第六章鉆眼爆破

河南理工大學(xué)

《采煤概論》精品課程第三篇井巷掘進(jìn)與支護(hù)第6章鉆眼爆破1/4/20241河南理工大學(xué)采煤概論本章主要內(nèi)容第6章鉆眼爆破第一節(jié)巖石的性質(zhì)及分級第二節(jié)鉆眼工作第三節(jié)爆破工作1/4/20242河南理工大學(xué)采煤概論第一節(jié)巖石的性質(zhì)與分級井巷掘進(jìn)是煤礦生產(chǎn)一項(xiàng)經(jīng)常而重要的工作。不論開掘何種井巷，其主要工作都是破巖和支護(hù)。破巖和支護(hù)的主要對象是各種不同的巖石，其物理力學(xué)性質(zhì)各異。因而，了解巖石的性質(zhì)，對于合理的確定破巖方法和支護(hù)方式，選用適當(dāng)?shù)蔫弾r機(jī)械、爆破器材和掘進(jìn)機(jī)械，以及正確確定工作定額，具有重要的意義。1/4/20243河南理工大學(xué)采煤概論第一節(jié)巖石的性質(zhì)與分級一般認(rèn)為：巖塊是從地殼巖層中切取出來的小塊體；巖體是指地下工程周圍較大范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體；巖石則是不分巖塊和巖體的泛稱?！皥?jiān)固性系數(shù)f”：表示巖石破壞的難易程度。

式中：——巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，。1/4/20244河南理工大學(xué)采煤概論表6-1巖石強(qiáng)度分級表級別堅(jiān)固性程度巖石堅(jiān)固性系數(shù)fI最堅(jiān)固的巖石最堅(jiān)固、最致密的石英巖及玄武巖，其它最堅(jiān)固的巖石20II很堅(jiān)固的巖石很堅(jiān)固的花崗巖類：石英斑巖，很堅(jiān)固的花崗巖，硅質(zhì)片巖；堅(jiān)固程度較I級巖石稍差的石英巖；最堅(jiān)固的砂巖及石灰?guī)r15III堅(jiān)固的巖石致密的花崗巖及花崗巖類巖石，很堅(jiān)固的砂巖及石灰?guī)r，石英質(zhì)礦脈，堅(jiān)固的礫巖，很堅(jiān)固的鐵礦石10IIIa堅(jiān)固的巖石堅(jiān)固的石灰?guī)r，不堅(jiān)固的花崗巖，堅(jiān)固的砂巖，堅(jiān)固的大理巖，白云巖，黃鐵礦8IV相當(dāng)堅(jiān)固的巖石一般的砂巖，鐵礦石6IVa相當(dāng)堅(jiān)固的巖石砂質(zhì)頁巖，泥質(zhì)砂巖5V堅(jiān)固性中等的巖石堅(jiān)固的頁巖，不堅(jiān)固的砂巖及石灰?guī)r，軟的礫巖4Va堅(jiān)固性中等的巖石各種不堅(jiān)固的頁巖，致密的泥灰?guī)r，3VI相當(dāng)軟的巖石軟的頁巖，很軟的石灰?guī)r，白堊，巖鹽，石膏，凍土，無煙煤，普通泥灰?guī)r，破碎的砂巖，膠結(jié)的卵石及粗沙礫，多石塊的土2VIa相當(dāng)軟的巖石碎石土，破碎的頁巖，結(jié)塊的卵石及碎石，堅(jiān)硬的煙煤，硬化的粘土1.5VII軟巖致密的粘土，軟的煙煤，堅(jiān)固的表土層1.0VIIa軟巖微砂質(zhì)粘土，黃土，細(xì)礫石0.8VIII土質(zhì)巖石腐植土，泥煤，微砂質(zhì)粘土，濕砂0.6IX松散巖石砂，細(xì)礫，松土，采下的煤0.5X流沙狀巖石流砂，沼澤土壤，包含水的黃土既包含水的土壤0.31/4/20245河南理工大學(xué)采煤概論第二節(jié)鉆眼工作井巷施工首先要破碎巖石，常用的破巖方法有機(jī)械破巖和爆破破巖兩種。進(jìn)行爆破破巖，就是要在采掘的煤巖中用鉆研工具鉆鑿炮眼，其深度一般不超過3～4m，直徑35～75mm。然后在炮眼中安放一定數(shù)量的炸藥，炮眼口直至炸藥間的一段炮眼放置以不燃的惰性物質(zhì)（一般為粘土與砂子混合物）做的炮泥，再用一定的方法使炸藥在炮眼內(nèi)起爆，從而產(chǎn)生巨大壓力使煤和巖石從其整體中分離出來，并破碎成便于裝運(yùn)的塊度。