井巷工程]第二章 钻眼爆破
《钻眼爆破》
石较软且破碎时K=0.6 ～0.8为好;岩石坚硬或断面小时K=1.0 ～1.2
为好
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(2)控制周边眼的药量 为避免围岩产生裂隙必须严格控制周边眼的药量.根据实践经 验, 一般每眼2 ～3卷炸药。 (3)合理选择炸药品种 根据光爆要求,尽量选用爆速较低、密度小感度高爆轰稳定的 低威力炸药，否则，炸药爆炸时容易造成超、欠挖，难以实现光 爆。 （4）合理选择周边眼的装药结构 周边眼药量少，为了使要卷均匀地分布于炮眼中，做到即能 爆破岩石，又能减少对围岩的破坏作用，必须采用一些特殊的装 药结构。
正向装药：起爆药卷(装有雷管的药卷)放在距眼口最近的第 一个药卷位置上(有时也放在第二个药卷位置上的)，雷管与所有 药卷的聚能入均朝向眼底。起爆后，瀑轰波由外向里传播，有人 认为这会压实眼底药卷使炸药密度增大，如采用硝铵炸药，有可 能因炸药密度过大而拒爆，从而产生残药残孔现象。
特点：装要方便，速度快。
4
(2)直眼掏槽 特征：设置空眼
形式：直线掏槽、角柱式掏槽、螺旋掏槽
三角柱掏槽
直线掏槽
菱形掏槽
五不受断面大小的限制；爆破的岩石块度均匀，抛离 不远；有利于使用台车；适用于深孔爆破。 2）缺点：对炮眼的技术要求高；钻眼工作量大，需要雷管段 数多，有沼气的工作面不能采用。 适用条件：无沼气的工作面，岩石中硬以上，整体性好，炮眼 较深的情况。 （3）混合掏槽 实质：直眼掏槽，斜眼扩大槽孔。可以增大斜眼与工作面的夹角， 克服斜眼掏槽的缺点。
6
3.2辅助眼(崩落眼)和周边眼布置
3.2.1辅助眼和周边眼的作用 辅助眼：均匀的将岩石崩落,为周边眼的光爆创造条件。 周边眼：控制巷道成型。
3.2.2布置 （1）周边眼布置 ①顶帮眼：按光爆要求布置。眼距一般为E=400～600，眼口距轮
第二章 钻眼爆破资料
6.1 钎子
c. 球齿钎头：在钎头体上 镶嵌几颗球形或锥球形硬 质合金齿。可根据孔底面 积合理布置球齿，以提高 破岩效率；开眼容易，不 易夹钎，炮眼较圆；重复 破岩少，粉尘少；耐磨； 凿岩速度高。适合硬脆岩 层中凿岩。
第二章 钻眼爆破
第二章 钻眼爆破
6.2 钎头材料：采用合金钢； 6.3 钎杆：传递冲击功与回转力矩的细长杆体
2.风动凿岩机：以压缩空气为动力的钻孔机具。 2.1分类 （1）按冲击频率： a.低频（2000次/min） b.中频（2000~2500次/min） c.高频（2500次/min） （2）按支架方式： a.手持式；b.气腿式；c.向上式；d.导轨式
第二章 钻眼爆破
2.2 手持式凿岩机
车)或凿岩柱架配套使用。可钻凿水平及各种方向的 炮眼。
YG40、YG80型 导轨式凿岩机
2.5 导轨式凿岩机
第二章 钻眼爆破
第二章 钻眼爆破
2.6 风动凿岩机构造和工作原理 (1) 组成：
第二章 钻眼爆破
2.6 风动凿岩机构造和工作原理 (2) 冲击机构：由气缸、活塞和配气系统组成。借助
第二章 钻眼爆破
6.1 钎子 (2) 钎头：一字型、十字形和球齿钎头。 a. 一字型钎头：凿深大，凿速高；易夹钎，磨损块，
炮眼不圆，开眼困难。
第二章 钻眼爆破
6.1 钎子 (2) 钎头：一字型、十字形和球齿钎头。 b. 十字型钎头：克服了一字型的缺点，但凿速较低，
且合金片用量大，制造和修磨工艺复杂。
配气系统自动变化压气进入气缸方向，使活塞完成往 复运动，即冲程和回程。
2.6 风动凿岩机构造和工作原理 冲击机构工作原理：
第二章 钻眼爆破
第二章 钻眼爆破
井巷工程+第2章钻眼爆破
钻眼机具
一、凿岩方法
二、风动凿岩机 三、液压凿岩机
四、电钻 五、凿岩机钎子
六、电钻钻具
第
1
页
一、凿岩方法 一、凿岩方法
根据工具对岩石的作用方式，凿岩方法分为三类：
冲击式凿岩、回转式凿岩、冲击回转式凿岩
按钻渣排出方式分：水力排渣、风力排渣和机械螺旋排渣。 1、冲击式凿岩法 冲击式凿岩是由冲击式凿岩机 冲击机构产生的冲击能撞击活 塞，进而撞击钎杆，并以应力
噪音和粉尘较低；
3）由于必须采用静力压人岩石， 所需的轴推力大，导致钻头与
岩石阻力增加，钻头磨损增大。
同时，轴推力的增加导致了凿 岩设备的笨重。
第
5
页
3、回转冲击式凿岩法
冲击回转式凿岩时介于冲击式和回转式之间的一种凿岩方式。
Ö
钻眼原理：冲击式和旋转式的结合。压入（冲击功+轴压）
——旋转切削——冲击——排粉。
第
27
页
5、炸药爆炸的基本特征 炸药爆炸的基本特征包括：放出能量、生产气体产物、 反应和传播的高速度。构成了炸药爆炸的充分必要条件， 缺一不可，也称为炸药爆炸的三要素。 生产气体产物：炸药爆炸放出的能量必须借助气体介质 才能转化为机械能。因此，生成气体产物是炸药做功不 可缺少的条件。炸药爆炸放出的热量先转变为气体的压 缩能，随后在气体膨胀过程中转变为机械能。如果物质 的反应热很大，但没有气体产物生成，就不会具有爆炸 性。
第
12
页
工作原理
Ö Ö
1. 冲击机构：气缸 + 活塞 + 配气装置 冲程、回程
环阀配气: Y-30,YT-23 控制阀配气: YT-24, 26 无阀排气: YTP-26
井巷工程-钻眼爆破
