第二章岩石的破碎理论

矿 用 炸 药
岩石炸药
露天炸药
铵梯炸 药
煤矿许用 铵梯炸药
岩石铵梯炸药
（amnonite） 由 硝酸铵、梯恩梯 和 木粉 三种成分组成。 1. 硝酸铵是主要成分兼起氧化剂作用； 露天铵梯炸药 2. 梯恩梯为敏化剂兼起还原剂作用； 3. 木粉为疏松剂。
cm 密 度 0.95~1.10 g· 硝酸铵 85±1.5 梯恩梯 11±1.0 猛 度 ≥12 mm ml cm
（二）钻杆
钎杆是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。钎杆在冲击时还会由于横向振动产生弯曲应力。故在凿岩 过程中，钎杆承受着冲击疲劳应力、弯曲应力、扭转应力和矿井水 的侵蚀。 钎杆断面形状通常有中空六角形与中空圆形两种，以中空六角形 B22、B25（B指边列边尺寸，单位mm）使用最多。中空圆形D32 、D38(D指直径，单位mm)多用于重型导轨式凿岩机上。 用于制造钎杆的钢材称钎钢。我国使用的是中空8铬(ZK8Cr)、中空 55硅锰钼（ZK55SiMnMo）、中空35硅锰钼钒ZK35SiMnMoV)和中 空40锰钼钒（ZK40MnMoV）等。具有强度高、抗疲劳性能好、耐 腐蚀等优点。虽价格贵，但使用寿命长。 钎尾是承受和传递能量的部位。其长度和断面尺寸应与配套的凿岩 机转动套相适应。气腿式凿岩机钎尾长108mm。 钎肩形状有两种 ，六角形钎杆用环形钎肩，圆钎杆用耳形钎肩，。向上式凿岩机用 的钎子没有钎肩，因机头内有限定钎尾长度的砧柱。
与风动凿岩机相比，液压凿岩机的主要优点 如下： (1)钻速可提高2～3倍以上； (2)噪声可降低10～15 dB； (3)工作环境改善，消除了油雾水气； (4)可钻较深和大直径的炮孔。
三、冲击式凿岩工具
钻眼工具是安装在钻眼机械上用以破碎 岩石的工具，在凿岩机上使用的叫钎子。如图 所示，钎子由活动钎头1和钎杆3组成。 钎杆后部的钎尾6插人凿岩机的转动套筒 内，是直接承受冲击力和回转力矩的部分。钎 尾前钎肩5起限制钎尾进人凿岩机头长度的作 用，并便于卡钎器卡住钎子，防止钎子从机头 内脱出。钎杆中央有中心孔 4，用以供水冲洗 岩粉。活动钎头与钎杆多采用锥形连接，即用 钎杆 前部的锥形梢头2，与钎头上的锥窝楔紧 连接。锥度常常取1：8，即锥体角约为3°30‘ 。此为组合钎子。还有整体钎子。
四、电钻钻具
煤电钻的钻具如图由钻头1和麻花钻杆4组成。钻杆前部的方槽2和 尾孔3，是用来插入钻头的，钻头插入后，从尾孔3上的小圆孔中插入销 钉固定钻头。麻花钻杆尾部5车成圆柱形，用以插入电钻的套筒内。套筒 前端有两条斜槽，可以卡紧在麻花螺纹上．以传送回转力矩。
第五节 爆破破岩原理和爆破安全
一、瓦斯矿井的安全爆破
炸药爆力是指爆生气体在高温下膨胀做功破坏周围 介质的能力。
炸药爆炸作功示意图
炸药的敏感度
源自文库
炸药在外界起爆能的作用下发生爆炸的难易程度称为炸药 的敏感度(简称炸药的感度)。各种炸药的敏感度相差非常大， 例如半冻结的硝化甘油胶质炸药只要轻轻弯折一下就会爆炸， 而对硝酸铵施加冲击、摩擦、点火，也几乎都不能使它爆炸。 对不同的外能，炸药的敏感度并不一致，如梯恩梯对机械 作用的敏感度较低，但对电火花的敏感度则较高，所以需分 别检测。
（2）最大（高）安全电流
（3）最小发火电流（最低准爆电流）
导爆索
导爆索是用单质猛炸药黑索金或太安作为索芯，用棉、麻、纤维 及防潮材料包缠成索状的起爆器材。
导爆索可以直接引爆工业炸药，用导爆索组成的起爆网路可以起爆群药包， 但导爆索网路本身需要雷管先将其引爆。导爆索起爆法属非电起爆法。 1
普通导爆索
实践证明，微差爆破具有爆出岩石块度小而均匀、炮眼利用率高、岩 帮震动小、巷道规格好等特点。国内外学者对微差爆破的破岩机理进行了 许多实验研究，提出了一些论点，但尚未形成一个统一的认识，目前主要 有以下几种假说。 1.应力波干干涉假说； 2.自由面假说； 3.岩块碰撞假说； 4.残余应力假说。
三 、光面爆破
爆破作业引起瓦斯、煤尘爆炸的原因： 1. 炸药爆炸时形成的空气冲击波的绝热压缩。 2. 炸药爆炸时生成的炽热的或燃着的固体颗粒的点火作 用。 3. 炸药爆炸时生成的气态爆炸产物及二次火焰的直接加 热。
二 、微差爆破
毫秒爆 破 （MS blasting）
