任务一：认知爆破设备和材料

任务一：认知爆破设备和材料《隧道施工与检测技术》任务一：认知爆破设备和材料内容概要本节课主要隧道钻爆法施工的常用机具和器材。教学目标了解常用的钻眼机具；了解常用的爆破器材；重点学习任务掌握钻眼机具和爆破器材。主要学习活动设计

钻爆开挖作业是隧道钻爆法施工中首要的一项，它是在岩体上钻凿出一定孔径和深度的炮眼，并装上炸药进行爆破，从而达到开挖的目的。开挖作业占整个隧道施工工程量的比重较大,其造价占总造价的20%~40%，是隧道施工中较关键的基本作业。开挖作业应做到的要求：

①按设计要求开挖出断面(包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求)；

②石碴块度(大小)适中，抛掷范围相对集中，便于装碴运输；

③钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时间，尽量节省爆破器材；

④在充分发挥爆破能力的前提下，减小对围岩的震动破坏；

⑤减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少对周围环境的破坏（特别是隧道洞口地段爆破时）。一、钻眼机具

1.钻头和钻杆钻头前端镶嵌硬质高强耐磨合金钢凿刃，钻头则直接连接在钻杆前端(整体式)或套装在钻杆前端(组合式)，钻杆尾则套装在凿岩机的机头上。常用钻头的钻孔直径有38mm、40mm、42mm45mm，48mm等,用于钻中空孔眼的钻头直径可达102mm，甚至更大。钻头和钻杆均有射水孔，压力水即通过此孔清洗岩粉。凿刃起着直接破碎岩石的作用，它的形状结构、材质、加工工艺是否合理，都直接影响凿岩效率和其本身的耐磨性能。凿刃的种类按其形状可分为片状连续刃及柱齿刃(不连续)两类。片状连续刃有一字形、十字形等几种布置形式；柱齿刃有球齿、锥形齿、楔形齿等形状之分。一、钻眼机具

1.钻头和钻杆

一字形片状连续刃钻头的制造和修磨简单，对岩性的适应能力较强，适用于功率较小的风动凿岩机在中硬以下岩石中钻眼，但钻眼速度较慢，且在节理裂隙发育的岩石中容易卡钻。

十字形片状连续刃钻头和柱齿刃钻头的制造和修磨较复杂，主要与功率较大和冲击频率较高的重型风动或液压凿岩机配套，适用于在各种岩石中钻眼，尤其在高硬度岩石中或节理裂隙发育的岩石中钻眼效果良好,速度也快。一、钻眼机具

2.钻孔机具风动凿岩机凿岩机内燃凿岩机电动凿岩机液压凿岩机凿岩台车以压缩空气为动力，结构简单，制造维修容易，操作方便，作业安全，缺点：压缩空气供应设备复杂，能量利用率低，成本高，噪音大。由液压马达驱动凿岩元件作冲击、回转运动，通过压力补偿泵，根据岩石坚硬程度调节油量、压力和冲击频率进行凿岩，具有广泛的适应性。将多台凿岩机安装在一个专门的移动设备上，实现多机同时作业，集中控制，称为凿岩台车。适宜于在大断面或全断面隧道开挖中使用。钻孔机具

风动凿岩机内燃凿岩机2.钻孔机具

2.钻孔机具

液压凿岩机电动凿岩机

2.钻孔机具

以四臂凿岩台车为龙头的双线隧道无轨运输机械化作业线

2.钻孔机具

二、爆破器材

1.炸药

工程用炸药一般以某种或几种单质炸药为主要成分，另外加一些外加剂混合而成。目前，隧道爆破施工中使用最广泛的是硝铵类炸药。硝铵类炸药的主要成分为硝酸铵，占60％以上，其次是梯恩梯或硝酸钠（钾），占10％～15％。

1.炸药（1）浆状（水胶）炸药

浆状炸药是由氧化剂溶液、敏化剂、胶凝剂为基本成分组成的混合炸药。水胶炸药是在浆状炸药的基础上应用交联技术，使之形成塑性凝胶状态，进一步提高了炸药的化学稳定性和抗水性，炸药结构更均一，提高了传爆性能。浆状（水胶）炸药具有抗水性强、密度高、爆炸威力大、原料广、成本低和安全等优点，常用在露天有水深孔爆破中。

1.炸药（2）乳化炸药

通常以硝酸铵、硝酸钠水溶液与碳质燃料通过乳化作用，形成的乳脂状混合炸药称为乳化（胶）炸药。其外观随制作工艺不同而呈白色、淡黄色、浅褐色或银灰色。乳化炸药具有爆炸性能好，抗水性能强，安全性能高，环境污染小，原料来源广和生产成本低，爆破效率比浆状及水胶炸药更高等优点。尤其适用于硬岩爆破。

1.炸药（3）硝化甘油炸药

硝化甘油炸药又称为胶质炸药，是一种高猛度炸药，它的主要成分是硝化甘油（或硝化甘油与二硝基乙二醇的混合物）。硝化甘油炸药抗水性强、密度高、爆炸威力大，因此适用于水和坚硬岩石的爆破。它对撞机摩擦的敏感度高，安全性差，价格昂贵，保存期不能过长，容易老化而使性能降低甚至失去爆炸性能，一般只在水下爆破中使用。