第二章钻眼爆破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。
目前使用最为普遍的是爆破破岩。
第一节钻眼机具进行爆破破岩，须先钻出炮眼、安放炸药，而后爆破。
井巷掘进中，在岩石上钻眼，主要采用冲击式钻眼法；在煤上钻眼，主要采用旋转式钻眼法。
冲击式钻眼法使用的钻眼机械是凿岩机；旋转式钻眼法使用的钻眼机械则多是电钻。
凿岩机以使用的动力不同，分风动凿岩机（一般简称凿岩机或风钻）、液压凿岩机及电动凿岩机等。
一、风动凿岩机风动凿岩机以压缩空气为动力。
它分气腿式、向上式和导轨式几种型式。
气腿式凿岩机的外形（以YT—23为例）见图2-1。
气腿5支承凿岩机主机l，通过钎子2钻凿岩石。
在岩巷掘进中，目前主要使用气腿式凿岩机。
与气腿轴线平行（或旁侧气腿）或与气腿整体联接在同一轴线上的凿岩机，称向上式凿岩机，只适于向上钻眼，专供掘进反井或向上钻锚杆眼之用。
导轨式凿岩机是大功率凿岩机，重量大，凿岩机主机安放在供它作往复运动的导轨上，并配有自动推进装置。
在巷道内钻眼时，需将凿岩机主机连同导轨和自动推进装置安设在起支撑作用的钻架上，或与凿岩台车、钻装机配合使用。
国产各类凿岩机的性能列于表2-1。
（一）凿岩机的主要构造以YT—23型气腿式凿岩机为例，主机由柄体A、缸体E和机头H三大部分组成。
见图2-2。
在柄体部分装置有进气和进水管道、操纵阀、气腿的调压阀和换向阀、水针、风水联动装置。
缸体内有一可以前后移动的活塞F、和装在阀柜D内的配气阀C，以及使钎子转动的棘轮和螺旋捧系统B。
活塞前部的锤G插入机头H内的转动套I中，钎子尾部在I中承受G的冲击力。
这些主要构造部件，在各种凿岩机中都是相同的。
（二）凿岩机动作原理冲击式钻眼时，其破岩如图2-3所示，钎刃在冲击力F的作用下侵入岩石，凿出深度为h的一条沟槽I-I，随后将钎子转动一个角度β，在第二次冲击时，不但可凿出第二条沟槽Ⅱ-Ⅱ，而且位于两个沟槽之间的三角块，也将由水平分力的作用被剪切下来。
二建考点井巷钻眼爆破的技术要求
二建考点井巷钻眼爆破的技术要求二建考点井巷钻眼爆破的技术要求引导语：矿业科目中井巷钻眼爆破的技术要求你掌握了多少呢?以下是店铺整理的二建考点井巷钻眼爆破的技术要求，欢迎参考!一、巷道钻爆掘进(一)掏槽方式1.斜孔掏槽包括单向掏槽、锥形掏槽、楔形掏槽和扇形掏槽等。
各种岩层均能获得较好的掏槽效果，所需炮孔数量少，单位耗药量少，炮孔位置和倾角的精度对掏槽效果影响较小。
炮孔方向难以掌握，炮孔深度受巷道断面的限制，岩石的'抛掷距离较大，爆堆分散，易损坏设备和支护。
2.直孔掏槽直孔掏槽包括缝隙掏槽或龟裂掏槽、角柱状(筒形)掏槽、螺旋掏槽及双螺旋掏槽等。
特点是炮孔垂直于工作面布置，有利于多台钻机同时作业和机械化作业;炮孔深度不受巷道断面限制，可实现中深孔爆破;能取得较高的炮孔利用率;岩石抛掷距离较近，爆堆集中，不易破坏井壁或巷道内设备、支护结构。
但炮孔和炸药消耗量较高;对炮孔的间距和平行度要求也高。
(二)爆破参数1.炮孔直径：我国目前多采用35~45mm的炮孔直径。
2.炮孔深度：孔底到工作面的垂直距离。
3.炮孔数目：同井巷断面、岩石及炸药性能等因素有关。
尽量减少炮孔数目。
一般根据经验公式确定。
4.单位炸药消耗量：综合考虑炸药性质、岩石性质、井巷断面、装药直径和炮孔直径、炮孔深度等。
5.炮孔利用率：指每循环的工作面进度与炮孔深度的比值。
较优时为0.85~0.95。
(三)炮孔布置(1)选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次布置周边孔，最后布置崩落孔。
(2)掏槽孔通常布置在中央偏下，并考虑崩落孔的分布均匀。
(3)周边孔布置在断面轮廓线上。
按光面爆破要求，各炮孔要互相平行，孔底落在同一平面上。
底孔的最小抵抗线和炮孔间距通常与崩落孔相同，孔底要超过底板轮廓线，保证不留底根。
(4)最后布置崩落眼。
(四)装药结构1.连续装药和间隔装药：用炮泥、木垫、空气柱作间隔。
2.耦合装药和不耦合装药：光面爆破中，周边眼多采用不耦合装药。
第二章钻眼爆破
• （二）、破岩原理 • 研究冲击凿岩破岩原理目的在于，深入揭露冲 击凿岩机械破碎岩石过程中的内部矛盾，掌握其实 质，以便为设计改进凿岩机具选择合理的凿岩工作 参数，更好的提高凿岩机效率提供可靠的依据，冲 击凿岩理论，经历了较长时间的演变。 1、静力破岩理论（20世纪初） • 认为外载荷是静压力，岩石是可塑体，炮眼形成 过程如图凿岩时，钎刃在超过岩石抗破坏强度的静 压力P的作用下切入岩体，行成切槽1-1这个动作， 是形成炮眼的主要动作，称为“冲击”。
• 二、凿岩机（冲击式凿岩机）以压缩空气为动力的钻孔机 具 • (一)、分类 • 1、支架方式 （1） 手持式 • （2）气腿式 • （3）向上式（伸缩式） • （4）导轨式 • 特点： • （1）、操作人工体力消耗大目前已很少使用 • （2）、由于机身质量由气腿支撑，减轻了人的体力劳动， 因而广泛使用。 • （3）、与气腿轴线平行或与气腿整体在同一轴线上的凿 岩机，称为向上式。专门用于反井，煤仓，打锚杆施工。 • （4）、属于大功率凿岩机，质量35kg以上，配备有导轨 架和自动推进装置，煤矿用的比较少。
五、钻眼工具
