓦斯矿井；三级用于高瓦斯矿井；四级用于煤与瓦斯突出矿井；五级用于溜煤眼施工和石门揭开煤层。瓦斯矿井的岩石掘进工作面不低于一级。瓦斯矿井的煤层采掘工作面、半煤岩巷掘进不低于二级。高瓦斯矿井不低于三级；煤与瓦斯突出矿井不低于三级含水炸药。严禁使用黑火药和硝化甘油类炸药。同一个工作面不使用两种不同品种的炸药。,2023/8/2,79,第四节 电雷管起爆法,雷管：激发炸药爆炸反应的装置或材料，能安全可靠地按要求时间和顺序起爆炸药。矿用起爆器材包括导火索、导爆索、火雷管、各种电雷管、继爆管、导爆管和起爆药柱等。雷管包括：火雷管、电雷管、导爆管雷管、磁电雷管等。,2023/8/2

36、,80,瞬发电雷管：通电后立刻爆炸。起爆药：二硝基重氮酚 管壳：纸制圆壳，钝化加强药作管底 加强药：黑索金，增加起爆威力 加强帽：减少起爆药的暴露面积，防 止受潮、防止散落、提高装药安全，增大压力。电点火装置：直插式（两根脚线末端焊上4mm桥线，直接插入起爆药）药头式（涂有引火药并制成引火头）,1脚线，2密封塞，3桥丝，4起爆药，5引火药头，6加强冒，7加强药，8管壳,一、电雷管,1.电雷管的构造,2023/8/2,81,延期电雷管：通电后要经过一段时间才爆炸的电雷管叫做延期电雷管。秒延期电雷管：延期时间以秒为单位计量。,毫秒延期电雷管：延迟时间以毫秒为计量单位。延期药氧化剂+可燃剂+缓燃剂。

37、,2023/8/2,82,煤矿许用电雷管：准许在有瓦斯或煤尘爆炸危险的工作面使用的电雷管。,2023/8/2,83,（二）电雷管的主要性能参数,1.电阻：由脚线电阻和桥线电阻组成。2.最大安全电流：给电雷管通电5min不爆的电流最大值。最小发火电流：从最大安全电流开始将电流逐渐增大，99.99%雷管爆炸时的电流。3.发火冲能：桥丝加热到足以使火药发火的温度时，桥丝电阻上产生的热能，I2t。4.传导时间：从点火头开始燃烧到雷管爆炸或延期药点燃的这一段时间。5.起爆能力：10个号别。号数越大，起爆能力越大。,2023/8/2,84,2.导爆索：黑索金为药芯，药量不小于12g/m。普通导爆索外径不大

38、于6.2mm，爆速6500m/s；安全导爆索外径不大于7.3mm，爆速6000m/s。安全：装药、处理瞎炮安全；没有杂散电流影响。爆破效果好：起爆时间准确，避免间隙效应。爆破网路设计简单。无法延期爆破。,（三）导爆索和继爆管,2023/8/2,85,3.继爆管：毫秒延期元件 导爆索消爆管、减压室延期药 起爆药、加强药导爆索,延期时间有：15、30、50、75ms,4.导爆管：一种在内壁涂有薄层炸药的塑料软管。（不能直接起爆，只能起传爆作用。）煤矿井下禁止使用导爆管爆破。,2023/8/2,86,二、起爆电源和起爆网络,1.起爆电源,（1）起爆器（放炮器）：发电机式、电容式（井下使用）发电机电容

39、式起爆器。不用电池，维护方便。叠层电池电容式起爆器。构造简单，成本低廉，操作方便，电能利用率高。晶体管电容式起爆器。体积小，能量大。根据是否防爆，可分为防爆型和非防爆型。,2023/8/2,87,2023/8/2,88,MFB系列发爆器 适用范围与用途MFB系列煤矿用电容式发爆器（以下简称发爆器）适用于具有甲烷、煤尘爆炸性气体混和物的煤矿井下，在周围环境温度为-2040，相对湿度为95%左右时作起爆电雷管之用。也可适用于其他矿业、开山、采石及消除障碍等爆破工程中作起爆电雷管之用。,2023/8/2,89,（2）照明或动力线路电源220v或380v交流电源：使用电力放炮接线盒，井筒掘进或无瓦斯的

40、井底工作面使用。（电压不得超过380V）接线盒应满足：设置电源开关刀闸和放炮刀闸两个开关，且都必须是双刀双掷刀闸；设置指示灯，当电源开关刀闸合上以后，指示灯发光表明电源接通；在煤矿立井施工中，在接近和通过瓦斯煤层时，在接线盒上应设置6ms限时开关。,2023/8/2,90,2.电爆网路（1）串联：煤矿井下最常用。总电流小，适用于发爆器放爆，连线容易，易做导通检察；一发断路全部拒爆导通检察。（2）并联：交流电起爆 并簇联长脚线 分段并联减少母线电阻的影响闭合反向分段并联；（3）串并联,个别雷管不导通不易用仪表查出，但不影响其他雷管起爆；需要的总电流大，必须使用线路电源，容易产生外露火花。,202

41、3/8/2,91,利用毫秒雷管或其他设备控制放炮顺序，使每断之间只有几十毫秒间隔，叫毫秒爆破或微差爆破。总延期时间必须在130ms内。秒延期雷管总延期时间67s，防止预热瓦斯、涌出瓦斯超限。,一、毫秒爆破,第五节 爆破技术,2023/8/2,92,特点：岩石块度小而均匀、炮眼利用率高、岩帮震动小、巷道规格号。1.应力波干涉假说：应力波相互叠加，加强了破碎效果。2.自由面假说：先起爆的装药为后起爆的装药附加自由面。3.岩块碰撞假说：爆破下的岩块运动过程中相互碰撞，利用动能再次破碎。4.残余应力假说：利用岩体内形成的残余应力来改善岩石的破碎效果。,2023/8/2,93,光面爆破：在井巷掘进断面的

42、轮廓上布置间距较小、相互平行的炮眼，控制炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生沿炮眼连线的贯穿裂缝，并沿炮眼将岩石崩落下来。,成型规整。围岩稳定。,二、光面爆破,按炮孔深度分，光爆可分为：（1）浅孔（炮孔深度小于1.8m）；（2）中深孔（炮孔深度）；（3）深孔（炮孔深度）；（4）超深孔（炮孔深度5.0m以上）。,光面爆破分类,2023/8/2,94,光面爆破原理,应力波叠加干扰理论应力波与爆炸气体共同作用原理,应力波叠加 综合作用,2023/8/2,95,光面爆破施工要点,选择合理的炮眼距离。曲线段比直线段密。光面层厚度：大于或等于炮眼的间距，也不能过大。炮眼平、直、齐、准 沿巷道的轮廓线布置炮眼控制形状；炮眼相互平行且、深度不超过其他炮眼形成贯穿裂缝；炮眼垂直工作面（一般与巷道轴线夹角35度），炮眼底落在同一个横断面上。开眼位置偏差不超过30mm。不能有偏向轮廓线里面。不耦合装药，同时起爆（起爆时差不超过0.1s）降低作用于孔壁的冲击压力；控制装药量，200g/m。,