非煤矿开采第三讲第三、四章.ppt

非煤矿床开采第三讲 主讲 马同禄 教学目的与要求 1 了解凿岩机具的结构及类别 爆炸现象及条件2 掌握冲击式凿岩的基本理论 炸药的成分 类别 性能指标 炸药的起爆传爆及起爆方法教学重点 凿岩的基本理论 炸药的性能指标 炸药的起爆传爆及起爆方法教学难点 炸药的性能指标 第三章凿岩及其机具 凿岩的基本方法是机械破碎法 根据破碎作用的方式不同 机械破碎凿岩方法可分为 冲击式凿岩 主要用于坚硬和磨蚀性大的岩石 回转式凿岩 主要适用于软岩及磨蚀小的岩石 回转 冲击式凿岩 兼有前两者的优点 适用范围较广泛 对十金属矿山来说 主要是用冲击式凿岩 第一节冲击式凿岩理论 一 冲击式凿岩的基本现象在冲击载荷作用下 岩石的破坏过程有三个基本规律 l 呈跃进式破坏 2 产生承压核 3 形成破碎漏斗 漏斗状的崩碎坑 漏斗的顶角一般在120 1500之间 l二 冲击功的影响比功耗a的概念 即破碎单位体积岩石所需要的功 1 存在临界冲击功 当冲击功小于临界值时 随着冲击功的减少 比功耗急剧增加 2 存在稳定区 当施加的冲击功超过临界值之后 比功耗就趋于平稳 这时的比功耗在一定范围内波动 三 冲击频率的影响当冲击频率未达到一定的临界值以前 凿岩速度与频率成止比 当冲击频率超过临界值以后 随着频率增加 凿岩速度反而下降 冲击频率临界值可达10000次 min以上 目前风动凿岩机冲击领率最高仅达3500次 min 四 转角影响相邻两次冲击之间钎头转过的角度 最优转角随岩石不同而不同 一般情况下 各种岩石最优转角介于22 300之间 第二节凿岩机械 凿岩机根据动力的不同 可分为风动 液压 电动 内燃凿岩机 在地下金属矿山的开采中 使用压气作动力的风动凿岩机 与内燃 液压 电动凿岩机相比 具有结构简单 安全可靠 坚固耐用以及修理简便等特点 目前被广泛应用 电动 内燃凿岩机在我国已成批生产 多在一些零散工程中使用 一 冲击式凿岩的基本动作仔细观察手锤冲击式凿岩时 可以发现 炮眼形成的过程不外乎是冲击 转钎 排粉三个基本动作 二 风动凿岩机一般构造各类凿岩机中 以气腿式凿岩机在地下金属矿山中应用最广 其结构具有代表性 现以YT 23气腿式凿岩机为例 说明风动凿岩机的一般构造 YT 23型气腿凿岩机外观如图3 1所示 由凿岩机 气腿 风管 包括注油器 水管 钎子等组成 凿岩台车 潜孔钻机等 第四章炸药与起爆方法 第一节爆炸和炸药的基本概念一 爆炸现象爆炸现象可以分为三类 1 物理爆炸 2 化学爆炸 3 核爆炸 二 化学爆炸应具备的条件形成化学爆炸必须具备以下三个条件 1 反应过程能放出大量的热2 反应必须高速进行3 反应必须生成大量气体三 炸药化学反应的形式 l 热分解 2 燃烧 3 爆炸 炸药以每秒数百米至数千米的高速进行爆炸反应 4 爆轰 炸药以每秒数千米的最大稳定速度进行的反应过程 四 炸药的分类1 按炸药的组成分类 1 单质炸药 TNT 2 混合炸药 2 按炸药用途分类 1 起爆药 这类炸药的特点是感度高 在很小的外界能量 如火焰 摩擦 撞击等 激发下就发生爆炸 2 猛炸药 这类炸药对外界能量的敏感程度比起爆药低 爆炸威力比起爆药强大 3 发射药 发射药也称缓性炸药 这类炸药的特点是对火焰感度高 第二节炸药的起爆 一 起爆与起爆能引起炸药爆炸的过程叫做起爆 引起炸药爆炸的外部能量叫做起爆能 工业炸药的起爆能通常有以下三种形式 l 热能 2 机械能 3 爆炸冲能 二 起爆机理外部能量活化分子化学反应爆炸三 炸药的感度炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应与否以及发生爆炸反应的难易程度 叫做该炸药的敏感度 或感度 影响炸药感度的因素很多 主要有以下几个 1 炸药的化学结构2 炸药的物理性质相态 粒度 装药密度 微气泡 掺合物 敏化剂 钝化剂 第三节炸药的稳定传爆及氧平衡 一 影响稳定传爆的因素 1 药包直径 2 药包外壳 3 袋药密度 4 径向间隙注意径向间隙效应 小直径炮孔爆破时 在径向间隙量为10 15mm条件下 间隙效应最显著 5 炸药粒度 二 氧平衡炸药中的氧含量足够将碳 氢含量完个氧化 且有剩余 称为正氧平衡 