• (一)、概述 • 1、组成：冲击式钻 眼工具，又称钎子， 它是由钎头， 钎杆、 钎尾和钎屑组成。
• 2、钎子
• 整体钎子 • 钎头与钎杆不能拆开，钎头直接在钎杆 上煅造出来 • 组合钎子 • 钎头与钎杆能拆开 • 整体钎子传递能量小，钎头修磨时搬运 工作大，现场用的少。
• （二）、钎头 • 1、钎头的形状 • 形状 一字形 • 十字形
• 以YT-23（7655型）型气腿凿岩机为例 • 型号意义： Y T- 23 • Y—凿岩机代号 • T—气腿式 • 23——凿岩机质量23kg • 1975年国家统一给气腿式凿岩机定型，出现代号。 其产品YT23、YT24、YT26、7655是过去没有定型 式的代号。
井巷工程第二章钻眼爆破
第三章 巷道破岩
第三章 巷道破岩
➢ 一、风动凿岩机 ➢ 1 破岩原理与类型
按支架方式分： 手持式 气腿式 向上式 导轨式
按冲击频率分： 低频 ＜ 2000t/min 中频 2000～2500t/min 高频 ＞2500t/min
各种类型凿岩机适用条件
第三章 巷道破岩
配气方式： 控制阀配气 无阀配气
主要成份：
硝酸铵（NH4NO3）
TNT
(C6H2（NO2）3CH3)
黑索金 （C3H6N3（NO2）3）
防潮和疏松成分
第三章 巷道破岩
1
铵梯炸药
2
成份：硝酸铵、TNT、木粉、松香、石蜡
3
硝酸铵为主要成份，提供爆炸所需氧元
素，氧化剂。
4
TNT为敏化剂，改善炸药爆炸性能，
提高炸药感度。
5
木粉为疏松剂，可燃剂
钻眼工具
1
钎子
2
风动和液压凿岩机采用
3
的钎子由钎头、钎杆、
钎肩和钎尾组成。
钎杆材料为中孔六角钢， 4 其作用是传递冲击功， 钎杆的长短和直径对转 速有较大影响。
钎头：目前常用的是一
5
字型和球齿型
煤电钻采用麻花钻杆，
6
岩石电钻采用… 传递
的是扭矩。
2.2 炸药爆炸概论
01
爆炸现象：物质内部能量的急 骤释放，并造成对周围介质作 功的现象称为爆炸。一般伴随 有声、光热产生。
02 炸药的敏感度
2.3 矿用工业炸药
第三章 巷道破岩
01
按化学成份 分类
02
单质炸药和 混合炸药
03
按炸药用途 分类
04
起爆药 二硝基重氮 酚
钻眼爆破
不同最小抵抗线时的集中药包爆破现象
2015/8/21 12
第三节 爆破工作
► 掏槽眼：首先爆炸的炮眼，其作用在于增加
自由面。 ► 辅助眼：在掏槽眼的外围，除崩落岩石外， 还能扩大所掏的槽，提高周边眼的爆破效果。 ► 周边眼：靠近巷道的周边，其作用在于使巷 道获得一定的形状和规格。 ► 炮采工作面常用的炮眼布置图 （演示）
►
2015/8/21 14
第三节 爆破工作
1．硝甘炸药 ► 硝甘炸药的优点是爆炸力强，并具有良好的抗水性，所以特 别适用于爆破含水较多的坚硬岩石或矿石。例如多在开凿水 量较大的井筒时使用。 ► 硝甘炸药的缺点是敏感性很强，受到撞击或摩擦就可能引 起爆炸。而且还易于冻结、失效和出现汗渍。 2．硝铵炸药 ► 硝铵炸药是我国煤矿中广泛采用的炸药。它的主要成分是 硝酸铵(NH4NO3)，此外，还含有三硝基甲苯(T．N．T．)、 锯末及炭粉等。 ► 适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险矿井中的硝铵炸药称为安全 炸药。在爆炸时它产生短而温度较低的火焰，可避免引起瓦 斯或煤尘爆炸。
2015/8/21 20
第三节 爆破工作
五、毫秒爆破 ► 利用毫秒雷管或其它设备控制放炮的顺序， 使每段之间只Байду номын сангаас几十毫秒的间隔，叫做毫秒 爆破或微差爆破。
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行的车体上，安立钻臂，钻臂上端安设推进 器。凿岩机在推进器的导轨上，因推进机械 的作用而前后移动，完成钻进和退钻的动作。 钻臂可上下、左右摆动，以便将凿岩机安置 在所需钻眼的位置。 ► 台车行走机构有轨轮、履带及轮胎三种形式。 国产台车目前以轨轮式为主 。
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CGJ220.2型掘进凿岩台车
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第二章 井巷掘进
二、爆破 1.矿用炸药 炸药是一种化合物或混合物。在一定的外能作用 下，能够发生高速的放热反应，物态参数急剧变 化，产生大量气体，释放出大量热能，因而对周 围介质产生强烈的机械作用，即所谓爆炸。 有限空间里大量高温气体急剧膨胀对岩石产生破 坏。
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炸药爆炸是一个化学反应过程，但炸药的化学 反应并不都是爆炸，必须具备一定条件的化学反 应才是爆炸。 炸药爆炸具备以下三个条件：
爆炸性能良好，具有足够的威力和必要的敏感度； 制造、运输、贮存和使用安全可靠，爆炸后生成的 有毒气体少； 理化性能稳定，在规定的贮存期内不变质失效； 原料来源广，加工容易，成本低。
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目前我国矿用炸药主要是硝铵类炸药、硝化