毫秒爆破又称微差爆破或毫秒微差爆破。 它是利用毫秒雷管（millIseconcond MS）或其他毫秒延期引爆装置， 将同一网路的装药分组，以毫秒级的时间间隔进行顺序起爆的方法。
爆炸的分类：
物理爆炸（不发生化学变化 ） 核爆炸 （核裂变或核聚变 ） 化学爆炸（有新的物质生成 ）
炸药爆炸的三要素
1
反应的放热性
2
反应过程的高速度
3
反应中生成大量气 体产物
炸药爆炸必须的能 源
爆炸反应区别一般 化学反应的重要标 志
炸药爆炸对外做功 的媒介
第二节 爆炸理论与炸药
炸药猛 度 （brisance）
第二章 岩石的破碎理论
主要内容 ：
•2.1 概述 •2.2爆炸理论与炸药 •2.3矿用炸药与起爆器材 •2.4 钻眼机具及其破岩方法 •2.5爆破破岩原理与爆破安全
第一节 概述
爆炸是物质系统一种极迅速的物理或化学变化。在变化过程 中，瞬间放出其内台能量，并借助系统内原有气体或爆炸生成气 体的膨胀，对系统周围介质做功，使之发生巨大的破坏效应，同 时可能伴随声、光、热效应。
殉爆距离是指主发药包爆炸时一定引爆被发药包的两药包 间的最大距离 。 炸药的殉爆能力用殉爆距离表示，单位一般为cm
研究殉爆的目的：
确定炸药生产房间的安全距离（safety distance），为厂 房设计提供基本数据；改进工 业炸药的性质，提高在工程爆破 时起爆或传爆的可靠性。 在采用炮孔法进行爆破工作时，为保证相邻药卷完全殉爆， 对药卷之间的殉爆距离有一定要求。 装药时，应尽可能使相邻药卷紧密接触，防止岩粉或碎石 等惰性物质将药卷隔开。因有惰性介质时，殉爆距离将明显减 小。
起爆方 法
起爆方法就是通过起爆网络来实现的起爆方 法。
构成起爆法的器材有：
电雷管、导线、起爆电源。
电爆网路
一、串联 二、并联 三、串并联
第四节 钻眼机具及其破岩方法
井巷施工首先要破碎岩石，常用的破岩方法有机械破岩和爆破破岩两种。目前 使用最普遍的是爆破破岩。
一、冲击式凿岩机
冲击式凿岩机是以压缩空气为动力的钻孔机具，按其支架方式可分 为手持式、气腿式、向上式(伸缩式)和导轨式几种。
（一）钎头
钎头形状
钎头结构参数
1、刃角；2、隙角；3、钎刃、 4、钎头直径；5、排粉沟。 钎头材料
原来用40号、45号钢，现凿岩机钎头通常使用的硬质合金牌号（牌号表示 硬质合金的成分和性能）为YG8C，YG10C、YG11C、YGl5X。Y表示硬质合金 ，G表示钴，其后数字表示含钻的百分数，C表示粗晶粒合金，X表示细晶粒 合金。
二、液压凿岩机
液压凿岩机是一种以液压为动力的新型凿岩机。由于油压比压气压力大得多，通 常都在10 MPa以上，并有粘滞性、几乎不能被压缩也不能膨胀做功，以及油可以循环 使用等特点，因而使液压凿岩机的构造与压气凿岩机的基本部分既相似又有许多不同 之处。液压凿岩机也是由油缸冲击机构、转钎机构和排粉系统所组成。
一、国内普通电雷管
二、秒延期电雷管
秒延期电雷管结构 1-蜡纸； 2-排气孔； 3-精制导火索 三、毫秒延期电雷管
毫秒延期电雷管结构 1-塑料塞； 2-延期内管； 3-延期药； 4-加强帽
四、抗杂散电流电雷管
（1）无桥丝抗杂毫秒电雷管
（2）低阻桥丝式抗杂电雷管。
电雷管的主要性能参数
（1）全电阻
炸药爆炸
热感度 （sensitivity to heat）是指在热的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。 热感度通常用爆发点（ignition point）来表示. 热作用的方式主要有两种：均匀加热、火焰点火 。 机械感度
（1）冲击感度
（2）摩擦感度
（sensitivity to impact）在机械撞击的作用 下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的撞击 感度。 （sensitivity to friction）在机械摩擦的作用 下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的摩擦 感度。
氧化剂
主要为硝 酸铵
乳化炸 药成分
油相材料 一类非水溶性的有机物质，形成乳 化炸药的连续相，又称外相。
微小气泡 油包水型乳化剂 密度调整剂 封闭性夹带气体的固体微粒