1.炸药（4）煤矿许用炸药

对于瓦斯隧道，由于掘进工作面的空气中大部分都有瓦斯或煤尘，当其在空气中的含量达到一定浓度时，一旦遇到电火花、明火及爆破作业，就有可能引起爆炸。因此，用于瓦斯隧道掘进中的炸药应当具备一定的安全条件，对于不同瓦斯等级的煤矿所使用的炸药，应具有相应的安全等级。

煤矿许用炸药是指允许用于有瓦斯和煤尘爆炸危险作业面的炸药，

2.起爆材料（系统）

起爆材料包括实施爆破时激发炸药所需要的一系列起爆和传爆材料，如导火索、雷管、导爆索、继爆管、塑料导爆管等。设置传爆起爆系统的目的是在距装药（药包或药卷）以外的安全距离处通过发爆（点火、通电或激发枪）和传递，使安设在药包或药卷中的雷管起爆，并引发药包或药卷爆炸，从而达到爆破岩石的目的。

2.起爆材料（系统）

火雷管起爆电雷管起爆

2.起爆材料（系统）（1）导火索与火雷管

导火索是用来点燃火雷管的配套材料，它能以较稳定的速度连续传递火焰给火雷管，并使火雷管在火焰作用下爆炸。导火索的燃烧速度取决于索芯黑火药的成分和配比，一般在110～130s/m的范围内，缓燃导火索则为180～210s/m或240～350s/m。导火索具有一定的防潮耐水能力，在1m深常温静水中浸2h后，其燃烧速度和燃烧性能不变。普通导火索不能在瓦斯或有矿尘爆炸危险的场所使用。

2.起爆材料（系统）（1）导火索与火雷管

通过导火索燃烧后喷出火星引爆的雷管，称为火雷管。火雷管是最简单的一种雷管，一端开口，另一端封闭成窝穴状起聚能作用。火雷管成本低，使用比较简单灵活，不受杂散电流的影响，应用广泛。但受撞击、摩擦和火花等作用时容易引起爆炸。火雷管全部是即发雷管。

爆破作业中点燃导火索，需使用专制的点火材料。常用的点火材料有点火棒、拉火管、点火筒等。

2.起爆材料（系统）（2）电雷管

电雷管是在火雷管中加设电发火装置而成的。电雷管是用导电线传输电流使装在雷管中的电阻发热而引起雷管爆炸的。

电雷管可分为即发电雷管和迟发电雷管。

为实现延期起爆，迟发电雷管的延期时间是在即发电雷管中加装延期药来实现的。延期时间的长短均用段数来表示。迟发电雷管按其延期时间差可分为秒迟发和毫秒迟发系列。

国产秒迟发电雷管按延期时间的长短分为7段，段数越大，延期时间越长。

2.起爆材料（系统）（3）塑料导爆管与非电雷管

①塑料导爆管。塑料导爆管是用来传递微弱爆轰给非电雷管，使之爆炸的传爆材料之一，因其是由瑞典科学家诺雷尔（Nonel）首创的一种新型传爆材料，故也称诺雷尔管。

塑料导爆管有以下优点：抗电、抗火、抗冲击性能好；起爆、传爆性能稳定，甚至在扭结、180°对折、局部断药、管端对接的情况下均能正常传爆。它不能直接起爆炸药，应与非电毫秒雷管配合使用。其在运输和使用过程中抗破坏能力强，安装简单，使用方便，价格便宜，且可作为非危险品运输，因而在隧道工程中被广泛应用，尤其是在带电环境施工和炮眼数较多时使用，更能发挥其优势。

2.起爆材料（系统）（3）塑料导爆管与非电雷管

②非电雷管的构造及延期时间系列。非电雷管需与塑料导爆管配合使用。国产非电雷管的延期时间也可分为毫秒、半秒、秒迟发三个系列。

③导爆管的发爆及连接网络。导爆管可用8号火雷管、导爆索、击发枪、专用激发器发爆。其连接和分支可集束捆扎雷管继爆，也可以用连通器连接继爆

2.起爆材料（系统）（4）导爆索与继爆管

导爆索是以单质猛炸药黑索金或泰安作为索芯的传爆材料。它经雷管起爆后，可以直接引爆其他炸药。根据适用条件的不同，导爆索主要分为普通导爆索和安全导爆索两种。

普通导爆索是目前生产和使用较多的一种，它具有一定的防水性能和耐热性能，但在爆轰传播过程中火焰强烈，所以只能用在露天爆破和没有瓦斯的地下爆破作业。爆速不小于6500m/s。

安全导爆索是在普通导爆索的药芯或外壳内加了适量消焰剂，使爆轰过程中产生的火焰变小，温度降低，不会引爆瓦斯或矿尘，专供有瓦斯或矿尘爆炸危险的地下爆破作业使用。爆速不小于6500m/s。

2.起爆材料