甘油炸药和乳化油炸药。我国冶金矿主要使
用硝铵类炸药，其中以铵油炸药使用最多，其次 为2＃岩石铵梯炸药。
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炸药相关 最早的炸药──黑色火药
9世纪初或更早时间，由中国练丹师们发明的。 10世纪，中国古代首先将火药用于军事。后来火药由 蒙古人和阿拉伯人传入欧洲。 直至19世纪，黑色炸药一直是世界上唯一的爆炸材料。 18世纪以后，化学作为一门科学有了迅速的发展。为 炸药原料的来源和合成及制备提供了条件，许多化学 家致力于研制性能更好，威力更大的爆炸材料，使各 种新型炸药接涌现。
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爆轰
爆炸速度增长到稳定爆速的最大值时就转化为爆 轰， 爆轰是指炸药以最大稳定速度进行的反应过程。 特定的炸药在特定的条件下的爆轰速度为常数。 爆炸和爆轰并无本质上的区别，只不过是传播速 度不同而已。爆轰的传播速度是恒定的，爆炸的 传播速度是可变的，就这个意义上讲，也可以认 为爆轰是爆炸的一种特殊形式，即稳定的爆炸。
井巷工程-2-1-第2章钻眼爆破
（2）机械掘进法
3
钻爆法施工：冲击式（硬岩），旋转式（煤、软岩）
掘进工序：钻眼——装药联线——放炮通风——装岩运输 ——支护 工具设备：凿岩机——炸药——局部扇风机—— 装岩机 ——锚、喷、网、架
煤电钻——雷管、放炮器——风筒—— 矿车电机车、 矿车
浅 孔：深度小于2.5m，直径小于42mm；
教材第58页思考题第2、3、4题
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电压127v，功率1.2~2.0kW（多为1.2kW），转速2700转/分。 外壳为铝合金铸造，密封防爆。
⑶ 轴推力：人力推顶 。
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ZM系列矿用隔爆型手持式煤电钻
[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。
冲击式凿岩是由冲击式凿岩机冲击机构产生的冲击能撞击活塞， 进而撞击钎杆，并以应力波的形式将能量传递给岩石，达到破岩 的目的。
9
（1）首次冲击，在孔底形成凿痕I，钎头转到II位置；
（2）二次冲击，在形成BB凿痕的同时，剪 碎了两个IOII范围内的岩石，这是根据岩石 抗剪强度比抗压强度小（1/8~1/12）得多的原 理；
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二、压缩空气的基本生产过程
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二、空气压缩选型
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四 钻眼工具
一、凿岩机的钎子
1. 整体钎子：
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2. 组合钎子
一字形：速度快、制造和修磨简单、磨损快、易夹钎。 十字形：速度慢、孔圆，制造和修磨复杂，用料多。 ⑴ 钎头 球齿形：硬岩钻眼 材料 钎头体：合金钢，55SiMnMo、40MnMoV。 钎 刃： 钨钴类合金 。
第二章 钻眼爆破
炮眼布置（图），掏槽眼，打眼放炮，炮眼利用率，光面爆破* 爆破作用指数n：* 爆破漏斗半径r 与最小抵抗线W 的比值。
* 根据n 值的不同可将爆破漏斗分为以下几类：* 标准抛掷漏斗。
当n ＝1 ，r ＝W 时，漏斗展开角θ＝90°。
* 加强抛掷漏斗。
当n>1，r>W 时，漏斗展开角θ>90°。
移山、填海、筑坝工程，多根据加强抛掷漏斗进行爆破设计。
* 减弱抛掷漏斗又称加强松动漏斗。
当0.75<n<1 ，r<W 时，漏斗展开角θ<90°。
井巷掘进爆破取0.8~1 之间，掏槽眼可稍大于1 。
* 松动漏斗。
当n ＝0.75 ，r<W 时，岩石产生松动而不产生抛掷，形成松动漏斗。
当n<0.75 时，爆破漏斗将不能形成。
拆除爆破一般采用，n<0.75 。
* 掏槽：在爆破实践中，使几个炮眼先爆炸为后继炮眼的爆炸造成附加自由面的方法。
? 二、柱状装药的爆破特点* 在圆柱形的炮眼中装入细长圆柱形的炸药，称为柱状装药。
* 炮眼利用率η：实际爆落深度与炮眼深度之比。
? 五、光面爆破* 1. 光面爆破的条件* 光爆炮眼布置在设计断面的轮廓线上；* 炮眼间距较小且相互平行；* 选用低密度和低爆速的炸药；* 严格控制每个炮眼的装药量；* 采用不耦合装药同时起爆；* 光面层厚度（是光爆炮眼的最小抵抗线）一般应大于或等于光爆炮眼的间距（防止反射波侵入围岩使围岩遭受破坏）。
* 2. 光面爆破的目标* 使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线——井巷轮廓线上的贯穿裂缝，从而将岩石崩落下来，形成光滑的井巷轮廓。
* 3. 光面爆破的质量标准* 围岩表面上留下的眼痕率（有均匀眼痕的周边眼数与周边眼总数的比值）不小于50 ％；* 超挖尺寸不得大于150 mm ，欠挖不得超过质量标准规定；* 围岩表面上不应有明显的炮震裂缝。