因此，鉆眼爆破可分為兩項(xiàng)主要工作：鉆眼工作和爆破工作。1/4/20246河南理工大學(xué)采煤概論1、手柄2、柄體3、氣缸4、消音罩5、釬卡6、釬子7、機(jī)頭8、連接螺栓9、氣腿連接軸10、自動(dòng)注油器11、氣腿1/4/20249河南理工大學(xué)采煤概論第二節(jié)鉆眼工作4．鑿巖臺(tái)車目前最廣泛采用的掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車，是在可自行的車體上，安立鉆臂，鉆臂上端安設(shè)推進(jìn)器。鑿巖機(jī)在推進(jìn)器的導(dǎo)軌上，因推進(jìn)機(jī)械的作用而前后移動(dòng)，完成鉆進(jìn)和退鉆的動(dòng)作。鉆臂可上下、左右擺動(dòng)，以便將鑿巖機(jī)安置在所需鉆眼的位置。臺(tái)車行走機(jī)構(gòu)有軌輪、履帶及輪胎三種形式。國產(chǎn)臺(tái)車目前以軌輪式為主。1/4/202410河南理工大學(xué)采煤概論DF10-1BDG軌輪式單臂全液壓鑿巖臺(tái)車1/4/202411河南理工大學(xué)采煤概論第二節(jié)鉆眼工作二、鉆眼工具1、鑿巖機(jī)釬子：釬頭的形狀較多，但最常用的是一字形和十字形釬頭。2、電鉆鉆具組合釬子活動(dòng)釬頭煤電鉆鉆具1/4/202412河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作一、炮眼的種類和作用巖石與空氣相接觸的表面稱為自由面。藥包中心到自由面的垂直距離叫最小抵抗線。

不同最小抵抗線時(shí)的集中藥包爆破現(xiàn)象1/4/202413河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作掏槽眼：首先爆炸的炮眼，其作用在于增加自由面。輔助眼：在掏槽眼的外圍，除崩落巖石外，還能擴(kuò)大所掏的槽，提高周邊眼的爆破效果。周邊眼：靠近巷道的周邊，其作用在于使巷道獲得一定的形狀和規(guī)格。光面爆破1/4/202414河南理工大學(xué)采煤概論巷道掘進(jìn)面常用炮眼布置圖炮采工作面常用的炮眼布置圖（演示）1/4/202415河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作二、礦用炸藥炸藥是一種固體或液體的化合物或混合物。當(dāng)這種物質(zhì)受到一定的外界能量作用時(shí)(遇熱、機(jī)械沖撞力、其它炸藥爆炸的影響)，就能迅速分解，同時(shí)產(chǎn)生大量的氣體和熱量。在炸藥迅速分解的過程中，由于氣體的膨脹作用對周圍介質(zhì)產(chǎn)生突然的沖擊壓力，致使介質(zhì)破壞，同時(shí)發(fā)生巨大的音響和振動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為爆炸。爆炸與燃燒的區(qū)別：爆炸與燃燒的共同點(diǎn)均是散發(fā)氣體和熱量，但燃燒的反應(yīng)速度很慢，所以熱量不能聚積，氣體產(chǎn)生隨即溢散。爆炸則反應(yīng)速度很快，每秒鐘達(dá)幾百乃至幾千米，而且產(chǎn)生很高的溫度(1500—4500℃)和大量的氣體。1/4/202416河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作1．硝甘炸藥硝甘炸藥的優(yōu)點(diǎn)是爆炸力強(qiáng)，并具有良好的抗水性，所以特別適用于爆破含水較多的堅(jiān)硬巖石或礦石。例如多在開鑿水量較大的井筒時(shí)使用。硝甘炸藥的缺點(diǎn)是敏感性很強(qiáng)，受到撞擊或摩擦就可能引起爆炸。而且還易于凍結(jié)、失效和出現(xiàn)汗?jié)n。2．硝銨炸藥硝銨炸藥是我國煤礦中廣泛采用的炸藥。它的主要成分是硝酸銨(NH4NO3)，此外，還含有三硝基甲苯(T．