起爆器材－－用于起爆炸药的器材。
工程爆破中使用的起爆器材主要有：雷管、 导火索、导爆索、导爆管、导爆管连接元件、 继爆管（detonating relay）和起爆药柱等。
炸药的猛度是指爆炸瞬间爆轰波和爆轰产物对邻近的 局部固体介质的冲击、撞碰、击穿和破碎能力。它表征了 炸药的动作用。
殉爆
（sympathetic detonation）
殉爆是指炸药（主发药包）发生爆炸时引起与它不相 接触的邻近炸药（被发药包）爆炸的现象
殉爆距 离 （transmission distance）
-3
成分 性能
作功能力 ≥298 殉爆距离 ≥5 D/m· s-1 ≥3200
木粉 4±0.5
D/m· s-1
2号岩石铵梯炸药
水胶炸药
只有2～3个工厂继续生产。
1. 爆炸性能好； 2. 抗水性能强； 3. 安全性好； 4. 环境污染小； 5. 原料来源广泛、加工工艺简单； 6. 生成成本低，爆破效果好。
起爆感度
（sensitivity to initiation）
炸药的起爆感度是指在其他炸药（起爆药、起爆具等）的爆炸作用 下，猛炸药发生爆轰的难易程度。
凡能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其具有雷管感度；
凡不能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其不具有雷管感度。
第三节 矿用炸药与起爆器材
煤矿许用炸药
贵州乌江东风水电站地下厂 房爆破后的整齐基岩面
拒爆事故的分类
1、炸药过期变质、质量差引起拒爆，如失去雷管感度，不能正常传爆， 受潮 结块，感度下降；密度变大，失去爆轰性能。 2、电爆网路拒爆，如设计电流不够，起爆器容量不够，接触电阻过大，线路 接地、漏电，违反“三同”原则，漏接。 3、导爆索网路拒爆，如导爆索质量差，或因储存时间长，保管不良而受 潮变 质，漏接，施工过程中砸断线路，雷管反接，锐角传爆，搭接不好，导爆索浸油， 前排爆破挤、拉断后排导爆索，导爆索断药。 4、装药、堵塞作业造成拒爆，如不连续装药造成部分拒爆，装药过密，炸药 感度降低，造成拒爆；装药、堵塞时操作不当，损坏网路；水孔中水将部分炸药溶 解，起爆不了；管道效应造成残爆；线路接错。
光面爆 破 （Smooth blasting ）
沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主 爆区之后起爆，以形成平整轮廓面的爆破作业，称为光面爆破。 光面爆破的质量标准如下： (1)围岩面上留下均匀眼痕的周边眼数 应不少于其总数的50％； (2)超挖尺寸不得大于150 mm，欠挖不 得超过质量标准规定； (3)围岩面上不应有明显的炮震裂缝。
乳化炸药
（emulsion explosive）
乳化炸药是以氧化剂水溶液与油类经乳化而成的油包水型乳胶体（即借助 乳化剂并通过搅拌，使氧化剂水溶液分散成为微细液滴，均匀悬浮在含敏 化气泡的油类物质中所形成的乳液）做爆炸性基质，再添加其他成分混制 成的一种乳脂状或膏状炸药。
少量添加剂
水 水和氧化剂组成乳化炸药的分散相， 又称水相或内相。
2
安全导爆索 油井导爆索
铅锑管导爆索
导爆索 的分类
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用导爆索起爆，药包内无雷管，装药与处理 瞎炮时安全性高；在炮眼内，若沿装药全长 敷设导爆索，能消除问隙效应，有利深孔爆 破；不受杂散电流影响。但导爆索价格昂贵， 也不能用仪表检测起爆网路的质量。 导爆索多用于露天深孔爆破和硐室大爆破中。 在煤矿爆破作业中，随着深孔爆破等新技术 的应用，相应提出了使用导爆索起爆问题。 但煤矿井下不准使用普通导爆索，只许使用 安全导爆索。
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震源导爆索
继爆管
继爆管是一种专门与导爆索配合使用，具有毫秒延期作用的起爆器材。
继爆管结构示意图 a单向继爆管； b双向继爆管 1—消爆管；2—大内管；3—外套管；4—延期药；5—加强帽； 6—正起爆药；7—副起爆药；8—导爆索；9—连接管
继爆管根据延期时间分10个段别。继爆管的起爆威力不低于8号工业雷管。