* 4. 普通光爆法的施工方法* 先用一般的爆破方法在巷道内部做出巷道的粗断面，在周边留下一个厚度比较均匀的光面层；然后再由布置在巷道轮廓线上的边眼（光爆炮眼）爆出整齐光滑的巷道轮廓。
第二章 钻眼爆破
手持式凿岩机(jackhammer)可以钻凿任意方向的炮 眼，但需要人力支撑与推进，劳动强度大，仅在立井 掘进中仍有使用。
20138-5 7
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第一节
钻眼机具
第 二 章 钻 眼 爆 破
气腿式凿岩机(air-leg drill，pusher leg rock drill)的机身 下有一个气腿，起支撑与推进作用，主要用来钻凿水平 和倾斜的炮眼。由于操作灵活，适应性强，使用最为广 泛。定型产品有YT-23型(原7655型)和YT-24型等。
20138-5 25
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Three-boom rig
第一节
钻眼机具
第 二 章 钻 眼 爆 破
20138-5 26
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第一节
第 二 章 钻 眼 爆 破
钻眼机具
五、电钻（旋转式）
1. 旋转式钻眼破岩原理
钎刃在轴向压力p的作用下侵入岩石，同时钎刃不停 地旋转，旋转力矩M推动钎刃向前切削岩石。在p和 M的共同作用下，孔底岩石连续沿螺旋线破坏，切削 下来的岩石碎屑，沿着钎杆的螺旋沟排出或用压力水 排除。 压入（轴压）—旋转切削—排粉
20138-5 39
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第一节
第 二 章 钻 眼 爆 破
钻眼机具
2. 钎杆
钎杆是传递冲击功与回转力矩的细长杆体。 钎杆断面形状
中空六角形（B22、B25，B指边到边的尺寸，mm）； 中空圆形（D32、D38，D指直径，mm）多用于重型导轨 式凿岩机上。
中空8铬(ZK8Cr)、中空55硅锰钼(ZK55SiMnMo)等。 优点：强度高、抗疲劳性能好、耐磨蚀。
2. 风 (气)动凿岩机
能源与工程安全_井巷工程教案
湖南科技大学能源与安全工程学院《井巷工程》教案（1）课程名称《井巷工程》第一周第一次课教师姓名叶洲元职称讲师系采矿工程教学课时 2授课题目绪论第一章岩石性质与工程分级1、岩石的物理性质2、岩石的力学性质3、岩石的工程分级教学对象2003级采矿1班授课地点二教楼304 教学方式讲授本课重点、难点：1、岩石变形特征；2、岩石动力学性质；3、岩石工程分级。
教学目标：1、了解井巷工程知识涉及的内容和意义；2、了解岩石主要方面的性质，即物理性质、力学性质等；3、理解井巷工程施工与岩石工程分级的关系。
主要教学内容：绪论1、《井巷工程》涉及的主要内容：矿山建设：地质勘探：找矿，探明储量，赋存条件等。
计划性建设：采矿方法，地面设施的规划等。
实质性建设：地面设施（场地、办公等）的建设地下设施（通道、设备等）的建设——井巷工程井巷工程：从地面开始，开凿一系列的井筒、硐室及巷道等，其中包括巷道形状的设计、施工、组织管理等一系列的活动。
以前：采掘分离目前：混合式采掘分离采掘同步2、意义：以煤为主的能源结构采掘比例失调严重影响煤炭工业的正常生产与发展3、现状：井巷工程施工技术可分为：立井：1大型设备的应用：凿井绞车、提升机、凿井井架、钻架等2立井混合作业3质量提高、防腐技术、支护技术4特殊凿井方法：冻结法、沉井法、帷幕法平巷：机械化作业成巷技术支护技术大型设备、掘进机的应用斜井：机械化作业4、本书结构：第一章基础第七、八、九章特殊条件巷道施工第二章工具第十章立井设计与施工第三章平巷（斜巷）设计第十一章立井延伸第四、五、六章施工、组织管理第一章岩石性质与工程分级1、概述术语辨析岩块：从岩层中切取出来的较小块体岩体：岩层中较大范围内的自然地质体。
岩石：弱面：岩体中与所研究的岩体中岩块相比具有强度低，易变形的结构，主要有层理、节理、断面、裂隙面等。
表土：通常指覆盖在地壳上部的第四纪沉积物，如黄土、粘土、流沙、淤泥等。
基岩：指表土以下的固结物。
钻眼爆破(井巷掘进与支护)(研究特选)
3
软的页岩，很软的石灰岩，白垩，岩盐，石膏，冻土，无
VI 相当软的岩石 烟煤，普通泥灰岩，破碎的砂岩，胶结的卵石及粗沙砾，
2
多石块的土
VIa
相当软的岩石
碎石土，破碎页岩，结块的卵石及碎石，坚硬的烟煤，硬 化的粘土
1.5
VII
软岩
致密的粘土，软的烟煤，坚固的表土层
1.0
VIIa
软岩
微砂质粘土，黄土，细砾石
且产生很高的温度(1500—45行0业实0操℃)和大量的气体。
27
第三节 爆破工作
1．硝甘炸药
► 硝甘炸药的优点是爆炸力强，并具有良好的抗水性，所以特别适用于爆 破含水较多的坚硬岩石或矿石。例如多在开凿水量较大的井筒时使用。
► 硝甘炸药的缺点是敏感性很强，受到撞击或摩擦就可能引起爆炸。而且 还易于冻结、失效和出现汗渍。价格昂贵。
行业实操
4
级别 坚固性程度
表6-1 岩石强度分级表 岩石
坚固性系数 f
