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。
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C4 ──全称为C4塑胶炸药，简称C4。其主要成分是 聚异丁烯,用火药混合塑料制成,威力极大。
C4的名称由来是每个单分子结构里有4个碳。是一 种高效的易爆炸药，由梯恩梯（TNT）、semtex和白 磷等高性能爆炸物质混合而成，可以被碾成粉末状， 能随意装在橡皮材料中，然后挤压成任何形状。如果 外边附上黏着性材料，就可以安置在非常隐蔽的部位， 像口香糖那样牢牢地黏附在上面，因此被称为残酷"口 香糖"。C4塑胶炸药原产捷克，现在美国也是主要生产 国。这种炸药能轻易躲过X光安全检查，这一点是恐怖 分子喜欢使用的原因。未经特定嗅识训练的警犬也难 以识别它。
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一、凿岩 凿岩就是钻凿容纳炸药的圆形炮眼。 矿山广泛使用风动冲击式凿岩机和凿岩工具来钻 凿炮眼。 凿岩是井巷掘进和采区回采的主要作业之一，一 般工作量较大、花费时间较多，对掘进和采矿的 效率影响很大。
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钻凿按炮眼(孔)的深度，分浅眼和深孔两 种。 Ф< 45mm ,h< 5m 浅眼 Ф>45mm ,h> 5m 深孔 凿岩方法 浅眼凿岩 深孔凿岩 爆破方法 浅眼爆破 深孔爆破

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爆轰 爆轰是炸药中化学反应区的传播速度大于炸药中声速 时的爆炸现象，是炸药典型的能量释放形式。 由于炸药爆炸时化学反应速度非常快，在瞬间形成高 温高压气体。以极高的功率（每千克炸药爆轰瞬间输 出功率可达5×107千瓦）对外界作功，使周围介质受 到强烈的冲击、压缩而变形或碎裂。 炸药在军事上可用作炮弹、航空炸弹、导弹、地雷、 鱼雷、手榴弹等弹药的爆炸装药，也可用于核弹的引 爆装置和军事爆破。在工业上广泛应用于采矿、筑路、 兴修水利、工程爆破、金属加工等，还广泛应用于地Company Logo
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凿岩台车是一种提高凿岩效率，减轻工人劳动强 度，实现凿岩操作机械化的专用设备。在台车上 一般都安装有两台或两台以上的凿岩机，分别叫 双机，三机或多机台车
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2.潜孔式凿岩 潜孔凿岩的实质，是在凿岩过程中使冲击器潜入 孔内，以减小由于钎杆传递冲击功所造成的能量 损失，从而减小孔深对凿岩效率的影响。 潜孔凿岩的凿岩设备是潜孔钻机。 潜孔凿岩破岩也做旋转运动和往返运动，往返运 动由孔底冲击器完成。
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感度：
炸药在外能作用下，发生爆炸反应的难易程度叫做炸药的敏感度， 简称感度 感度分两种 • 热感度 • 机械感度 炸药在热能的作用下发生爆炸的难易程度称为炸药的热感度。 机械感度主要有撞击感度和摩擦感度。在爆破工程中，雷管内利 用起爆药的热感度起爆，起爆药与炸药间利用爆炸能起爆，一般 不用炸药机械感度起爆。机械感度主要影响炸药的贮存、运输和 使用安全
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梯恩梯（TNT）──1863年由J· 威尔勃兰德发明。梯 恩梯的化学成份为三硝基甲苯，这是一种威力很强而 又相当安全的炸药，即使被子弹击穿一般也不会燃烧 和起爆。它在20世纪初开始广泛用于装填各种弹药和 进行爆炸，逐渐取代了苦味酸。在第二次世界大战结 束前，梯恩梯一直是综合性能最好的炸药，被称为 “炸药之王”。 黑索今──1899年由德国人亨宁发明的。在原子弹 出现以前，它是威力最大的炸药，又被称为 “旋风炸 药”。在第二次世界大战之后，曾取代了梯恩梯的 “炸药之王”的宝座。

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炸药历史：
雷汞──1779年由英国化学家E· 华德发明。雷汞 霍 是一种起爆药，它用于配制火帽击发药和针刺药，也 可用于装填爆破用的雷管。 硝化甘油──1846年意大利化学家A· 索布雷把半份 甘油滴入一份硝酸和两份浓硫酸混合液中而首次制得。 硝化甘油是一种烈性液体炸药，轻微震动即会称列爆 炸，危险性大，不宜生产。1859年之后，瑞典的 A· 诺贝尔和他的父亲及弟弟共同研究硝化甘油的安 B· 全生产方法，终于在1862年用 “温热法”降服了硝化 甘油，使之能够比较安全地成批生产。
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炸药的分类
按炸药的用途划分为：
• 起爆药 • 猛炸药 • 发射药
按炸药组成的化学成分划分为：
• 单质炸药 • 混合炸药
按使用条件划分为：
• 准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有沼气 和矿尘爆炸危险的作业面。 • 准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药，但不包括有 沼气和矿尘爆炸危险的作业面。 • 只准许在露天爆破工程中使用的炸药。
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起爆药 特点是：在很小的外界能量（如火焰、 摩擦、撞击等）激发下就发生爆炸。 起爆药的敏感度一般都很高，用作雷 管的起爆药，用量很少。 工业雷管中的起爆药有：雷汞、氮化 铅和二硝基重氮酚等，都是单质炸药。
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单质猛炸药
单质猛炸药是单一化学成分的高威力炸药。 这类炸药对外能的敏感度比起爆药低，需用 起爆药的爆炸能来起爆。主要用于雷管的加 强药、导爆索的药芯、起爆弹等起爆器材， 还大量用作混合炸药的敏化剂。 工业常用单质猛炸药有：梯恩梯、黑索金、 泰安、硝化甘油和特屈儿。硝酸铵主要用于 混合炸药的主要成分。