炸药中的氧含量恰够将碳 氢含量完全氧化 不多不少 称为零氧平衡 灼药中的氧含量不足以将碳 氢含里完全氧化 称为负氧平衡 第四节矿用硝铵炸药 硝铵类炸药的主要成分 硝酸铵 可由空气制得 来源广泛 成本低廉 颇受用户欢迎 硝铵炸药的品种很多 常用的有铵梯炸药 铵油炸药等系列 一 铵梯炸药铵梯炸药的成分 1 硝酸铵 硝酸按是主要成分 可占65 90 又因硝酸按是正氧平衡组分 它在爆炸时还是供氧物质 所以又起氧化剂作用 2 梯恩梯 在铵梯炸药中 梯恩梯是敏化剂 既可提高炸药的感度 又可增加炸药的威力 其含量为3 15 由于梯恩梯是耗氧物质 因此 它又是还原剂 3 木粉 它的作用是阻止硝酸铵发生结块 4 食盐 消焰剂 仅在煤矿炸药中加入 其含量为15 20 二 铵油炸药铵油炸药是我国冶金矿山爆破工程中用量最大的一种炸药 铵油炸药的成分 铵油炸药的主要成分是硝酸铵 配以适量的柴油及木粉 三 铵松蜡炸药铵梯炸药和铵油炸药的优点虽然非常突出 但其所含硝酸铵易溶于水和从空气中吸潮失效 所以限制了这两类炸药的使用范围 在研制抗水硝铵类炸药方面 当前国内外主要有两个不同的途径 其一是用憎水性物质包覆硝酸铵颗粒 其二是用溶于水的胶凝物系来制造抗水性强的含水炸药 铵松蜡炸药由硝酸铵 松香 石蜡和木粉组成 也可添加适量柴油 第五节工业炸药的爆炸性能指标 工业炸药的爆炸性能指标主要有爆速 殉爆距离 猛度及爆力等 这些指标表明了炸药的优劣 同时 对某种炸药 这些指标也说明该炸药产品是否合格及是否失效 在较大的爆破工程施工前 应进行这些性能指标的测定 一 爆速爆速就是爆轰传播的速度 爆速越大 爆轰波的压力越高 爆炸的威力也越大 爆速的大小除了取决于炸药本身的性能外 还与密度 约束条件 药卷的直径等密切相关 利用已知爆速的导爆索与待测炸药相比较 求出待测炸药某一段长度内的平均爆速 二 猛度猛度是表示炸药爆炸对其邻近介质所产生的局部压缩 粉碎或击穿作用的程度 铅柱压缩法测定炸药的猛度 直径40mm 高60mm的铅柱 50g炸药 三 爆力爆力是指炸药爆炸对介质内部总的作功能力的相对指标 它表示炸药爆炸对周围介质整体的压缩 破坏和抛掷作用的威力 铅铸法测定四 殉爆距离殉爆是指一个药包爆炸后 引起与其相隔一定距离的另一药包爆炸的现象 第六节起爆方法 根据使用的起爆器材的不同 炸药包的起爆方法可分为火雷管起爆法 电雷管起爆法 导爆索起爆法 导爆管起爆法及联合起爆法 目前火雷管起爆法的应用逐渐减少 导爆索起爆法主要用于加强起爆 广泛应用的是电雷管起爆法及导爆管起爆法 一 火雷管起爆法火雷管起爆法是利用点燃的导火素引起火雷管爆炸进而引爆药包的起爆方法 火雷管起爆法所用的起爆器材有火雷管 导火索及点火器材等 二 电雷管起爆法电雷管起爆法是利用电能引爆电雷管进而引爆药包的方法 电雷管可分为瞬发电雷管和延期电雷管 延期电雷管根据延期的长短不同分为秒延期电雷管和毫秒延期电雷管 1 瞬发电雷管瞬发电雷管是在起爆电流足够的情况下引火头燃烧即爆的电雷管 其结构如图4 21所示 按电点火装置的不同 瞬发电雷管可分为直插式和药头式 2 延期电雷管通以足够电流使引火头燃烧 还要经过一段延期时间才爆炸的电雷管叫延期电雷管 延期时间以秒为单位的电雷管叫秒延期电雷管 秒延期电雷管的结构与瞬发电雷管相近 图4 22 所不同的是 前者的引火头与起爆药之间装有一段用精制导火索做的延期药 并以精制导火索的长度来控制延期时间 毫秒延期电雷管与秒延期电雷管相似 不同之处在于延期药的组分 毫秒延期电雷管的延期时间更精确 是以ms为单位来计量的 毫秒延期电雷管的延期药在燃烧时只产生少量的气体 故燃烧环境压力变化不大而燃速稳定 时间精确到ms级 毫秒延期电雷管的结构如图4 23所示 3 电雷管主要参数及串联成组准爆条件 l 电雷管全电阻 它包括桥丝电阻和脚线电阻 在成组雷管起爆时 要求雷管之间的电阻差不大0 25 2 最低准爆电流 当电雷管接通直流电时 能使引火头必定点燃的最小电流值称为最低准爆电流 国产电雷管的最低准爆电流一般不大于0 7A 3 最高安全电流 当电雷管接通直流电 在较长时间 5min 作用下 不致引燃引火头的最大电流 称为最高安全电流 4 点燃时间和传导时间 电雷管开始通电到引