ห้องสมุดไป่ตู้
I
最坚固的岩石 最坚固、最致密的石英岩及玄武岩，其它最坚固的岩石
20
很坚固的花岗岩类：石英斑岩，很坚固的花岗岩，硅质片
II
很坚固的岩石 岩；坚固程度较I级岩石稍差的石英岩；最坚固的砂岩及
15
石灰岩
III
坚固的岩石
致密的花岗岩及花岗岩类岩石，很坚固的砂岩及石灰岩， 石英质矿脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石
行业实操
3
第一节 岩石的性质与分级
► 一般认为：
▪ 岩块是从地壳岩层中切取出来的小块体； ▪ 岩体是指地下工程周围较大范围内的自然地质体； ▪ 岩石则是不分岩块和岩体的泛称。 ► “坚固性系数f”：表示岩石破坏的难易程度。
第二章 钻眼爆破
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一、炸药爆炸的基本特征
爆炸：物质发生快速的物理或化学变化，瞬间放出大量 能量，借助于系统原有气体或生成的气体的膨胀，对周围介 质做功，使之发生巨大的破坏效应，同时可能伴随有声、光、 热效应。
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 ）
含水炸药的应用：美国1960年代末发明；我国1980年代开 始跟踪开发。与铵梯炸药相比，可提高体积威力，抗水， 有毒气体少，可以制成三级以上煤矿许用炸药等。
5
工程爆破技术已取得的成就 ---爆破理论的发展
爆破理论落后于工程实践。 爆破设计和安全评估分析大都采用经验式或半经验式。 爆破过程是一个高速力学过程，已有单独力学分支难以全
② 炸药密度：单质炸药—混合炸药（最佳密度） ③药卷外壳：硝酸铵ρ = 0.9~1.0g/cm3，
玻璃外壳临界直径100mm，而外壳为20mm钢管时为7mm。 ④ 炸药的粒度：越细，临界直径和极限直径减小，爆速提高。
35
五.炸药的猛度和爆力
炸药爆炸对周围介质 (例如岩石)产生的破坏能力，分别 以猛度与爆力来表示。
起爆药 猛炸药 发射药
硝铵类炸药
准许在一切地下和露天爆破 工程中使用的炸药，包括有瓦
斯和矿尘爆炸危险的矿山
硝化甘油类炸 药
准许在地下和露天爆破工程
芳香族硝基
中使用的炸药，但不包括有瓦 斯和矿尘爆炸危险的矿山
化合物类炸药
只准许在露天爆破工程中使
用的炸药
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三.炸药的氧平衡
CWHXNYOZ C、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
钻眼爆破(井巷掘进与支护)概要共45页文档
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
▪
谢谢！
45
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，பைடு நூலகம்靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
2第二章 矿山法施工技术 第1-4节
眼底落在： ①硬岩——超出设计轮廓线以外100-150mm； ②中硬岩——布臵在设计轮廓线上； ③软岩——布臵在设计轮廓线以内。 （2）底眼 布臵在巷道底板上的一排炮眼。 眼距：600-800mm 眼口高于底板150mm左右（便于打眼）。 眼底低于底板150mm左右，加深200mm左右。 装药系数：0.5-0.7，即每个眼多装1-2药卷。
l
3、炮眼数目（N） 影响钻眼工作量、岩石块度、巷道成形。 确定方法：计算法和经验统计法，二者相结合。 （1）计算法
①
式中： N ——炮眼数目； q ——定额单位炸药消耗量Kg/m3,查表； s ——巷道掘进面积，m2； m ——每个药卷长度； ——炮眼利用率，0.85-0.9； ——平均装药系数，0.5-0.7， 装药长度 ， 炮眼长度 掏槽眼取0.7-0.8，周边眼小； p ——每个药卷的重量，Kg。
直线一楔形掏槽
混合掏槽意图
三角柱一楔形掏槽
2、辅助眼（崩落眼） 作用：进一步扩大自由面，崩落岩石。 位臵：均匀垂直布臵在掏槽眼与周边眼之间。 最小抵抗线——药卷的重心到自由面的垂直距离（圈距）。 炮眼间距和最小抵抗线为400-800mm，决定爆破岩石块度。 装药系数：0.5-0.6 3、周边眼 作用：形成巷道轮廓，是决定巷道成形好坏的关键。 包括：顶眼、帮眼、底眼 （1）顶眼和帮眼 眼距：400-600mm 眼口布臵在设计掘进轮廓线上，计算掘进轮廓线比设计掘进 轮廓线每侧增加75mm。
主要依据：普氏系数f、巷道断面积S、循环时间t、钻眼设 备、炸药、工作方式（三八制，四六制）、计划月进度。 决定因素：钻眼设备、循环时间 发展趋势：由浅眼→中深孔、深孔发展。 ③深度确定 经验类比法和计算法。 经验法 气腿式风钻：1.5-2.0m 凿岩台车：2.5-3.5m 计算法： 可按月计划计算炮眼深度 l 。
第二章 钻眼爆破
• ﹙二﹚炸药的性质 • 〈1〉炸药是具备爆炸基本特征的物质。 • 〈2〉炸药的主要元素是C、H、O、N。 • 〈3〉炸药爆破的过程是炸药中H、C原子的 氧化过程，且氧化时的O并不取自周围空气，而 是炸药本身含有。这是炸药与燃料的区别。 • 〈4〉炸药具有燃料所没有的高能量密度，单 位体积炸药放出的热量远比燃料多得多。