N．T．)、鋸末及炭粉等。適用于有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)礦井中的硝銨炸藥稱為安全炸藥。在爆炸時(shí)它產(chǎn)生短而溫度較低的火焰，可避免引起瓦斯或煤塵爆炸。1/4/202417河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作三、起爆器材起爆器材就是供給炸藥能量使其爆炸的器材。起爆器材在煤礦中包括導(dǎo)爆索、雷管及發(fā)爆器。1．導(dǎo)爆索導(dǎo)爆索(又稱導(dǎo)爆線)是用來傳遞爆炸波，并直接引爆炸藥的。但它本身需要雷管引爆。2．雷管雷管是用來起爆炸藥和導(dǎo)爆索的。它是最常用的起爆器材。雷管呈圓柱形，管殼用紙、銅和鋁制成，內(nèi)盛起爆炸藥，直徑為6～8mm，長約40～50mm。國產(chǎn)毫秒延期電雷管各段的微差時(shí)間從25ms到300ms，最大延期可達(dá)2000ms。段數(shù)可達(dá)20段。1/4/202418河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作3．發(fā)爆器發(fā)爆器是電雷管起爆的電源，目前我國礦山中普遍得到推廣使用的是電容式發(fā)爆器。根據(jù)是否防爆，發(fā)爆器可分為防爆型及非防爆型兩種。在有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井中，必須使用防爆型發(fā)爆器。1/4/202419河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作四、裝藥1．炮眼裝藥量的計(jì)算每爆破一次的炸藥總消耗量(Q)，根據(jù)下式計(jì)算：Q=qVkg式中：q——每爆破1m巖石所需之炸藥消耗量，kg/m3；V——巖石爆破量m3。每—個(gè)炮眼的平均炸藥消耗量(r)：r=Q/N,kg/個(gè)式中：N——炮眼數(shù)目，個(gè)。1/4/202420河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作2．裝填方法楔形掏槽兩邊炮眼的角度對稱，裝藥量也要一致，否則，爆破力量偏向一邊，易打倒支架。周邊眼最好多—些，裝藥量則少些，這樣，有利于巷道輪廓面的規(guī)整和圍巖的穩(wěn)定。起爆藥卷在炮眼里的位置應(yīng)靠近眼口，作為最外面一個(gè)(或第二個(gè))藥卷，使雷管有聚能穴的一端朝向眼底，并堵上炮泥?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：封泥應(yīng)用水炮泥，也可用不燃性的、可塑性的松散材料制成，如砂子、粘土和砂子混合物等。禁止使用塊狀材料或可燃性材料作封泥。無封泥的炮眼，嚴(yán)禁放炮。封泥多用粘塑性好的砂、土混合而成；也有用水炮泥的(塑料套裝水)。水炮泥既起堵孔的作用，又起消塵和減少有害氣體的作用。1/4/202421河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作3．聯(lián)線方式井巷掘進(jìn)爆破中，可有三種雷管聯(lián)線方式，即串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)(串并聯(lián)及并串聯(lián))。采用串聯(lián)時(shí)，聯(lián)線簡單，而且通過每個(gè)雷管的電流相等，故串聯(lián)法在煤礦的巷道掘進(jìn)爆破中使用最廣，缺點(diǎn)是只要一個(gè)雷管斷路則整個(gè)串聯(lián)組拒爆。并聯(lián)方法可靠，但所需起爆電流較大。在井下大爆破中，一般炮孔的數(shù)目都比較多，因此多采用混聯(lián)。1/4/202422河南理工大學(xué)采煤概論第三節(jié)爆破工作五、毫秒爆破利用毫秒雷管