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起爆药 炸药由于能对周围介质作猛烈的破坏功，往往 又被称为猛炸药。 常用的猛炸药按组成可分为单体炸药和混合炸 药2类。 还有一类感度很高的炸药，从燃烧转变为爆轰 的时间极短，通常不直接用于作破坏功，而是 用于引燃或引爆其他火炸药，称为起爆药。
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爆炸
爆炸是炸药的最高化学反应形式。 与燃烧的区别在于燃烧靠热传导传递能量和激发 化学反应，爆炸则靠冲击波传递能量和激发反应 区；燃烧受环境影响较大，爆炸则基本上不受环 境影响。 爆炸的反应速度、温度和压力都比燃烧高得多。 所以爆炸表现出强烈的破坏作用。爆炸是爆破安 全的主要控制对象。爆炸过程中遇到不利因素也 可能导致爆炸中断，使爆炸过程转变为燃烧或热 分解。
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混合猛炸药
也称爆炸混合物，是由两种以上的化学物质混合构成的猛炸药。 作为组分的化学物质可以是炸药，也可以是非爆炸性的物质如 氧化剂、可燃剂等。将单质炸药与其他物质混合制成混合炸药 使用，可改善其物理和化学性质以及爆炸性能和装药性能等。 工业炸药几乎全部是混合炸药。 炸药的性能对爆破效果和安全均有很大影响，所以工业炸药要 符合下列要求：
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钎杆带动钎头做旋转运动、往复运动。达到破岩 的目的。
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（2）凿岩设备 冲击式凿岩主要是用凿岩机。现代凿岩机种类繁 多，按动力不同可分为风动、电动、内燃和液压 等；按重量不同有轻型、中型和重型之分；按工 作方式不同则可分为手持式、气腿式、伸缩式和 柱架式等。
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第二章 凿岩爆破与井巷掘进
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凿岩爆破 矿山井巷
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井巷掘进
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第一节
凿岩爆破
矿山的矿石和岩石一般都比较坚硬，为了使它们 从母体上分离下来，并破碎成适当的块度以便装 运，目前几乎都采用凿岩爆破。简单地说，在矿 石或岩石上钻凿炮孔，然后装药爆破，叫做凿岩 爆破。
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燃烧
燃烧是比热分解更高一级的化学反应形式，往往是 由受热或火焰引起的。 燃烧是物质的氧化过程，所以一般物质燃烧需要外 界提供氧，而炸药本身含有丰富的氧和燃料，不需 要外界的氧就可以燃烧，一旦炸药燃烧，靠隔绝空 气的灭火方法不起作用，往往还会加速炸药的燃烧。 炸药燃烧时对压力比较敏感，压力越大，燃速越高， 甚至由燃烧转变为爆炸，所以在密闭条件下燃烧是 很危险的。在炸药贮存时，要注意创造不利于燃烧 的条件，如改善通风条件。
• 放热反应 • 生成大量气体 • 高速度反应
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爆炸不是炸药唯一的化学反应形式，在特定的反 应条件下，同种炸药可能有四种不同形式的化学 反应：
热分解 燃烧 爆炸 爆轰 四种反应形式产生不同的物理化学效应。
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热分解
热分解是炸药化学反应的最低形式，表现为炸药在常 温下缓慢的化学变化，使原物质发生本质的变化。 炸药热分解一般会带来不良后果，炸药因热分解而变 质直接影响炸药的使用。在一定条件下，热分解会转 变为燃烧甚至爆炸，以致发生意外爆炸事故。所以在 炸药的制造、贮存过程中应严格控制环境条件，避免 炸药的热分解。
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1.冲击式凿岩 （1）冲击式凿岩 时岩石破碎过程 冲击式凿岩方法， 就是利用钎子的 冲击作用，将岩 石凿碎。
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当钎头在冲击力作用下凿到岩石上时，钎 刃便切入其中。此时，钎刃下方和旁侧的 岩石被破坏，形成一条凿沟Ⅰ－Ⅰ，随后 将钎头转动一个角度，再进行下一次冲击， 形成凿沟Ⅱ－ Ⅱ 。如果钎头的冲击力足 够大，凿沟之间的扇形岩体，在凿Ⅱ － Ⅱ凿沟的同时，就会被剪切或震碎。当上 述过程不断被重复，钎头便不断凿碎岩石； 破碎后的岩粉不断被压气或压力水排出孔 外，即可形成圆形炮眼。
猛度 爆轰产物粉碎与其接触（或接近）的介质的能力。炸 药重要特性之一
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炸药的爆炸性能主要由爆热、爆容、爆速和爆压表示。 爆热是在一定的条件下 ，单位质量炸药爆炸时放出的 热量，决定于炸药的元素组成、化学结构以及爆炸反 应条件。可以用热化学的方法计算，也可以实测。 爆容是单位质量炸药爆炸时产生的气体量（用标准状 态下的容积表示），一般为0.7～1.0米3／千克。 爆速是爆轰波（伴随化学反应的冲击波）在炸药中的 传播速度。炸药在一定装药密度下的爆速可以精确测 定。 • 现有炸药的爆速一般在1000～8500米／秒，很少有 超过9000米／秒以上的。 爆压是指炸药爆炸时爆轰波阵面的压力，可用实验方 法间接测定，其值一般在10～40吉帕。