• ﹙二﹚硝铵类炸药 • 硝铵类炸药是以硝酸铵为主要成份的混合 炸药。 • 由于硝酸铵易溶于水，易吸湿受潮、变硬。 而受潮、变硬以后炸药的爆炸性能显著恶化。硝 酸铵起爆感度很低，需要强力的起爆药卷起爆。 • 硝铵类炸药分：铵梯炸药，铵油炸药，高威 力硝铵炸药。
• 炮眼与药卷间隙距离在一定范围内，间隙效应才会发生。 这个范围取决于炮眼与药卷的直径。 • 根据经验数据显示： • 当间隙很小或没有时，不会产生间隙效应。 • 当间隙超过5mm时，产生间隙效应。 • 当间隙在10 mm时，传爆长度急剧下降 。 • 当间隙在20-30mm时，间隙效应最为显著。 • 当间隙超过30mm时，近似暴露空气中，间隙效应 消失。 • 预防间隙效应措施： • A、采用爆速高、爆轰感度好、抗压缩性能强的炸 药。 • B、炮眼直径与药卷直径相匹配。
第二章 钻眼爆破
•
井巷施工首先要破碎岩石，把岩石从岩体 上破碎下来，形成设计所要求的井巷空间。常用 破岩方法有机械破岩和爆破破岩。目前使用最普 遍的是爆破破岩。 • 爆破破岩要预先钻出炮眼，安装炸药，然 后爆破。 • 工欲善其事，必先利其器。 • 要做好爆破破岩工作，提高爆破效果和保 证安全爆破。就要了解钻眼机具，爆破器材，破 岩原理和爆破技术。以便于选择先进实用的钻眼 机具，安全高效的爆破器材、灵活机动的炮眼布 置方式和利于维护井巷围岩稳定的爆破技术。
• ﹙三﹚炸药的氧平衡和爆热 • 炸药的氧平衡：氧平衡是表示炸药内含氧量与充分氧化可 燃元素所需氧量之间的关系。有三种情况： • 〈1〉正氧平衡： • 炸药中的氧完全氧化可燃元素后尚有剩余时为正氧平衡。 • 危害是：爆炸后生成氮氧化合物（NO2）有毒气体，并吸 热，NO2有对瓦斯爆炸起催化作用。 • 〈2〉负氧平衡： • 炸药中的氧不足以完全氧化可燃元素时，为负氧平衡。 • 危害：爆炸后生成一氧化碳﹙CO﹚有毒气体，H2、固态碳 ﹙高温颗粒﹚、且降低炸药发热量。 • 〈3〉零氧平衡。 • 炸药中的氧恰好能完全氧化可燃元素，称零氧平衡。 • 零氧平衡的炸药中的氧和可燃元素能充分得到利用，爆炸后 能放出大量热量，不会生成有毒气体。是煤矿井下所要求的。
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能源科学与工程学院 郜进海 博士、教授
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第二章 钻眼爆破
➢ 破岩方法 爆破破岩和机械破岩 ➢ 爆破破岩的优缺点 ➢ 机械破岩的优缺点
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第三章 巷道破岩
➢ 2.1 钻眼机具 ➢ 中硬以上岩石中采用冲击式钻眼机具 ➢ 软岩及煤层中采用旋转式钻眼机具 ➢ 按使用动力类型： ➢ 电动凿岩机 ➢ 风动凿岩机 ➢ 液压凿岩机
➢ 炸药是在一定条件下能发生快速化学 反应，放出能量，生成气体产物，并 产生爆炸效应的化合物或混合物。
➢ 放出大量热
➢ 生成大量气体
➢ 化学反应高速进行
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第三章 巷道破岩
2.2.2 炸药的氧平衡和爆热
➢ 炸药的化学组成：C、H、O、N ➢ 分子通式： CxHyOzNw ➢ 化学反应方程式 ➢ CxHyOzNw－→CO2＋H2O＋N2 ➢ 氧平衡计算
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第三章 巷道破岩
➢ 四、钻眼工具 ➢ 1 钎子 ➢ 风动和液压凿岩机采用的钎子由钎头、钎杆、
钎肩和钎尾组成。 ➢ 钎杆材料为中孔六角钢，其作用是传递冲击
功，钎杆的长短和直径对转速有较大影响。 ➢ 钎头：目前常用的是一字型和球齿型 ➢ 煤电钻采用麻花钻杆，岩石电钻采用… 传
递的是扭矩。
➢ 主要成份：
➢ 硝酸铵（NH4NO3） ➢ TNT (C6H2（NO2）3CH3) ➢ 黑索金 （C3H6N3（NO2）3） ➢ 防潮和疏松成分Βιβλιοθήκη 精品医学ppt23
第三章 巷道破岩
矿用工业炸药简介
➢ （1）铵梯炸药
➢ 成份：硝酸铵、TNT、木粉、松香、石蜡
➢ 硝酸铵为主要成份，提供爆炸所需氧元素，氧化剂。
➢ 机体较重，需要专门的架支系统如凿岩台车伞 形钻架、投资大，技术和维修要求高等。
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第三章 巷道破岩
➢ 三、电动凿岩设备----煤电钻和岩石电钻 ➢ （1）破岩原理----通过旋转切削式破岩 ➢ （2）构造：煤电钻由电动机、减速器、散
热风扇、开关、手柄和外壳等组成。电压 127V，功率1.2kW。 ➢ 优点是动力直接，能耗低，重量轻，构造 简单，使用和维修方便，在较软的煤岩层 中打眼速度快。不适用于中硬以上的岩层。
型煤矿用全液压掘进钻车
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第三章 巷道破岩
二、液压凿岩机
➢ 以液压为动力的凿岩机，利用液体的不可压缩 性，压力比压缩空气高，因此凿岩效率高。
➢ 机构由冲击机构、转钎机构、排粉机构，不需 要润滑机构。
➢ 与风动凿岩机相比，液压凿岩机一般均为高频 凿岩机，钻速提高2～3倍以上，噪声降低10 ～ 15dB，消除了油雾水汽，工作环境改善，可钻 较深和大直径的炮眼。
➢ 静作用：爆生气体在高温高压下体积膨胀作功 对周围介质的破碎能力。用爆力表示，单位ml
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第三章 巷道破岩
2.2.6 炸药的敏感度
➢ 炸药的感度： ➢ 热敏感度 加热敏感度和火焰敏感度 ➢ 机械敏感度 冲击、挤压、摩擦、针刺 ➢ 爆轰敏感度 对爆轰波的敏感程度 ➢ 单质炸药用最小起爆药量表示，混合炸药
➢ TNT为敏化剂，改善炸药爆炸性能，提高炸药感度。
➢ 木粉为疏松剂，可燃剂
➢ 沥青、石蜡为防潮剂，也是可燃剂。
➢ 煤矿安全硝铵炸药需加食盐作为消焰剂。
➢ 铵梯炸药规格：直径27、32、35、38mm，重量100、 150、200g。
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第三章 巷道破岩
2.2.5 炸药的猛度和爆力
➢ 炸药爆炸时形成的爆轰波和高温、高压的爆轰 产物，对周围介质产生强烈的冲击和压缩作用， 使之发生变形、破坏、运动或抛掷，称之为炸 药的爆炸作用。
➢ 动作用：炸药爆炸瞬间产生的爆轰波和爆轰产 物对周围固体介质破碎能力。用猛度表示，单 位mm
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第三章 巷道破岩
➢ 一、风动凿岩机
➢ 1 破岩原理与类型
按支架方式分： 手持式 气腿式 向上式 导轨式
按冲击频率分： 低频 ＜ 2000t/min 中频 2000～2500t/min 高频 ＞2500t/min
各种类型凿岩机适用条件
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第三章 巷道破岩
➢ 2 风动凿岩机构造及工作原理（YT-23）
用殉爆距离表示。 ➢ 殉爆：当主动药包发生爆炸引起邻近的同
一种被动炸药也产生爆炸的现象。
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第三章 巷道破岩
2.3 矿用工业炸药
➢ 按化学成份分类 ➢ 单质炸药和混合炸药 ➢ 按炸药用途分类 ➢ 起爆药 ➢ 猛炸药 ➢ 火药（发射药）
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第三章 巷道破岩
➢ 混合炸药
➢ 氧化剂、敏化剂、可燃剂、防潮剂、疏松剂
K16 (zy22x) g,g M
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第三章 巷道破岩
➢ 零氧平衡 ➢ 正氧平衡 ➢ 负氧平衡
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爆热
➢ 单位质量炸药在定容条件下爆炸时放 出的热量称为爆热
➢ 盖斯三角形
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2.2.4 炸药的爆轰
➢ 炸药化学变化的三种形式
➢ 爆速：爆轰波在炸药中的传播速度 ➢ 影响爆速的因素： ➢ 装药直径 ➢ 装药密度 ➢ 装药外壳 ➢ 炸药粒度 ➢ 起爆冲能 ➢ 间隙效应
及钎套筒带动钎子转动，完成钎子的旋转过程。
➢ 排粉系统：轴向供水系统 风水联动装置、水针、内 空钎子、钻头
➢ 润滑系统：注油器
➢ 3 架支机构
➢
气腿、凿岩台车、伞形钻架 精品医学ppt
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➢ 1．张家口宣化华泰公司的CMJ17HT－ B/C 煤矿用全液压掘进钻车
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➢ 2．石家庄煤矿机械有限责任公司生产的CMJ17
➢ 凿岩机的组成：柄体、缸体和机头组成
➢ 工作原理：
➢ 冲击机构：气缸、活塞、配气系统。通过配气系统使 配气方式： 活塞前后运动，完成冲程和回程。
控制阀配气 ➢ 转钎机构：由棘轮、螺旋棒、活塞、转动套和钎套筒 无阀配气 组成。冲程时棘轮转动，活塞不转，因此钎子不转，
能量集中；回程时棘轮不转，活塞旋转，通过转动套
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第三章 巷道破岩
2.2 炸药爆炸概论
➢ 爆炸现象：物质内部能量的急骤释放，并 造成对周围介质作功的现象称为爆炸。一 般伴随有声、光热产生。
➢ 爆炸三种形式： ➢ 物理爆炸 ➢ 化学爆炸 ➢ 核爆炸
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第三章 巷道破岩
2.2.1 炸药爆炸的三要素